最新压控LC电容三点式振荡器设计及仿真

实验二压控 LC 电容三点式振荡器设计及仿真1

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一、实验目的

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1、了解和掌握LC 电容三点式振荡器电路组成和工作原理。

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2、了解和掌握压控振荡器电路原理。

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3、理解电路元件参数对性能指标的影响。

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4、熟悉电路分析软件的使用。

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二、实验准备

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1、学习LC 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。

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2、学习压控振荡器的工作原理。

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3、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。

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三、设计要求及主要指标

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1、采用电容三点式西勒振荡回路，实现振荡器正常起振，平稳振荡。

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2、实现电压控制振荡器频率变化。

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3、分析静态工作点，振荡回路各参数影响，变容二极管参数。

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4、振荡频率范围：50MHz~70MHz，控制电压范围3~10V。

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5、三极管选用MPSH10（特征频率最小为650MHz，最大IC 电流50mA，可

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满足频率范围要求），直流电压源12V，变容二极管选用MV209。

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四、设计步骤

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1、整体电路的设计框图

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整个设计分三个部分，主体为LC 振荡电路，在此电路基础上添加压控部分，

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设计中采用变容二极管MV209 来控制振荡器频率，由于负载会对振荡电路的频

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率产生影响，所以需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。

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2、LC 振荡器设计

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首先应选取满足设计要求的放大管，本设计中采用MPSH10 三极管，其特征频28

率f T=1000MHz。LC 振荡器的连接方式有很多，但其原理基本一致，本实验中29

采用电容三点式西勒振荡电路的连接方式，该振荡电路在克拉泼振荡电路的基30

础上进行了细微的改良，增加了一个与电感L 并联的电容，主要利用其改变频31

率而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。电路图如下所示：

32 图2-2 LC 电容三点式西勒振荡器

33 图中变容二极管MV209 与电感L1 并联，构成了西勒振荡电路形式。R1\R2 34 为静态偏置电阻，C1\C2 为反馈分压电容，C3 即为克拉泼振荡电路中与C1\C2 35 串

36 联的小电容，L1\C1\C2\C3 共同构成谐振回路。C4\C5 为隔直电容，其中放37 大管基极通过C4 交流接地，同时保证其基极的偏置电压；而C5 主要防止加载38 于变容二

39 极管的直流电压影响前级电路。电感L2 为扼流圈，用来防止振荡回路的振荡40 电

41 压会对变容二极管所加的反向偏压产生影响，采取上面这类隔离措施使得反42 向偏

43 置电压与振荡回路分离。

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V1

接下来应该确定电路中振荡元器件的取值。根据振幅起振条件可知，振45 荡器开环增益()1osc T ω>，而开环增益与电容 C1/C2组成的反馈网路的反馈系数

46 fv k 、负载大小以及放大管静态工作点有关。其中1

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fv C k C C =

+,反馈系数太小会

47 使()osc T ω变小，影响起振；反馈系数太大则会影响回路Q 值，而且取值过大也48 同样会降低()osc T ω，也会停振，所以应选择比较合理的反馈系数fv k ，一般取值49 范围为1/10~1/4，在振荡电路能正常起振的情况下，反馈系数较大，起振时间50 较短。而静态工作点较高，可提高()osc T ω，容易起振，但不宜过大，否则造成51 回路有

52 载品质因数过低，影响振荡频率稳定度。一般ICQ 取值1~5mA 。负载阻值不能53 过

54 小，否则同样造成()osc T ω过低不能起振，图2-2 中振荡电路未接负载，可视55 为 56 无穷大。

57 根据工程估算法则，振荡器的振荡频率是由谐振回路频率所决定的谐振58 回路中心频率：

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osc f =

=

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其中，Cj 是变容二极管的等效电容值,

'

123

1111C C C C =++ 61 根据设计要求：

62 min 50osc f MHz =

=

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max 70osc f MHz =

=

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通过计算，取1260L nH =,则pF C 33max ≈∑，pF C m 13in ≈∑，由于电压控制部

65 分主要元件是选用MV209 变容二极管，其反向电压与电容C —VR 如下图所示：

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67 68 69 70 71 72 73 74 75

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图2-3 MV209 特性图

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78 可以看出电容与电压变化不是呈线性变化，而是非线性变化的，只有在79 取值3到10V 之间其电容值与电压值最近似线性，即Cj 的取值为 10~30pF 。因此，

80 'C 的取值约为9pF ，由C1\C2\C3 串联而得。考虑到克拉泼电路中要求C3 取值不

81 能

82 过小，否则会降低()osc T ω，无法起振，并考虑放大管结电容的影响，最后确83 定

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