电容三点式振荡器电路设计与实现

郑州轻工业学院本科
通信电子线路课程设计总结报告
设计题目：电容三点式振荡器电路设计与实现
学生姓名：赵玉春
系别：计算机与通信工程学院信息与通信工程系专业：通信工程
班级：08级1班
学号：58号
指导教师：曹瑞、黄敏
2010年12月25日
郑州轻工业学院
课程设计任务书
题目：电容三点式振荡器电路设计与实现
专业、班级通信工程08-1学号 58姓名赵玉春
主要内容、基本要求、主要参考资料等：
1、主要内容
1) 焊接振荡器电路板。

2) 通过LC振荡器和晶体振荡器输出的波形，对比分析LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度。

2、基本要求
元器件排放错落有致，节点焊接正确，设计结构设合理，实验数据可靠，结果输出稳定。

3、主要参考资料
[1]张启民编著．通信电子线路．西安：西安电子科技大学出版社，2004．
[2]董尚斌等编．通信电子线路．北京：清华大学出版社，2007.
[3]顾宝良编著．通信电子线路教程．北京：电子工业出版社，2007．
完成期限：2010年12月25日
指导教师签名：
课程负责人签名：
2010年12月25日
目录
1、设计题目 (4)
2、设计内容 (4)
3、设计思路 (4)
4、设计原理 (4)
5、运行结果 (9)
6、实验体会 (10)
7、参考文献 (11)
一：设计题目：
电容三点式振荡器电路设计与实现
二：设计内容：
1) 振荡器电路板的设计与焊接。

2) 调节LC振荡器和晶体振荡器中静态工作点，并了解反馈系数及负载对振荡器的影响。

3) 测试、分析比较LC振荡器与晶体振荡的稳定状况。

三：设计思路：
焊接一个符合电容三点式的电路板，电路板上包含有LC振荡电路和集体震荡器震荡电路。

焊接好电路板之后，调节LC振荡器和晶体振荡器的静态工作点。

观察LC振荡器和晶体振荡器的波形图，同时对LC振荡器和晶体振荡器所产生的波形图进行对比分析。

四：设计原理：
本次实验首先需要焊接电路板，在焊接电路板时需要注意一些节点的焊接，同时避免焊接时出现短路现象。

本次实验验中振荡器包含电容反馈LC三端振荡器和一个晶体振荡器。

振荡电路主要由振荡回路模块、偏置电路模块、输出缓冲电路模块组成。

它选择主要是根据所给定的工作频率（或工作频段）频率稳定度的要求。

因为设计的电路要求是高频信号，故选择LC振荡电路或晶体振荡电路，现在分别应用这两种电路，分别比较它们的频稳性。

1) 三点式震荡电路的基本模型
三点式振荡器的交流等效电路
X3=-（X1+X2）
其中X1，X2同性，X3为异性
2) 选择合适的震荡电路模型
在小功率通讯机中所使用的可变频率振荡器，一般都要求波段范围内频率连续可调，故可选用互感耦合三点式振荡电路。

互感量的调节比较方便，其输入与输出电路的馈电方式互不影响。

但是，由于结构复杂，特别是电路中含有电感元件，故这种电路较适用于中短波波段，在短波段以上，一般多采用考毕兹电路（电容三点式电路）。

对于可变频率振荡器，其频率稳定度要求提高时，几乎都采用克拉泼电路或席勒电路，它的频稳度达到10−4～10−5。

若采用高质量回路元件，再加上一些措施，频稳度还可进一步提高。

在克拉拨振荡器电路是在电容三点式振荡电路的电感支路上串进了一个小电容C而构成的（C3对交流短路,属共基组态）。

C1、C2、C及L组成谐振回路,当C<< C1、C<<C2时,求得振荡频率为：
上式可见,振荡频率基本上与C1、C2无关,因此,可选C1、C2的值远大于极间电容,这就减小了极间电容变化对振荡频率的影响,提高了振荡频率的稳定性。

LC回路谐振电阻R0反射到三极管集、射极的等效负载电阻为：
其中。

由上式可知：若C调至较小时,将使变小,导致电路增益下降,因此,这一电路的振荡频率只能在小范围内调节,否则将出现输出幅度明显下降的现象。

在席勒振荡电路,它是在串联型电容三点式振荡电路的电感L旁并接了一个电容C而构成的。

由于LC回路的谐振电阻R0反射到三极管集、射极间的等效负载电阻。

而C3 ＞C,当C变小时, 变化程度不如式GS0813那样显著,从而削弱了振荡幅度受频率改变的影响。

因此,席勒振荡电路的频率调节范围较克拉泼电路要宽,由图I0823可知,当C3<<C1、C3<<C2时,振荡频率为：
在改进型电容三点式振荡电路除具有电容三点式振荡电路的特点外,还具有频率稳定度高（可达1O-5以上）的优点。

