LC振荡器的工作原理

正弦波振荡器

振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。
其用途十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，甚至其工作原理也与心脏异曲同工。

它将直流电能转变为交流电能，而本身静止不动，不需作机械转动或移动。如果用高频交流发电机，则其旋转速度必须很高，最高频率也只能大50Hz50Hz50Hz，且需要很强的物理机械构造。

电子振荡器的输出波形可以是正弦波，也可以是非正弦波；正弦波振荡器按工作原理可分为反馈式振荡器（加入正反馈）与负阻式振荡器（将一个呈负阻特性的有源器件直接与谐振电路相接，产生振荡）；大多数振荡器都是利用LCLCLC回路来产生振荡的，因此可作为振荡器工作原理的预备知识。

LCR回路中的瞬变现象

所谓“谐振”，就能量关系而言，是指：回路中储存的能量是不变的，只是在电感与电容之间相互转换；外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡。

振荡器其核心也需要LCRLCRLCR谐振回路来进行能量之间的不断转换，不停地充放电，而我们又需要加入一个控制电路，以补充能量维持等幅振荡。（LCR回路中有电阻损耗）

S在1端时，电容电压是跃变的，直接跳变到VVV；S在2端时，会产生L和CL和CL和C能量的收发，因为电阻的损耗，是一个衰减的正弦波振荡，因此我们就要加一个控制电路来补充能量，相当一个电源的作用，维持回路的等幅振荡。
当加入控制电路后，不停地补充能量，有可能出现R<0R<0R<0负电阻的情况（现实中当然不可能，整个电路中相当于没有电阻耗能一样），也就是相当一个电源的效果，起到一个增幅振荡的发散效果，把耗能的衰减效果抵消掉。

为了获得等幅振荡，就必须设法使LC回路中的电阻等于零。由于实际的LC回路本身总是有正电阻的，因此必须人为地引入一个负电阻，将回路本身的正电阻完全抵消，以获得等幅振荡。

LC振荡器的基本工作原理

振荡器的组成条件：
1）一套振荡回路，包含两个（或两个以上）储能元件。在这两个元件中，当一个释放能量时，另一个就接收能量。释放与接收能量可以往返进行，其频率决定于元件的数值。
2）一个能量来源，补充由振荡回路电阻所产生的能量损失。在晶体管振荡器中，这个能源就是直流电源。
3）一个控制设备，可以使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失，以维持等幅振荡。这是由有源器件和正反馈电路完成的。

首先，为了使电路振荡起来，需要给谐振回路提供一个初始储能，也可以通过正反馈放大噪声信号（但需要VCC提供能量）来实现振荡，LCR振荡电路相当于振荡器的心脏。

这里将LCRLCRLCR回路用互耦方式连接，形成一个正反馈取压的电路，根据同名端电位的变化进行测量、放大补充能量来维持电路等幅振荡。
同名端分别取在e和c，当振荡幅度过大,c点电压增大，e点电位被抬高，Vbe减小V_{be}减小Vbe减小，b和e之间的压差减小，相当于放大器输入的电压减小，导致集电极的电流减小，使得振荡电路补充的能量减少，恢复等幅振荡；当振荡幅度过小,c点电压减小，e点电位被拉低，Vbe增大V_{be}增大Vbe增大，b和e之间的压差增大，相当于放大器输入的电压增大，导致集电极的电流增大，使得振荡电路补充的能量增多，恢复等幅振荡。

这其实就和心脏的工作原理很类似，心脏正常情况下总有一个规律的频率在稳定跳动，当心率加快或偏低，身体机制会做出相应的改变以调节心率至正常频率。

下面用自动化的控制模型来简化分析：
将整个电路简化为振荡和控制两个部分（耦合电路整合为一个正反馈网络，放大器用于增益控制）

这样就可以清晰地看出电路起振条件和振荡平衡的条件。
振荡是从无到有的过程，振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自接通电源瞬间引起的电压、电流突变，电路器件内部噪声等。初始信号中，满足相位平衡条件的某一频率w0w_0w0的信号应该被保留，成为等幅振荡输出信号。一般初始信号很微弱，很容易被干扰信号淹没，不能形成一定幅

度的输出信号。因此，起振阶段要求A(w)⋅F(w)>1，相位平衡=2nπA(w)·F(w)>1，相位平衡=2n\piA(w)⋅F(w)>1，相位平衡=2nπ，当信号不断被放大直至

A(w)⋅F(w)=1，相位平衡=2nπA(w)·F(w)=1，相位平衡=2n\piA(w)⋅F(w)=1，相位平衡=2nπ时，达到振幅平衡状态。