电容三点式振荡器也称考毕兹(Colpitts,也叫科耳皮兹)振荡器,是三极管自激LC振荡器的一种,因振荡回路中两个串联电容的三个端分别与三极管的三个极相接而得名,适合于高频振荡输出的电路形式之一。
电容三点式振荡电路有多种具体形式,其最核心也是最基本的原理都是一样的,如下图所示:
从上图可以看出,电容三点式LC正弦波振荡电路的重要特性是:与三极管发射极相连的两个电抗元件为相同性质的电抗元件,而与三极管集电极(或基极)相连接的电抗元件是相反性质的。如果合理设置电路参数使其满足起振条件,则电路将开始振荡,如果忽略分布电容、三极管参数等因素,此电路的振荡频率f0如下式:
之所有是约等于,是因为忽略了三极管的寄生极间电容,后面会提到,此电路的LC谐振回路中的电容C1与C2是串联的,如下图所示:
如下图所示为基本的电容三点式振荡电路:
上图中的电容C1、C2与电感L组成谐振回路,作为三极管放大器的负载,电容C3与C4作为耦合电容,其直流通路如下:
其实就是带基极偏压的共发射极放大电路,具体静态工作点的计算可以参考相应文章《带基极分压式的基本共射极放大电路》。对于一个具体的振荡电路,振幅的增大主要依赖于三极管的集电极静态电流,此值如果设置太大,则三极管容易进入饱和导致振荡波形失真,甚至振荡电路停振,一般取值范围为1mA~4mA
其交流通路如下图所示:
从图上可以看出,基极输入(假设有输入)经过三极管放大后的输出电压uo,再经过电容C2与C1分压后施加在三极管的BE结之间形成正反馈,因此其反馈系数如下式:
我们用下图所示电路参数进行仿真: