LC振荡器是一种基于电感和电容组成的谐振电路,在理论上,只要这个谐振电路的正反馈增益大于1,就可以实现振荡。具体来说,就是在一个LC谐振电路中,当电荷通过电容器时,会在电容板之间移动。这种电荷移动会导致电荷在电感器中沿着一个单一的方向移动。在每个方向改变的瞬间,电压就会反转,导致输出电压周期性地改变方向。这种周期性的电压改变会导致谐振电路不断振荡。
上述描述的是LC振荡器的基本原理,然而仅仅依靠这种电路并不能稳定地振荡,因为环路增益过高会导致系统不稳定,因此需要加入一些元件来抑制环路增益,从而实现稳定振荡。
要实现稳定的振荡,需要控制增益和频率,这可以通过加入旁路电容器、电阻器以及稳压二极管等元件来实现。旁路电容器用于减小环路增益,电阻器用于调节放大器的放大倍数,稳压二极管则用于提供稳定的电源电压。
此外,为了保证振荡的启动,LC振荡器的工作点需要处于谐振频率的上方,这通常通过调节电容或电感大小来实现。另外,振荡器启动后,还需要加入负载电阻以消耗振荡器输出的能量。
根据LC振荡器中的放大器类型和谐振回路的结构不同,可分为Hartley振荡器、Colpitts振荡器和Clapp振荡器等类型。其中,Hartley振荡器使用单个电感作为谐振回路,并使用共射放大器;Colpitts振荡器使用两个电容器和一个电感作为谐振回路,放大器采用共射或共基极放大器;而Clapp振荡器则使用固定电容器、变压器和可变电容器作为谐振回路,放大器采用共射放大器。
由于LC振荡器具有频率可调、制造成本低等优点,因此在通信、广播、音频放大、计算机、导航等领域都有广泛的应用,比如用于无线遥控器发射器和接收器、高稳定性时钟发生器、谐振电路等。