Kondensaattoreita ja induktoreja voidaan yhdistää resonanssipiirien luomiseksi, joilla on selvät taajuusominaisuudet. Näiden laitteiden kapasitanssin ja induktanssin määrä määrittää sekä resonanssitaajuuden että vastekäyrän terävyyden (tunnetaan nimellä Q), joka näillä piireillä on.

Jos kapasitanssi ja induktanssi ovat rinnakkain, resonanssissa rinnakkainen LC-piiri käyttäytyy avoimen piirin tapaan, jolloin piirin virta määräytyy piirin mahdollisen resistanssin mukaan. Rinnakkaisen resonanssipiirin kokonaisimpedanssiksi resonanssissa tulee siis vain resistanssin arvo.

Resonanssipiireille on monia sovelluksia, kuten selektiivinen viritys radiolähettimissä ja -vastaanottimissa sekä ei-toivottujen harmonisten yliaaltojen vaimentaminen.

Keskustelussa LC-oskillaattorista juuri rinnakkaisresonanssi on kiinnostava. Induktori ja kondensaattori rinnakkaiskokoonpanossa tunnetaan säiliöpiirinä. Piirissä vallitsee resonanssitila, kun
XC = XL tai 1/2πfC = 2πfL

Jossa f on taajuus ja C on kapasitanssi ja L on induktanssi.

Resonanssi tapahtuu, kun induktiivinen ja kapasitiivinen reaktanssi ovat yhtä suuret eli 2πfL = 1/2πfC. Tämä voi tapahtua vain tietyllä taajuudella. Yhtälö voidaan yksinkertaistaa muotoon:

Tästä tiedosta on mahdollista, kun tunnetaan piirin kapasitiiviset ja induktiiviset parametrit, löytää resonanssitaajuus. Vaihtoehtoisesti, jos halutaan tietty resonanssitaajuus, voidaan valita L- ja C-arvot.

Resonanssipiirissä Q tarkoittaa laatua. Q on resonanssipiiriin varastoitunut huippuenergia (eli maksimienergia) suhteessa syklin aikana haihtuvaan energiaan. Se on resonanssitaajuuden fr ja kaistanleveyden Bw suhde. Koska kaistanleveys on nimittäjässä, piirillä, jolla on suurempi Q, on pienempi kaistanleveys: Q = fr/Bw

Mutta on todettava, että joissakin sovelluksissa resonanssipiirin Q:ta pienennetään tarkoituksella. Tämä voidaan tehdä ottamalla käyttöön ”Q spoiling” -vastus. Sen lisäksi, että Q on tärkeä elektronisissa piireissä, sillä on merkitystä myös värähtelevissä mekaanisissa, akustisissa, optisissa ja muissa järjestelmissä.

Yleisesti ottaen elektronisessa piirissä oleva oskillaattori muuntaa tasajännitteen syöttöjännitteen vaihtovirtaiseksi ulostuloksi, joka voi koostua erilaisista aaltomuodoista, taajuuksista, amplitudeista ja työjaksoista. Tai ulostulo voi olla perus-siniaalto, jossa ei ole muuta harmonista sisältöä.

LC-oskillaattori, elektronisen oskillaattorin alatyyppi, nähdään usein radiotaajuussovelluksissa sen korkealaatuisen ulostulon ja yksinkertaisen rakenteen vuoksi. Se koostuu vahvistimesta, joka sisältää positiivisen (regeneratiivisen) takaisinkytkennän yhdessä LC-resonanssipiirin kanssa, jolla on sopiva Q-parametri.

