克拉泼振荡器及跨阻放大电路设计与仿真

摘要

本次课程设计主要由三部分电路设计组成，克拉泼电容三点振荡电路、四阶巴特沃斯带通滤波器和跨阻放大电路。

此次电路设计，主要介绍了三个电路的设计原理、设计仿真过程、结果分析和结论等。克拉泼电容三点振荡器的特点是在共基电容三点式振荡器的基础上，用一电容C4，串联于电感L1的支路上。其作用是增加回路总电容和减小管子与回路间的耦合来提高振荡回路的标准性，使振荡频率的稳定度得到提高。

四阶巴特沃斯带通滤波器通过级联运放电路构成一个新电路使其转移函数的分母中含有巴特沃斯多项式，其中每个级联的子电路提供一个因式，进而得到四阶的巴特沃斯。跨阻放大电路接连二级放大电路，将电流信号转换成电压信号，得到放大后的电信号。

完成电路原理图后再经过Protuse的仿真，得到了与理论值相近的结果，分析产生误差的原因以及所得结论。

关键字：振荡器；滤波器；放大器；Protuse

I

目录

1 绪论 (1)

1.1 克拉泼电容三点振荡器 (1)

1.2 四阶巴特沃斯带通滤波器 (1)

1.3 跨阻放大器 (2)

2 工作原理 (3)

2.1 振荡器的工作原理 (3)

2.1.1振荡器的概述 (3)

2.1.2振荡器的原理 (3)

2.1.3 电容三点式振荡器 (4)

2.1.4 克拉泼振荡器的工作原理 (5)

2.2 滤波器的工作原理 (6)

2.2.1滤波器的概述 (6)

2.2.2巴特沃斯响应 (6)

2.2.3巴特沃斯带通滤波器的工作原理 (7)

2.3 跨阻放大器的工作原理 (8)

3 电路设计 (9)

3.1 克拉泼振荡器的设计 (9)

3.2巴特沃斯滤波器的设计 (11)

3.3跨阻放大器的设计 (13)

4 结果分析 (15)

4.1仿真结果 (15)

4.1.1 克拉泼振荡器的仿真 (15)

4.1.2 巴特沃斯滤波器的仿真 (16)

4.1.3跨阻放大器的仿真 (17)

4.2分析结果 (17)

4.2.1克拉泼的结果分析 (17)

4.2.2巴特沃斯的结果分析 (18)

4.2.3跨阻放大器的结果分析 (18)

结论 (19)

致谢 (20)

参考文献 (21)

附录 (22)

II

1 绪论

1.1 克拉泼电容三点振荡器

振荡器主要分为晶体振荡器和LC振荡器，本次课设采用LC振荡器。LC振荡器

中的基本电路就是通常所说的三端式振荡器，即LC回路的三个端点与晶体管的三个

电极分别连接而成的电路。其中三端式又分为两种基本电路。根据反馈网络由电容还

是电感完成的分为电容反馈振荡器和电感反馈振荡器。同时为了提高振荡器的稳定度，通过对电容三点式振荡器的改进可以得到克拉泼振荡器。

克拉泼振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于各类电子设备中。为此，振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路，也是从事电子技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。

1.2 四阶巴特沃斯带通滤波器

滤波器的设计是电子设计中最基本也是最重要的一环，广泛应用于信号处理、通信、自动控制等领域。从工作频率上划分，可以分为低通、带通和高通滤波器；从性能特性分可以分为巴特沃兹、切比雪夫、贝赛尔等。其中巴特沃斯滤波器具有最平坦的幅频特性，因而在实际应用中使用较多。本文将详细讲解巴特沃斯滤波器的设计方法。

在微机工业测控现场中,经常会出现待测模拟电压信号与测量设备之间有较远的一段距离的情况,把该待测模拟电压信号直接通过很长的线路送入测量设备显然是不合理的。通常采用的方法是:在测量现场对待测模拟信号进行放大、滤波等预处理,再经过变换后进行远距离传送,在测量设备附近再反变换成电压信号进行测量。适合工业测控系统远距离传送的信号一般有电流源或频率信号。为了把待测模拟电压信号变换成电流源信号传送,常常使用电压/ 电流变换电路。而电流/ 电压变换电路是把电流信号线性地转换成电压信号输出的电路。电子电路技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。

1906年美国的德福雷斯特发明了真空三极管，开创了揉电声技术的先河。1927年

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贝尔实验室发明了负反馈NFB（Negative feedback）技术后，使电子技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如“威廉逊”放大器，而1947年威廉逊先生在一篇设计Hi-Fi（High Fidelity）放大器的文章中介绍了一种成功运用负反馈技术，成为了Hi-Fi 史上一个重要的里程碑。60年代由于晶体管的出现，使功率放大器步入了一个更为广阔的天地。直至70年代，晶体管放大技术的应用已相当成熟，各种新型电路不断出现，如：较成功地解决了负反馈电路的瞬态失真和高频相位反转问题的无负反馈放大电路。在60年代初，美国首先推出电子电路技术中的新成员——集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被世界所认识。发展至今，集成电路、运算放大集成电路被广泛用于电气设备电路。

1.3 跨阻放大器

跨阻放大器是放大器类型的一种，放大器类型是根据其输入输出信号的类型来定

义的。在电学范畴，假设放大器增益A=Y/X,Y为输出，X为输入。由于表征一个信

号不是用电压就是电流，所以组合一下就有四种放大器。此次我们用的是当输入为电

流信号，输出为电压信号时，A=Y（电压）/X（电流），具有电阻的量纲，所以一般

称之为跨阻放大器。

由于其具有高带宽的优点，一般用于高速电路，如光电传输中普遍应用。

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