三点式振荡电路的构成原理及判断方法是什么？

三点式振荡器是LC正弦波振荡器的一种。其特点是电路中LC并联谐振回路的三个端子分别与放大器的三个端子相连,故而称为三点式振荡电路。

三点式振荡电路（也称三点式振荡器）是一种通过利用晶体管的三个电极与LC谐振回路中三个特定连接点构建正反馈，从而产生自激振荡的电路。其核心特征是由一个LC谐振回路和连接至晶体管三个电极的两个电抗元件构成。

一、构成原理

基本结构：
- 核心元件： 一个晶体管（可以是BJT或FET），一个LC并联谐振回路（作为选频网络）。
- 关键连接： LC谐振回路的三个端点（即“三点”）分别连接到晶体管的三个电极（发射极E/源极S、基极B/栅极G、集电极C/漏极D）。
- 两个电抗元件： 在晶体管的三个电极中，通常会有两个电极通过纯电抗元件（电容或电感） 连接到谐振回路。最常见的情况是一个电极直接（或通过小电阻）交流接地。
- 交流接地点： 在电路分析时，总存在一个电极作为公共参考点（交流接地点）。常见的是共基极（CB） 或共集电极（CC） 结构（对于BJT），或者共栅极（CG） 或共漏极（CD） 结构（对于FET）。但电路原理的核心分析基于节点间的电抗关系。共发射极（CE） 结构更常见也更方便理解，发射极通常为公共点。
工作原理：
- 选频： LC并联谐振回路在其谐振频率 f0 = 1/(2π√LC) 处阻抗最大且呈纯电阻性。
- 正反馈： 电路的巧妙之处在于其内部通过电抗元件的连接，确保在谐振频率 f0 处满足相位平衡条件。
  - 晶体管本身提供180° 的相移（在共射或共源放大电路中，输入与输出反相）。
  - LC回路中的两个电抗元件（X1、X2）需要提供另外的 180° 相移，以构成360°（或0°） 的总相移，形成正反馈。
- 起振与稳幅： 当电源接通，电路中存在噪声或瞬态扰动，包含了丰富的频率成分。只有频率接近 f0 的分量才能在LC回路两端获得最大电压增益。通过精心设计的电抗网络，该分量被反馈回输入端（基极/栅极），并且相位正确（正反馈）。只要环路增益大于1，该频率分量的振荡幅度就会持续增大（起振）。随着幅度的增大，晶体管的非线性（或外加稳幅电路）最终使环路增益降至1，振荡稳定在某一振幅。

二、判断方法（相位平衡条件 - 振荡必要条件）

判断三点式振荡器能否起振的核心是分析其是否满足相位平衡条件。科毕兹准则（Colpitts Criterion） 或三点式振荡器相位条件法则提供了一个简单直观的判断依据：

在三点式振荡电路中：

与晶体管公共交流接地节点（通常是发射极E或源极S）相连的两个电抗元件 X1 和 X2，必须是相同性质的电抗。

即它们要么都是电容（容抗），构成电容三点式（科尔皮兹振荡器，Colpitts）。

要么都是电感（感抗），构成电感三点式（哈特莱振荡器，Hartley）。

剩下的第三个电抗元件 X3（连接另外两个电极之间），必须与前两个电抗 X1 和 X2 性质相反。

如果 X1 和 X2 是电容（容抗），则 X3 必须是电感（感抗）。

如果 X1 和 X2 是电感（感抗），则 X3 必须是电容（容抗）。

记忆口诀/简化表述：

射极与基极间（Xbe）、射极与集电极间（Xce）的电抗类型相同（都是C或都是L）。
基极与集电极间（Xbc）的电抗类型与它们相反（如果是C-C，则为L；如果是L-L，则为C）。

说明：

Xbe：发射极E（公共点）到基极B之间的电抗（即连接到B的点通过电抗元件接到E）。
Xce：发射极E（公共点）到集电极C之间的电抗（即连接到C的点通过电抗元件接到E）。
Xbc：基极B到集电极C之间的电抗（即连接B和C两点之间的电抗元件）。
此法则直接推导自电路满足相位平衡的必然要求（保证产生所需的180°附加相移）。

附加必要（非充分）条件：

环路增益 |Aβ| > 1： 在谐振频率 f0 处，开环（断开反馈点）的电压放大倍数 A 与反馈系数 β 的乘积必须大于1，才能起振。
合适的Q值： LC回路的品质因数 Q 应足够高，以保证良好的选频特性和频率稳定性。
适当的直流偏置： 晶体管必须被正确偏置在放大区（对于BJT），或饱和区/恒流区（对于FET），以提供增益。

总结：

三点式振荡器利用单个LC谐振回路和晶体管三个电极之间的特定电抗连接关系（两个相同类型电抗接公共端，一个相反类型接另两端），在谐振频率 f0 处实现正反馈和所需的360°相移环路，从而产生稳定的正弦波振荡。判断能否起振的关键是应用科毕兹准则检查其电抗性质是否符合 X1 和 X2 同种、X3 异种的要求（通常发射极为公共点：Xbe 和 Xce 同种，Xbc 异种）。实际设计还需满足增益和Q值要求。

常见的电容三点式振荡器（Colpitts）应用最为广泛。例如：一个电容从集电极到地（视为接公共点），另一个电容从基极到地，一个电感连接在集电极和基极之间。Xce = C1 (容抗)， Xbe = C2 (容抗)， Xbc = L (感抗)，符合 C-C 和 L，满足条件。