Vahvistinta rakennettaessa tavoitteena on suunnitella piiri, joka ei mene värähtelyyn. Vahvistimessa, jota ei ole tarkoitettu toimimaan oskillaattorina, voidaan käyttää rajoitettua määrää positiivista takaisinkytkentää vahvistuksen lisäämiseksi. Muuttuva vastus voidaan asettaa sarjaan takaisinkytkennän kanssa, jotta piiri ei pääse värähtelemään. Auditorioissa, joissa on PA-järjestelmä, on tarpeen säilyttää kaiuttimen ja mikrofonin välinen etäisyys takaisinkytkennän hallitsemiseksi ja värähtelyn estämiseksi. Mikrofonin ja kaiuttimen välinen etäisyys käyttäytyy audiotaajuisten aaltojen vastuksen tavoin.

LC-oskillaattorit (toisin kuin RC-oskillaattorit, jotka eivät ole resonanttisia ja perustuvat pelkästään aikavakioon) viritetään soimaan tietyllä taajuudella kapasitiivisten ja induktiivisten reaktanssien vuorovaikutuksesta riippuen. Ne ovat analogisia sähkömekaanisille resonaattoreille, kuten kvartsikideoskillaattoreille.

Oskillaattoripiirin resonanssitaajuuden mittaaminen alkaa kytkemällä RF-signaaligeneraattori piiriin. Generaattorin ja oskillaattorin välisen kytkennän on oltava löysä. Muuten generaattorin lähtöresistanssi voi kuormittaa piiriä ja pienentää sen Q:ta.

Seuraavaksi asetamme generaattorin taajuudelle, jolla haluamme mitata Q:n. Säädämme oskillaattoripiiriä (usein kääntämällä virityskondensaattoria), jotta näemme maksimijännitteen säiliöpiiriin kytketyssä kaukoputken anturissa. Piiri on nyt resonanssissa, tämä taajuus on piirin resonanssitaajuus.

Mittaamme sitten oskillaattoripiirin jännitteen resonanssitaajuudella. Vaihtelemme generaattorin taajuutta hieman resonanssin ylä- ja alapuolella ja määrittelemme ne kaksi taajuutta, joilla piirin jännite on 0,707-kertainen arvoon nähden resonanssissa. Jännite 0,707 kertaa resonanssi on -3 dB piste.

Oskillaattorin kaistanleveys on näitä kahta 0,707 pistettä vastaavien taajuuksien erotus. Tällöin Q on resonanssitaajuus jaettuna tällä kaistanleveydellä.

Testijärjestelyyn kuuluu tyypillisesti signaaligeneraattori, kytkentäkela, mittakaavain ja 1:100-anturi. Signaaligeneraattorin lähtö liitetään kytkentäkelaan, jossa on noin 50 kierrosta. Megahertsin taajuuksia varten kytkentäkela sijoitetaan noin 20 cm:n päähän oskillaattoripiiristä. 20 cm:n etäisyydellä on tarkoitus saada aikaan löysä kytkentä kelan ja oskillaattorin välille.

Kytkemme sitten anturin oskillaattoripiiriin. Anturin maadoitusliitännän on liityttävä virittimen kondensaattorin koteloon. Anturi kytketään oskilloskooppiin. Anturi muodostaa pienen kuormituksen piiriin, joten Q ei tyypillisesti laske paljon. On olemassa myös 1:1- ja 1:10-luotaimia, mutta ne saattavat kuormittaa oskillaattoripiiriä. 1:100-koettimen sisääntulovastus on tyypillisesti 100 MΩ ja sisääntulokapasiteetti 4 pF.

Koska koettimessa on 100-kertainen vaimennus, signaaligeneraattorin ulostulo on yleensä asetettava melko korkealle.

Sweep-generaattorilla voidaan yksinkertaistaa joitain osa-alueita tässä mittauksessa. ”Nuohouslähtö” liitetään oskilloskoopin X-tuloon oskilloskoopin ollessa X-Y-tilassa. Nyt oskopin jälki kulkee vasemmalta oikealle siten, että vasen puoli on aloitustaajuus ja oikea puoli pysäytystaajuus. Hyvä paikka aloittaa on asettaa pyyhkäisyn taajuus noin 10 hertsiin.

