电容三点式振荡电路

电容三点式振荡电路

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电容三点式振荡电路的分析与仿真

摘要：自激式振荡器是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅值的交变能量电路。正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。基于频率稳定度、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本设计采用的是电容三点式振荡器。

关键词：电容三点式、multisim、振荡器

引言：不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路称为振荡器。按照产生的波形，振荡器可以分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。按照产生振荡的工作原理，振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。所谓反馈式振荡器，就是利用正反馈原理构成的振荡器，是目前用的最广泛的一类振荡器。所谓负阻式振荡器，就是利用正反馈有负阻特性的器件构成的振荡器，在这种电路中，负阻所起的作用，是将振荡器回路的正阻抵消以维持等幅振荡。反馈式振荡电路，有变压器反馈式振荡电路，电感三点式振荡电路，电容三点式振荡电路和石英晶体振荡电路等。本次设计我们采用的是电容三点式振荡电路。

设计原理：

1、电容三点式振荡电路

（1）线路特点

电容三点式振荡器的基本电路如图（1）所示。与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C2和C3；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件L。它的反馈电压是由电容C3上获得，晶体管的三个电极分别与回路电容的三个端点相连接，故称之为电容反馈三端式振荡器。电路中集电极和基极均采取并联馈电方式。C7为隔直电容。

图（1）

（2）起振条件和振荡频率

由图可以看出，反馈电压与输入电压同相，满足相位起振条件，这时可以调整反馈系数F，使之满足A0F>1就可以起振。

同理，可推倒出电容反馈三端电路的振荡频率如式：f C

1

LC

C

=反馈系数F为：F=C2/C3.

pi+

C

/(

2

2

)3

/(

)3

(

2

*)

（3）电路的优缺点

电容反馈三端电路的优点是振荡波形较好，因为它的反馈电压是靠电容获得，而电容原件对信号的高次谐波呈低阻抗，因此对高次谐波反馈较弱，使振荡波形更接近正弦波；另外，这种电路的频率稳定度较高，由于电路中得不稳定电容与回路电容C2、C3相并联，因此，适当增大回路的电容量，就可以减小不稳定因素对振荡频率的影响。第三，电容三端电路的工作频率可以做得很高，因此它可以这届利用振荡管的输出、输入电容作为回路的振荡电容。工作频率可以做得较高，可达到几十MHz到几百MHz的甚高频波段范围。

这种电路的缺点是：调C2或C3来改变振荡频率时，反馈系数也将改变。使振荡器的频率稳定度不高。

2、改进型电容三点式电路设计

原理图设计如图（2）：这个振荡电路由电感L与电容C1组成一个震荡电路，同时也是一个滤波器，将直流信号中的正弦波提取出来。由于信号在电路中会衰减，所以需要将信号进行放大补偿，电路中的三极管就是放大用的，震荡信号输入三极管，经过放大作用，再输入到C1与L中，补偿掉损失的部分，这样振荡器就可以维持稳定的振幅和频率了。关键元件就是C1，L与三极管T。反馈网络是将输出信号送回到输入端的电容分压式正反馈网络，C2和Cb构成正反馈。

该射极偏置电路让三极管有合适的静态工作点。从稳频的角度出发，应选择fT较高的晶体管，这样晶体管内部相移相对较小。

电路中通过调节C4来粗调振荡频率。

图（2）

电路由三部分组成

1 三极管放大器；（起能量控制作用）

2 正反馈网络；（由三点式回路组成）

3 选频网络；（由三点式回路的谐振特性完成选频功能）。

如图（3）、（4）为振荡器输出波形及频谱。

图3改进型电容三点式振荡电路输出信号波形

图4改进型电容三点式振荡电路输出信号频谱

总结

振荡电路接通电源后，有时不起振，或者在外界信号强烈触发下才起振（硬激励），在波段振荡器中有时只在某一频段振荡，而在另一频段不振荡等。所有这些现象无非是没有满足相位平衡条件或振幅平衡条件。如果在全波段内不振荡，首先要看相位平衡条件是否满足。对三端振荡电路要看是否满足对应的相位平衡判断标准。此外，还要在振幅平衡条件所包含的各种因素中找原因。

1、静态工作点选的太小。

2、电源电压过低，使振荡管放大倍数太小。

3、负载太重，振荡管与回路间耦合过紧，回路Q值太低。

4、回路特性阻抗ρ或介入系数pce太小，使回路谐振阻抗R O太低。

5、反馈系数k f太小，不易满足振幅平衡条件。但k f并非越大越好，应适当选取。

有时在某一频段内高频端起振，而低频端不起振，这多半是在用调整回路电容来改变振荡频率的电路中，低端由于C增大而L/C下降，致使写真阻抗降低所起。反之，有时低端振高端不振，原因可能有：

1、选用晶体管f T不够高。

2、管的电流放大倍数β太小。

在这个设计当中，我学会了振荡电路中的一些基础理论知识，在设计电路元件参数的时候首先要考虑电路起振条件和平衡条件，这分

别包含振幅条件和相位条件。正反馈网络是振荡器设计中的一个重要环节，真反馈使输出起到与输入相似的作用是系统偏差不断增大，是系统振荡。

参考文献

【1】《通信电子线路》严国萍龙占超编著，科学出版社。

【2】《电子技术基础模拟部分》康华光主编高等教育出版社。

【3】《高频电子线路实验指导书》