基于Multisim的西勒振荡器设计

基于Multisim的西勒振荡器设计

[摘要]在工程技术的很多领域都要使用到高频信号源，本文主要基于Multisim仿真软件设计一款中心频率为3.579MHz的实用的高频信号源，其核心电路为西勒振荡器。

【关键词】信号源；高频；西勒振荡器；PCB

1、设计简介

本文主要是基于Multisim设计一款实用的高频信号发生器，该设备可产生3.579MHz稳定的正弦波以供使用，其核心电路为西勒振荡器，通过合理设置参数，最终达到设计要求。

2、电路设计

为了很好的完成项目，我按下述顺序完成电路原理设计工作。

2.1 原理概述

振荡器是用于产生一定频率和幅值信号的装置，它不需要外加输入信号的控制，就能自动地将直流电能转换为所需要的交流输出[1]，本文主要讨论正弦波反馈式振荡器的设计与实现。

下面首先讨论反馈式振荡器的基本工作原理，其原理框图如图1所示，其中，输入信号为Vi，拉普拉斯变换为R（s），输出信号为V0。其拉普拉斯变换为C （s），放大器模块的系统传递函数为G（s），反馈网络的系统函数为H（s）。若在某一时刻，系统输入端有一个短暂的信号输入系统，系统将产生与之对应的输出，如果输出信号经过反馈网络后与输入信号振幅和相位相同。那么，即使短暂信号消失之后，系统输出端依然会有信号输出，即此时系统产生了自激振荡[2]，使用数学表·达式可对上述文字进行进一步阐述：

其中A是放大网络的放大倍数，为放大网络的相移，为稳定振荡时的输入电压，为稳定振荡时的频率，这就是著名的“幅值稳定条件”和“相位稳定条件”。也就是说当系统发生幅度或相位的变化时，系统可以自动的调节，使系统重新稳定，这全部依赖三极管特殊的传输特性来实现。

所以要设计一个稳定的振荡器，则需要同时满足以上的所有条件。

2.2 参数选定

本文阐述西勒振荡器的设计方法，在这里我采用电容三点式接法构成主体电路，其原理图如图2所示。

2.2.1 静态工作点的设定

结合通用的集成电路设计标准，本设计选择5V直流电源作为电路工作电源，为了使三极管工作在线性状态，且输出正弦波峰值为2V左右，则可选定：

2.2.2 振荡部分设计

由于需要设计的振荡器的中心频率为3.579MHz，所以可计算出谐振网络的参数值为：

至此，参数设定工作已经完成，从原理上讲，这个振荡器是可以实现的，下面我会对其可行性做进一步验证。

3、仿真实验

在进行制板之前，需要对上述结果做进一步验证，本文主要阐述使用Multisim进行仿真实验，仿真后，我得出如下数据：

VBE=1.448V，VCE=869mV，振荡频率f=3.565MHz

从上述数据可以看出，本振荡器已达到设计要求。

4、电路板制作

为了制作出实用的振荡器，我使用protel进行布线，生成网络表文件。然后将它导入PCB文件中，按信号走向排布好元件，并在底层进行手工布线。

至此，已经完成了布线操作，下一步将进行实验室调试，以使振荡器性能达到最好。