Oskilloskoopin Y-tulo kytketään oskillaattoriin 1:100-anturin kautta. Sweep-generaattorin RF-lähtö kytketään kytkentäkelaan, joka sijoitetaan noin 20 cm:n päähän oskillaattorin kelasta.

Voidaan kääntää virityskondensaattorin kondensaattoria ja saada oskillaattorin käyrä oskilloskoopin näytölle. Sweep-generaattorin amplitudisäätimellä säädetään käyrän huipun korkeutta. Tämän menetelmän suuri etu on, että oskillaattoripiirin resonanssitaajuuden muutokset näkyvät suoraan näytöllä. Myös Q:n muutokset näkyvät, koska piikin korkeus muuttuu.

LC-oskillaattoreita on useita alatyyppejä:

– Edwin Armstrongin vuonna 1912 keksimä Armstrong-oskillaattori oli ensimmäinen elektroninen oskillaattori, vastakohtana mekaanisille oskillaattoreille, kuten heilurille, jotka olivat olleet olemassa jo ikuisuuden. Armstrongin oskillaattoria käytettiin alun perin tyhjiöputkilähettimissä. Myöhemmin niitä käytettiin regeneratiivisessa vastaanottimessa, jossa antennista tuleva RF-signaali kytkeytyi LC-induktanssiin apukelan avulla. Kelaa voitiin säätää, jotta piiri ei värähtelisi. Sama piiri toimi myös RF-signaalin demoduloinnissa.

– Edwin Colpittsin vuonna 1918 keksimä Colpittsin oskillaattori saa takaisinkytkennän siitä, mitä voidaan pitää keskipisteen kapasitanssina. Tämä on itse asiassa jännitteenjakaja, joka koostuu kahdesta kondensaattorista sarjassa. Aktiivinen laite, vahvistin, voi olla bipolaarinen liitostransistori, kenttäefektitransistori, operaatiovahvistin tai tyhjiöputki. Lähtö kytkeytyy takaisin tuloon viritetyn LC-piirin kautta, joka muodostaa kaistanpäästösuodattimen, joka soi halutulla taajuudella.

Colpitts-oskillaattori voi toimia muuttuvataajuisena oskillaattorina – kuten superheterodyne-vastaanottimessa tai spektrianalysaattorissa – kun induktori tehdään muuttuvaksi. Tämä tapahtuu sen sijaan, että viritetään yksi kondensaattoreista tai ottamalla erillinen muuttuva kondensaattori sarjaan induktorin kanssa.

– Ralph Hartleyn vuonna 1915 keksimä Hartley-oskillaattori on Colpitts-oskillaattorin peilikuva. Erona on se, että sen sijaan, että siinä käytettäisiin keskitettyä kapasitanssia yhdessä induktorin kanssa, siinä käytetään keskitettyä induktanssia yhdessä kondensaattorin kanssa. Takaisinkytkentäsignaali tulee keskikytketystä induktanssista tai kahden induktanssin välisestä sarjakytkennästä.

Näiden induktanssien ei tarvitse olla toisiinsa kytkettyjä, joten ne voivat koostua kahdesta erillisestä sarjakytketystä kelasta yhden keskikytketyn laitteen sijasta. Vaihtoehdossa, jossa on keskeltä kierteitetty kela, induktanssi on suurempi, koska kaksi segmenttiä on magneettisesti kytketty.

Hartley-oskillaattorissa taajuutta voidaan helposti säätää muuttuvan kondensaattorin avulla. Piiri on suhteellisen yksinkertainen, ja siinä on vähän komponentteja. Erittäin taajuusvakaa oskillaattori voidaan rakentaa korvaamalla kondensaattori kvartsikideresonaattorilla.

