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正弦波振荡器的LC原则和LC设计

2020.2.17

LC原则

LC振荡基本电路,就是通常所说的三端式(又称三点式)的振荡器,即LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路。

根据谐振回路的性质, 谐振时回路应呈纯电阻性,因此三个电抗元件不能是同性质元件。一般情况下,回路Q值很高,因此回路电流远大于晶体管的基极电流İb 、集电极电流İc以及发射极电流İe。

LC设计

由振荡器的原理可以看出,振荡器实际为一个具有反馈的非线性系统,要精确计算是很困难的,而且也不必要。因此,振荡器的设计通常是进行一系列设计考虑和近似估算,选择合理的线路和工作点,确定元件的数值,而工作状态和元件的准确数字需要在调整、调试中最后确定。

振荡器电路选择

LC振荡器一般工作在几百千赫兹至几百兆赫兹范围。振荡器线路主要根据工作的频率范围及波段宽度来选择。

在短波范围:电感反馈振荡器、电容反馈振荡器都可以采用。

若要求输出频率调节范围较宽:选择电感反馈振荡器;

若要求频率较高:常采用克拉泼、西勒电路。

在中、短波收音机中,为简化电路常用变压器反馈振荡器做本地振荡器。

晶体管选择

从稳频的角度出发,应选择fT较高的晶体管,这样晶体管内部相移较小。通常选择fT >(3~10)f1max。同时希望电流放大系数β大些,这既容易振荡,也便于减小晶体管和回路之间的耦合

直流馈电线路的选择

为保证振荡器起振的振幅条件,起始工作点应设置在线性放大区;从稳频出发,稳定状态应在截止区,而不应在饱和区(因为饱和区的输出阻抗较小),否则回路的有载品质因数QL将降低。所以,通常应将晶体管的静态偏置点设置在小电流区,电路应采用自偏压。

振荡回路元件选择

从稳频出发,振荡回路中电容C应尽可能大,但C过大,不利于波段工作;电感L也应尽可能大,但L大后,体积大,分布电容大,L过小,回路的品质因数过小,因此应合理地选择回路的C、L。在短波范围,C一般取几十至几百皮法,L一般取0.1至几十微亨。

反馈回路元件选择

由前述可知,为了保证振荡器有一定的稳定振幅以及容易起振,在静态工作点通常应选择:Y(f)R(L)F'=3~5

当静态工作点确定后,Y(f)的值就一定,对于小功率晶体管可以近似为:Y(f)=g(m)

反馈系数的大小应在下列范围选择:0.1~0.5 [2] 


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