Kondensatorer och induktorer kan kombineras för att skapa resonanskretsar som har uttalade frekvensegenskaper. Mängden kapacitans och induktans i dessa anordningar bestämmer både resonansfrekvensen och skärpan på responskurvan (känd som Q) som dessa kretsar uppvisar.

Om kapacitansen och induktansen är parallella fungerar den parallella LC-kretsen vid resonans som en öppen krets, där kretsströmmen bestäms av eventuella motstånd i kretsen. Så den totala impedansen hos en parallell resonanskrets vid resonans blir bara värdet av motståndet.

Det finns många användningsområden för resonanskretsar, bland annat selektiv avstämning i radiosändare och -mottagare och undertryckande av oönskade övertoner.

I en diskussion om LC-oscillatorn är det parallellresonans som är av intresse. En induktor och kondensator i parallell konfiguration kallas för en tankkrets. Ett resonanstillstånd uppstår i kretsen när
XC = XL eller 1/2πfC = 2πfL

Varvid f är frekvensen och C är kapacitans och L är induktans.

Resonans inträffar när den induktiva och kapacitiva reaktansen är lika stora, det vill säga 2πfL = 1/2πfC. Detta kan bara ske vid en viss frekvens. Ekvationen kan förenklas till:

Utifrån denna information är det möjligt att, med kännedom om de kapacitiva och induktiva parametrarna i en krets, hitta resonansfrekvensen. Alternativt, om en given resonansfrekvens önskas, kan L och C värden väljas.

I en resonanskrets betecknar Q kvaliteten. Q är den högsta (dvs. maximala) energi som lagras i en resonanskrets i förhållande till den energi som går förlorad under loppet av en cykel. Det är förhållandet mellan resonansfrekvensen fr och bandbredden Bw. Eftersom bandbredden finns i nämnaren kommer en krets med högre Q att ha mindre bandbredd: Q = fr/Bw

Men det bör påpekas att i vissa tillämpningar minskas Q för en resonanskrets avsiktligt. Detta kan göras genom att införa ett ”Q-förstörande” motstånd. Förutom att vara viktig i elektroniska kretsar är Q relevant i oscillerande mekaniska, akustiska, optiska och andra system.

Generellt sett omvandlar en oscillator i en elektronisk krets likströmsspänningen till en växelströmsutgång, som kan bestå av en mängd olika vågformer, frekvenser, amplituder och arbetscykler. Eller så kan utgången vara en grundläggande sinusvåg utan annat harmoniskt innehåll.

En LC-oscillator, en undertyp av den elektroniska oscillatorn, ses ofta i radiofrekvenstillämpningar på grund av dess högkvalitativa utgång och enkla konstruktion. Den består av en förstärkare med positiv (regenerativ) återkoppling tillsammans med en LC-resonanskrets med en lämplig Q-parameter.

Målet när man bygger en förstärkare är att konstruera en krets som inte kommer att hamna i svängning. I en förstärkare som inte är avsedd att fungera som oscillator kan en begränsad mängd positiv återkoppling användas för att öka förstärkningen. Ett variabelt motstånd kan placeras i serie med återkopplingen för att förhindra att kretsen går in i oscillation. I ett auditorium med ett PA-system är det nödvändigt att upprätthålla separationen mellan högtalare och mikrofon för att kontrollera återkopplingen och förhindra oscillation. Avståndet mellan mikrofon och högtalare fungerar som ett motstånd för audiofrekventa vågor.

LC-oscillatorer (till skillnad från RC-oscillatorer, som inte är resonerande och enbart bygger på en tidskonstant) är inställda så att de ringer vid en viss frekvens beroende på samspelet mellan kapacitiva och induktiva reaktanser. De är analoga med elektromekaniska resonatorer som kvartskristalloscillatorer.

Processen för att mäta resonansfrekvensen hos en oscillatorkrets börjar med att koppla en RF-signalgenerator till kretsen. Kopplingen mellan generatorn och oscillatorn måste vara lös. Annars kan generatorns utgångsmotstånd belasta kretsen och minska dess Q.

Nästan ställer vi in generatorn på den frekvens vid vilken vi vill mäta Q. Vi justerar oscillatorkretsen (ofta genom att vrida på tunerkondensatorn) för att se maximal spänning i en scope-sond som är ansluten till tankkretsen. Kretsen är nu i resonans, denna frekvens är kretsens resonansfrekvens.