– Clapp-oskillaattori, toinen LC-laite, koostuu samalla tavalla transistorista tai tyhjiöputkesta, jossa on induktanssin ja kapasitanssin yhteistoimintaan perustuva takaisinkytkentäverkko, joka on säädetty halutulle toimintataajuudelle. Sen keksi James Clapp vuonna 1948. Se muistuttaa Colpittsin piiriä, jossa kolmas kondensaattori on sijoitettu sarjaan induktorin kanssa. Se on parannus Colpittsin oskillaattoriin, jossa värähtelyä ei välttämättä synny tietyillä taajuuksilla tehden aukkoja spektriin.

– Peltz-oskillaattori eroaa Colpittsin, Clappin ja Hartleyn oskillaattoreista siinä, että siinä käytetään kahta transistoria yksittäisen vahvistuslaitteen sijasta. Kuten muissakin oskillaattoreissa, tavoitteena on saada resonanssitaajuudella aikaan yli ykkösen vahvistus, jotta oskillaatio säilyy.

Yksi transistori voidaan konfiguroida yhteispohjavahvistimeksi ja toinen emitterin seuraajaksi. LC-säiliö, jolla on minimaalinen impedanssi resonanssitaajuudella, muodostaa suuren kuorman kollektorille. Emitteriseuraajan ulostulo, joka on kytketty takaisin yhteisen perustransistorin tuloon, ylläpitää Peltz-piirin värähtelyä.

LC-oskillaattorin rakentamiseksi, joka on sähköisesti viritettävissä, LC-piiriin sijoitetaan varaktori (jännitteen muuttuva kondensaattori). Varaktori on käänteisesti kytketty diodi. Minkä tahansa PN-liitoksen kapasitanssi, kuten diodissa, laskee, kun käänteinen bias nousee. Erityisesti käänteisen ennakon määrä määrittää puolijohteessa olevan tyhjentymisvyöhykkeen paksuuden. Depletion-vyöhykkeen paksuus on verrannollinen diodia käänteisesti ennakoivan jännitteen neliöjuureen ja kapasitanssi on kääntäen verrannollinen tuohon paksuuteen, joten se on kääntäen verrannollinen käytetyn jännitteen neliöjuureen.

Yksinkertaisen tasajännitelähteen ulostulo voidaan kytkeä erilaisten vastusten tai muuttuvan vastuksen kautta oskillaattorin virittämiseksi. Varaktorit on suunniteltu hyödyntämään tätä ominaisuutta tehokkaasti.

Kiinteä aine, jolla on jonkinasteinen kimmoisuus, värähtelee jonkin verran, kun siihen kohdistetaan mekaanista energiaa. Esimerkkinä voidaan mainita gong, jota lyödään vasaralla. Jos se saadaan soimaan jatkuvasti, se voi toimia elektronisen oskillaattorin resonanssipiirinä.

Kvartsikide soveltuu erinomaisesti tähän tehtävään, koska se on erittäin stabiili resonanssitaajuutensa suhteen. Resonanssitaajuus riippuu kiteen koosta ja muodosta. Kvartsioskillaattorit, joiden tarkkuus on jopa yksi sekunti 30 vuodessa, korvasivat kelloissa heilurit ja olivat tarkkuudeltaan lyömättömiä vuosikausia, kunnes 1950-luvulla atomikellot tulivat kuvaan.

Kvartsikiteellä resonaattorina on hämmästyttävä käänteisen sähkön hyve. Tämä tarkoittaa sitä, että kun se oikein leikataan, maadoitetaan, asennetaan ja varustetaan liittimillä, se reagoi syötettyyn jännitteeseen muuttamalla hieman muotoaan. Kun jännite poistetaan, se palaa alkuperäiseen tilalliseen kokoonpanoonsa ja tuottaa jännitteen, joka voidaan mitata liittimistä. Tämä värähtely muodostaa sen resonanssitaajuuden.

Kvartsikiteellä on toinenkin hyve, nimittäin se, että se on edullinen, joten sitä käytetään laajalti monissa sovelluksissa, kuten maailman parhaissa oskilloskoopeissa, spektrianalysaattoreissa ja mielivaltaisissa taajuusgeneraattoreissa.