振蕩電路原理及起振的幾個條件



振蕩器能夠輸出某一指定頻率的正弦波，因此閉合環路中包含選頻網絡。若選頻網絡由RC元件構成，則該振蕩器稱為RC振蕩器，一般用來產生1赫至幾兆赫范圍內的低頻信號；若選頻網絡由LC元件組成，則該振蕩器稱為LC振蕩器，一般用來產生幾百千赫以上的高頻信號。若在LC振蕩電路的選頻網絡中加入晶振元件，我們則稱該電路為石英晶體振蕩器，其目的是為了提高輸出信號的頻率穩定度。

圖8.2給出了變壓器耦合反饋型LC振蕩電路，該電路與圖8.1相對應也可分為放大電路和反饋網絡兩部分。圖中由晶體管T構成放大電路，CB為隔直流電容，由電感L和C構成的單諧振回路是集電極負載，同時也起到選頻作用。反饋網絡由L和L2組成的變壓器構成。電感L3的作用是把輸出信號耦合下來加到輸出負載上。

該電路的反饋電壓Uf取自變壓器次級L2兩端，反饋信號通過由線圈L和L2組成的變壓器從集電極反饋到基極。根據圖中標注的同名端，利用瞬時極性法可知：輸入信號和反饋信號同接在三極管的基極，且瞬時極性相同，所以為正反饋。



該電路的工作過程：當振蕩電路接通電源時，電路中不可避免地存在種擾動。這種擾動是不規則性的，它包含著很寬的頻率成分。其中絕大部分信號頻率與選頻網絡LC頻率不同，僅有某一種信號頻率與選頻網絡LC頻率相同。與選頻網絡LC頻率不同的信號，也就是不符合振蕩條件的頻率分量迅速衰減直至消失，只有符合振蕩條件的頻率成分才能通過LC選頻網絡，通過放大、選頻和反饋的多次循環，振蕩電壓就逐漸增長起來了。如圖8.3中“起振”部分所示，電路產生了增幅振蕩。這就是振蕩電路的起振概念。



這里要強調說明的是，我們所討論的振蕩電路不需要外加輸入信號，便能自行產生輸出信號，但實質上該電路還是有“輸入信號”的，該“輸入信號”就是接通電源產生的多頻率擾動信號中的某一個，而這個信號的頻率必須與振蕩頻率一致。

起振以后，輸出信號幅度在正反饋作用下越來越大，但它的振幅不會無限制地增長下去，因為該電路會由RE和CE產生自生反偏壓。自生反偏壓形成后，就會進入晶體管的非線性區，即進入了飽和區和截止區。iC的波形就會出現非線性失真，這樣晶體管的導通角將會減小，從而導致增益降低，直至達到平衡，于是振幅便穩定于某一個恒定值了。如圖8.3中“平衡”部分所示。