Vi mäter sedan spänningen i oscillatorkretsen vid resonansfrekvensen. Vi varierar generatorfrekvensen en bit över och under resonans och bestämmer de två frekvenser där spänningen över kretsen är 0,707 gånger värdet vid resonans. Spänningen vid 0,707 gånger resonansen är -3 dB-punkten.

Ocillatorns bandbredd är skillnaden mellan de frekvenser som motsvarar dessa två 0,707 punkter. Då är Q resonansfrekvensen dividerad med denna bandbredd.

Testuppställningen omfattar vanligtvis en signalgenerator, en kopplingsspole, ett oscilloskop och en 1:100-sond. Signalgeneratorns utgång ansluts till kopplingsspolen som har cirka 50 varv. För frekvenser i megahertzområdet placerar vi kopplingsspolen cirka 20 cm från oscillatorkretsen. Avståndet på 20 cm är tänkt att ge en lös koppling mellan spolen och oscillatorn.

Vi ansluter sedan sonden till oscillatorkretsen. Sondens jordanslutning måste anslutas till höljet på stämkondensatorn. Sonden ansluts till oscilloskopet. Sonden utgör en liten belastning av kretsen, så Q sjunker vanligtvis inte mycket. Det finns även prober 1:1 och 1:10, men dessa kan belasta oscillatorkretsen. En 1:100-prob har vanligtvis ett ingångsmotstånd på 100 MΩ och en ingångskapacitet på 4 pF.

På grund av 100x-dämpningen i sonden måste signalgeneratorns utgång i allmänhet ställas in ganska högt.

En svepgenerator kan förenkla vissa aspekter av denna mätning. ”Sveputgången” ansluts till oscilloskopets X-ingång med oscilloskopet i X-Y-läge. Nu löper spåret i oscilloskopet från vänster till höger med den vänstra sidan som startfrekvens och den högra sidan som stoppfrekvens. Ett bra ställe att börja är med svepfrekvensen inställd på cirka 10 Hertz.

Oscilloskopets Y-ingång är ansluten till oscillatorn via 1:100-sonden. Svepgeneratorns RF-utgång ansluts till kopplingsspolen, som placeras ca 20 cm från oscillatorns spole.

Vi kan vrida på tunerkondensatorn och få oscillatorns kurva på oscilloskopets skärm. Amplitudknappen på svepgeneratorn justerar höjden på kurvans topp. Den stora fördelen med denna metod är att förändringar i oscillatorkretsens resonansfrekvens direkt kan ses på skärmen. Dessutom kommer förändringar i Q att vara uppenbara eftersom toppens höjd förändras.

LC-oscillatorer finns i form av flera undertyper:

– Armstrongoscillatorn, som uppfanns 1912 av Edwin Armstrong, var den första elektroniska oscillatorn, i motsats till mekaniska oscillatorer som pendeln, som funnits i evigheter. Armstrong-oscillatorn användes ursprungligen i sändare med vakuumrör. De fungerade senare i den regenerativa mottagaren där RF-signalen från antennen kopplades in i LC-induktansen med hjälp av en extra spole. Spolen kunde justeras för att hindra kretsen från att oscillera. Samma krets fungerade för att demodulera RF-signalen.

– Colpitts oscillator, som uppfanns av Edwin Colpitts 1918, får återkoppling från vad som kan betraktas som en kapacitans i mitten. Detta är i själva verket en spänningsdelare som består av två kondensatorer i serie. Den aktiva enheten, en förstärkare, kan vara en bipolär junctiontransistor, fälteffekttransistor, operationsförstärkare eller vakuumrör. Utgången kopplas tillbaka till ingången genom en avstämd LC-krets som utgör ett bandpassfilter som ringer vid den önskade frekvensen.

En Colpittsoscillator kan fungera som en oscillator med variabel frekvens – som i en superheterodynmottagare eller spektrumanalysator – när induktorn görs variabel. Detta sker i stället för att ställa in en av kondensatorerna eller genom att införa en separat variabel kondensator i serie med induktorn.