该电路广泛应用于各类电视机中。

3)设计合适的偏置电路
对于一个振荡器，当其负载阻抗及反馈系数F已经确定的情况，静态工作点的位置对振荡器的起振以及稳定平衡状态（振幅大小、波形好坏）有着直接或间接的关系。

工作点偏高，振荡器工作范围容易进入饱和区，输出的阻抗的降低将会使振荡波形严重失真，严重时甚至是振荡器停振。

工作点偏低，避免了晶体管工作范围进入饱和区，对于小功率振荡器，一般都取在靠近截止区，但不能太低，否则不易起振。

静态工作点的选择及偏置电路元件的估算合理地选择振荡器的静态工作点，对振荡器的起振，工作的稳定性，波形质量的好坏有着密切的关系。

－般小功率振荡器的静态工作点应选在远离饱和区而靠近截止区的地方。

根据上述原则，一般小功率振荡器集电极电流I CQ大约在0.5~2mA 之间选取。

对于振荡器来说，稳定静态工作点的主要措施是采用高稳定度的偏置电路。

目前广泛采用的混合反馈式偏置电路。

对于这种电路，当满足I
>>I BQ的条件时，各偏置元件可按下列公式选取：
1
R
> (2~6)R E
B2
发射极电阻旁路电容C E可按下式计算
C
≥
E
其中， f ——振荡器的工作频率，单位为Hz；为了满
足的关系，隔直电容C B可按下面经验公式进行计算：
其中，R B= R B1∥R B2∥h ie；f为工作频率，单位为MHz。

需要指出的是，C E R E之值不能太大，否则将会产生间歇振荡现象。

4)选择合适的输出电路
当负载变化或需要大功率时，振荡器必须配置缓冲放大器（buffer amplifier，简称缓冲器），使负载不影响振荡器。

图c是通过射随器从基极调谐振荡器中取出的一种简单方法。

由于射随器可以在几乎不降低回路Q值的情况下就能耦合。

而且回路的输出是正弦波，振幅大，所以易取出大正弦波电压作为输出。

而且最好使作为缓冲器的射随器如图c 所示直接耦合，并且用负电源接射极。

图c 电压缓冲器
5）振荡器的稳定度
频率稳定度是振荡器的一项十分重要的技术指标，这表示在一定的时间范围内或一定的温度、湿度、电源、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，振荡频率的相对变化量越小，则表明振荡器的频稳度越高。

改善振荡频率的稳定度，从根本上说就是提高振荡回路的标准性。

提高振荡回路标准型除了操永稳定性好和高Q的回路电容和电感外，还可以采用与正温度系数的电感反作用的具有负温度系数的电容，以实现稳度补偿作用，或采用部分接入的方法以减小不稳定的晶体管级间电容和分布电容对振荡频率的影响。

石英晶体具有十分稳定的物理和化学特性，在谐振频率附近，晶体的等效参数Lq很大，Cq很小，Rq不大，因此晶体Q值非常大，所以晶体振荡器比LC稳定。

2、电路原理图
如图所示：电路中包含有J1、J2、J3、J4、J5五个开关，其中J1、J2是选择开关，分别对应LC振荡器的连接和晶体振荡器的连接，j3、J4、J5分别连接一个电容，目的是保证三极管附和电容三点式的条件。

电路中还包含一个电位器，通过对电位器的变化来调节LC振荡器和晶体
振荡器的静态工作点，使其三极管的射极输出为2V，保证振荡器能够起振。

电路中还含有一个发光二极管，目的是测试该电路是否能够形成通路。

六：运行结果：
LC振荡器波形图
晶体振荡器波形图
七：实验体会：
一周的课程设计结束了，由于大二上学期我们通过两个周的精工实习，对焊接电路板的一些基本常识有所了解，所以在焊接电路板时，不会出现一些大的问题，同时焊接起来也能够得心应手了。

看着自己焊出来的电路板，很高兴。

终于将理论得以证明，以便运用到实处去。

在本次课程设计中，我们两个人合作的很愉快，分工明确，先明白原理，选择合适的元器件，根据电路图认真焊接电路板。

有条不紊的进行操作，即便遇到一些小问题，但在老师同学的帮助下就解决了，很快便完成了本次课程设计的任务。

通过此次课程设计，我们对电容三点式振荡器的原理有了比较深刻的认识，加深了对这门课的理解。

通过此次可能设计，我进一步理解了书上所学的理论知识，希望能通过实践，通过自己动手，能更好的为自己所用。

我们不仅对LC振荡器、晶体振荡器电路设计更加熟悉，原理更叫明白，巩固了我们所学的知识，也更有力的证实了理论结果。

我们动脑的同时灵活运用手，提高了动手实践能力，这是很重要的。

八、参考文献
[1]张启民编著．通信电子线路．西安：西安电子科技大学出版社，2004．
[2]董尚斌等编．通信电子线路．北京：清华大学出版社，2007.
[3]顾宝良编著．通信电子线路教程．北京：电子工业出版社，2007．
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