常见的晶体振荡电路有 Colpitts 振荡器、皮尔斯振荡器、Hartley 振荡器、CMOS晶体振荡器等。

  为了减少文章的篇幅，以及让大家更好地理解，这一篇先讲 Colpitts 振荡器，这中间还包括Colpitts 振荡器电路设计、Colpitts 振荡器电路图分析、Colpitts 振荡器的电路原理，Colpitts 振荡器参数计算等。

  其中有一些是自己的经验，也有一些网上的电路图，我都帮大家总结在了一起，希望可以对大家有帮助。

  Colpitts 振荡器由一个并联的LC谐振槽路组成，其反馈是通过电容分压器实现的。像大多数振荡器电路一样，Colpitts 振荡器以多种形式存在，最常见的形式类似于下面将说的晶体管电路。

  储能子电路的中心抽头在“电容分压器”网络的结点处进行，以将一部分输出信号反馈回晶体管的发射极。串联的两个电容器产生180 °的相移，该相移被另一个180 °反相，以产生所需的正反馈。

  Colpitts 振荡器是最常见和最常用的振荡电路之一，Colpitts 振荡器使用电容分压器网络作为其反馈源，如下图所示，两个电容器C1和C2放置在单个公共电感器L上，然后C1、C2和L形成调谐谐振电路。

  这种电容电路配置的优点是在谐振电路内具有较少的自感和互感，振荡器的频率稳定性得到一定的改善，同时设计更简单。

  Colpitts 振荡器使用单级双极晶体管放大器作为产生正弦输出的增益元件。

  如下图所示，晶体管的发射极端子有效地连接到两个电容器C1和C2的结点，这两个电容器串联并充当简单的分压器。

  首次接通电源时，电容C1和C2充电，然后通过线圈L放电，电容上的振荡被施加到基极 - 发射极结并且出现在集电极输出的放大中。

  电阻R1和R2以正常方式为晶体管提供通常的稳定直流偏置，而附加电容则充当隔直旁路电容。

  集电极电路中使用射频扼流圈 (RFC)，以在振荡频率 (ƒr) 处提供高电抗（理想情况下为开路），并在直流处提供低电阻以帮助启动振荡。

  反馈量由C1和C2的比率决定。这两个电容通常“组合”在一起以提供恒定量的反馈，因此当一个被调整时，另一个会自动跟随。

  Colpitts 振荡器的振荡频率由LC谐振电路的谐振频率决定，给出如下：

  晶体管放大器的配置是一个公共发射极放大器，其输出信号与输入信号异相180 ° 。振荡所需的额外180 °相移是通过两个电容器串联连接在一起然后与感应线圈并联来实现的，因此导致电路的整体相移为零或 360 °。

  反馈量取决于C1和C2的值。我们大家可以看到C1两端的电压与振荡器输出电压Vout相同， C2两端的电压是振荡器反馈电压。那么C1两端的电压将远大于C2两端的电压。

  因此，通过改变电容器C1和C2的值，我们大家可以调整返回到储能电路的反馈电压量。然而，大量的反馈有几率会使输出正弦波失真，而少量的反馈可能不允许电路振荡。

  然后，由 Colpitts 振荡器产生的反馈量基于C1和C2的电容比，并且是控制振荡器激励的因素。这个比率被称为“反馈量”，简单地给出如下公式：

  具有两个分别为 24nF 和 240nF 的电容的Colpitts 振荡器电路与一个 10mH 的电感并联，确定电路的振荡频率、反馈量并画出电路。

  Colpitts 振荡器除了使用双极结型晶体管（BJT）作为振荡器的有源级，我们还能够正常的使用运算放大器（op-amp）。

  运算放大器 Colpitts 振荡器的操作与晶体管版本的操作完全相同，其操作频率以相同的方式计算，如下图所示：

  要注意，作为反相放大器配置，R2/R1的比率设置放大器增益，启动振荡需要 2.9 的最小增益，电阻 R3为 LC 谐振电路提供所需的反馈。

  Colpitts 振荡器可以产生相对纯正的正弦波形，同样由于这些容抗特性，基于 FET 的 Colpitts 振荡器可以在非常高的频率下工作。当然，任何用作放大设备的运算放大器或 FET 都一定要能在所需的高频下工作。