– En Hartleyoscillator, som uppfanns av Ralph Hartley 1915, är en spegelbild av Colpittsoscillatorn. Skillnaden är att i stället för en centrumsatta kapacitans tillsammans med en induktans använder den en centrumsatta induktans tillsammans med en kondensator. Återkopplingssignalen kommer från den centertappade induktansen eller serieförbindelsen mellan två induktorer.

Dessa induktanser behöver inte vara ömsesidigt kopplade, så de kan bestå av två separata seriekopplade spolar i stället för en enda centertappad enhet. I den variant som har en centertappad spole är induktansen större eftersom de två segmenten är magnetiskt kopplade.

I Hartley-oscillatorn kan frekvensen enkelt justeras med hjälp av en variabel kondensator. Kretsen är relativt enkel, med ett lågt antal komponenter. En oscillator med hög frekvensstabilitet kan byggas genom att ersätta kondensatorn med en kvartskristallresonator.

– Clapposcillatorn, en annan LC-enhet, består på liknande sätt av en transistor eller ett vakuumrör med ett återkopplingsnätverk baserat på samspelet mellan induktans och kapacitans som är inställt på den önskade driftsfrekvensen. Den uppfanns av James Clapp 1948. Den liknar Colpitts-kretsen, med en tredje kondensator placerad i serie med induktorn. Det är en förbättring jämfört med Colpittsoscillatorn, där oscillation kanske inte uppstår vid vissa frekvenser vilket gör att det uppstår luckor i spektrumet.

– Peltzoscillatorn skiljer sig från Colpitts-, Clapp- och Hartleyoscillatorn genom att den använder sig av två transistorer i stället för en enda förstärkningsanordning. I likhet med andra oscillatorer är målet att ge en kombinerad förstärkning som är större än enhet vid resonansfrekvensen för att upprätthålla svängningen.

En transistor kan konfigureras som en förstärkare med gemensam bas och den andra som en emitterföljare. LC-tanken, med minimal impedans vid resonansfrekvensen, utgör en tung belastning för kollektorn. Emitterföljarens utgång som kopplas tillbaka till ingången till transistorn med gemensam bas upprätthåller oscillationen i Peltz-kretsen.

För att bygga en LC-oscillator som är elektriskt avstämbar placeras en varactor (spänningsvariabel kondensator) i LC-kretsen. Varaktorn är en omvänt polariserad diod. Kapaciteten i en PN-övergång, som i en diod, sjunker när den omvända förspänningen ökar. Specifikt bestämmer storleken på den omvända förspänningen tjockleken på utarmningszonen i halvledaren. Tjockleken på utarmningszonen är proportionell mot kvadratroten av den spänning som ger dioden en omvänd förspänning och kapacitansen är omvänt proportionell mot denna tjocklek, och därmed är den omvänt proportionell mot kvadratroten av den applicerade spänningen.

Det är följaktligen möjligt att koppla utgången från en enkel likströmsförsörjning genom ett antal motstånd eller ett variabelt motstånd för att stämma oscillatorn. Varactorer är konstruerade för att effektivt utnyttja denna egenskap.

En fast substans med någon grad av elasticitet kommer att vibrera i viss utsträckning när mekanisk energi tillförs. Ett exempel är en gong som slås med en klubba. Om den kan fås att ringa kontinuerligt kan den fungera som en resonanskrets i en elektronisk oscillator.

Vartskristall är synnerligen lämplig för denna roll eftersom den är mycket stabil med avseende på sin resonansfrekvens. Resonansfrekvensen beror på kristallens storlek och form. Med en noggrannhet på upp till en sekund på 30 år ersatte kvartsoscillatorer pendlar i klockor och var oöverträffade i noggrannhet i åratal, fram till 1950-talet, då atomklockor kom in i bilden.

Kvartskristall som resonator har den fantastiska egenskapen av omvänd elektricitet. Detta innebär att när den är korrekt slipad, jordad, monterad och utrustad med terminaler kommer den att reagera på en påförd spänning genom att ändra form något. När spänningen avlägsnas kommer den att återgå till sin ursprungliga rumsliga konfiguration och generera en spänning som kan mätas vid terminalerna. Denna vibration utgör dess resonansfrekvens.

Vartzkristall har en annan fördel, nämligen att den är billig, så den används i stor utsträckning i många tillämpningar, bland annat i världens bästa oscilloskop, spektrumanalysatorer och arbiträra frekvensgeneratorer.