  这种类型的晶体振荡器（如下图）是围绕一个公共集电极（发射极跟随）放大器设计的。R 1和R 2电阻网络设置基极上的直流偏置电平，而发射极电阻RE设置输出电压电平。电阻R 2设置得尽可能大，以防止负载到并联晶体。

  晶体管 2N4265 是一种通用 NPN 晶体管，连接在公共集电极配置中，能够以超过 100Mhz 的开关速度运行，远高于大约 1MHz 和 5MHz 之间的晶体基频。

  上图的Colpitts 晶体振荡器电路图显示电容C1和C2分流晶体管的输出，由此减少了反馈信号。因此，晶体管的增益限制了C1和C2的最大值。输出幅度应保持较低，以避免晶体中过多的功耗，否则会因过度振动而损坏自身。

  该电路（如下图所示）使用由 C1 和 C2 组成的电容分压器网络来提供反馈，并且输出取自发射器，如图所示。或者可以在集电极电路中放置一个电阻或扼流圈并从那里获取输出。在这两种情况下，明智的做法是在晶体振荡器电路之后使用缓冲器，以确保施加最小负载。

  在这种配置中，晶体以并联模式运行。在此模式下运行时，应为晶体提供一个负载电容，以在其正确频率下运行。该负载电容由晶体指定，通常为 20 或 30 pF。晶体振荡器电路将被设计为将该电容呈现给晶体。其中大部分将由两个电容器C1 和 C2 组成，尽管电路的其余元件将提供一些电容。

  该电路的缺点是电阻偏置链分流了 C1 和 C2 的串联组合以及晶体。这在某种程度上预示着晶体振荡器电路中需要额外的增益和电流来克服这一点，并且稳定性可能会受到某些特定的程度的影响。偏置电阻的另一个作用是降低晶体的 Q。

  有源器件使用场效应晶体管可以在某些特定的程度上解决这一个问题，但这些器件通常不如双极器件稳定，而且它们常常要更高的工作电流。

  在晶体两端放置一个小型微调电容也很常见。通过这一种方式，晶体振荡器的频率能微调到所需的精确频率。

  电路条件基本上由电容 C1 和 C2 以及偏置电阻R1 和 R2 以及发射极电阻 R3 控制。由于电路与频率有关，因此值将根据工作频率而变化，典型值如下。

  这些值将为许多情况提供一个很好的解决方案，晶体管可以是 BC109 或类似的通用晶体管。

  产生正弦波形的所有其他振荡器电路都使用 LC 谐振电路，除了一些电子电路，例如 RC 振荡器、Wien-Robinson 振荡器和一些不需要额外电感的晶体振荡器。

  由一个具有共发射极配置晶体管的 RC 耦合放大器组成，耦合电容通过提供从集电极到储能电路的交流路径来阻断直流。

  每当接通电源时，上述电路中所示的电容 C1 和 C2 开始充电，当电容充满电后，电容器开始通过电路中的电感 L1 放电，从而在谐振电路中引起阻尼谐波振荡。

  当这些电容完全放电时，存储在电容中的静电能量以磁通量的形式转移到电感，从而使电感充电。

  上面电路中的 Re 电阻为电路提供了针对气温变化的稳定性，与 Re 并联的电路中连接的电容器 Ce 为放大的交流信号提供低电抗路径，充当旁路电容。电阻R1 和 R2形成电路的分压器，并为晶体管提供偏置。

  下图为使用双极晶体管或很多类型的 FET 构成的Colpitts 振荡器电路。

  电容分压器用于反馈，晶体管 Q1 采用共发射极配置，在上层电路中，R1 和 R2 用于晶体管的偏置，C1 用作保护基极免受射频噪声影响的旁路电容。

  在这种配置中，由于从集电极到地的连接，晶体将充当分流器。并联谐振配置，电容 C2 和 C3 用于反馈，晶体 Q2 连接为并联谐振电路。

  使用 SAW 器件的Colpitts 振荡器可用作温度传感器等不一样的传感器。由于该电路中使用的设备对扰动高度敏感，因此它直接从其表面感应。

  该振荡器与某些器件（而不是谐振电路）的组合可用于实现出色的温度稳定性和高频率。

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