LC正弦波振荡电路的仿真分析精编版
LC正弦波振荡器
LC 正弦波振荡（虚拟实验）1、 电容三点式（1）121100,400,10C nF C nF L mH ===频谱仪示波器（2）121100,400,5C nF C nF L mH ===示波器频谱仪（3）121100,1,5C nF C F L mH μ===示波器频谱仪实验数据与理论值间的差异分析：有两组数据的增益的测量值比理论值大，但总的来说与实际值之间的差异较小，而谐振频率和理论值的差距较大。
其误差主要来源是测量仪器的精度以及读数是所产生的误差。
分析方法中对电路的简化分析也可能导致实际值与理论值之间有差异。
2、 电感三点式（1）1225,100,200L mH L H C nF μ===示波器频谱仪（2）1225,100,100L mH L H C nF μ===示波器频谱仪（3）1222,100,100L mH L H C nF μ===示波器频谱仪数据表格：实验数据与理论值间的差异分析：由实验数据可知，实验的理论值与实际测量值有一定的差异，但误差均较小。
误差的主要来源为测量仪器精度的差异以及人为读数所产生的误差。
在分析方法中对电路的简化分析也是导致实验产生误差的一个原因。
思考和分析1、根据电容三点式振荡电路的测量数据表格，回答：（1）分析电感值L1改变对谐振频率有何影响？（2）分析电容值C2改变对放大器的电压增益和振荡频率有何影响？（3）放大器输入输出端信号的相位差为多少？是否满足正反馈要求？答：由实验数据表格可知，（1）L1增大会导致谐振频率减小。
（2）电容C2增大，电路的电压增益增大，振荡频率减小（3）三次实验数据中输入输出信号的相位差分别为179，177.33，180，在误差允许范围内满足正反馈要求，且波形稳定。
2、根据电感三点式振荡电路的测量数据表格，回答：（1）分析电容值C2改变对谐振频率有何影响？（2）分析电感值L1改变对放大器的电压增益和振荡频率有何影响？（3）放大器输入输出端信号的相位差为多少？是否满足正反馈要求？答：由数据表格，可知（1）C2减小，谐振频率增大；C2增大，谐振频率减小。
高频实验报告LC正弦波振荡电路
高频实验报告LC正弦波振荡电路高频实验报告LC正弦波振荡电路实验实验名称：姓名：余丽芳学号：110404213班级：通信二班时间：2014.01.03南京理工大学紫金学院电光系一、实验目的1（进一步学习掌握正弦波振荡电路的相关理论。
2（掌握电容三点式LC振荡电路的基本原理，熟悉其各元件功能;熟悉静态工作点、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器振荡幅度和频率的影响。
3（熟悉LC振荡器频率稳定度，加深对LC振荡器频率稳定度的理解。
二、实验使用仪器1（LC、晶体正弦波振荡电路实验板2（60MH双踪示波器万用表3.三、实验基本原理与电路1.LC振荡电路的基本原理,,振荡器实质上是满足振荡条件的正反馈放大器。
，，振荡器是指振荡回路是山，，元件组成的。
从交流等效电路可知：山，，振荡回路引出三个端子，分别接振荡管的三个电极，而构成反馈式自激振荡器，因而乂称为三点式振荡器。
如果反馈电压取自分压电感，则称为电感反馈,，振荡器或电感三点式振荡器;如果反馈电压取自分压电容，则称为电容反馈,，振荡器或电容三点式振荡器。
在儿种基本高频振荡回路中，电容反馈,，振荡器具有较好的振荡波形和稳定度，电路形式简单，适于在较高的频段工作，尤其是以晶体管极间分布电容构成反馈支路时其振荡频率可高达儿白,，，，，，，。
普通电容三点式振荡器的振荡频率不仅与谐振回路的LC元件的值有关，而且还与晶体管的输入电容C以及输出电容C有关。
当工作环境改变或更换管子时，振荡频率及其稳ioCC定性就要受到影响。
为减小、的影响，提高振荡器的频率稳定度，提出了改进型电i。
容三点式振荡电路一一串联改进型克拉泼电路、并联改进型西勒电路，分别如图2-1和2-2所示。
EEC CRRCRRbl C 3 bl CCC1 1L L C CCb Rb Rb2 b2 RRe e CC2 2 C图2-2西勒振荡电路图2-1克拉泼振荡电路串联改进型电容三点式振荡电路一一克拉泼电路振荡频率为：1 ,, OLC,其中由下式决定C,1111.,, CCC, CC, C, lo2i~选，时，，振荡频率可近似写成C, C, C,, CC,, C, 0121.,OLC这就使儿乎与C和值无关，提高了频率稳定度。
LC正弦波振荡器虚拟实验报告_SEUradio
f0
1 2 π LC 以及实验数据可得，C2 减小，谐振频率增大。
（2）由理论式 A=L1/L2 以及实验数据可得，L1 增大，放大器的电压增益 A 增大，振荡 频率减小。 （3）三次实验放大器输入输出端信号的相位差分别为 179.12，178.76，178.46，满足正反 馈要求。
3、影响电容、电感三点式振荡频率的主要因素是什么？ 答：影响电容、电感三点式振荡频率的主要因素为回路电容、回路电感的大小。
相位 差 179.12 178.75 178.46
谐振频率 f0 测量值 (kHz) 5.132 7.198 10.917 理论值 (kHz) 4.983 7.047 10.983
（5mH,100uH,200nF） （5mH,100uH,100nF） （2m昕
思考和分析
1、根据电容三点式振荡电路的测量数据表格，回答：
（1）分析电感值L1改变对谐振频率有何影响？ （2）分析电容值C2改变对放大器的电压增益和振荡频率有何影响？ （3）放大器输入输出端信号的相位差为多少，是否满足正反馈要求？ 答： （1） 由理论式
f0
1 2 π LC
=
1 C1C2 及实验数据可得 L1 减小， 谐振频率增大。 2 π L C1 C2
（2）由理论式 A=C2/C1 以及实验数据可得，C2 增大，放大器的电压增益 A 增大，振荡频 率减小 （3）三次实验放大器输入输出端信号的相位差分别为 164.176、168.75、169.57，在误差 范围内满足正反馈要求。由实验示波器所示波形可见波形稳定。
2、根据电感三点式振荡电路的测量数据表格，回答： （1）分析电容值C2改变对谐振频率有何影响？ （2）分析电感值L1改变对放大器的电压增益和振荡频率有何影响？ （3）放大器输入输出端信号的相位差为多少，是否满足正反馈要求？ 答： （1）由理论式
LC振荡器设计与仿真
LC正弦振荡器设计与仿真一、设计任务设计一个LC正弦振荡器，使其产生4的正弦信号。
设计任务要求：f MHZ（1）完整的设计思路，并画出电路图；（2）运用multisim进行仿真分析，并测出其仿真波形。
（3）进行频谱分析，测出其频谱分量；二、设计思路1.正弦振荡器的基本原理振荡器为在不需外加输入信号便能产生输出信号的振荡器。
振荡器按其工作原理可分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。
我们设计振荡器时利用的是前者类型振荡器。
所谓正弦振荡器就是输入直流信号，振荡器输出交流的具有某个特定的频率的正弦信号。
正弦振荡器的应用大致可分为两类：一类为频率的输出，另一类为功率的输出所谓的频率的输出，是指用正弦波振荡器产生准确而稳定的频率信号。
其在无线电通信、广播、电视发射机中用来产生所需要的载波；在功率输出应用中，正弦波振荡器用作高频功率源，如工业用高频加热设备和医用医疗的电疗仪器。
在这类应用中，高效的输出大功率是主要的要求。
一般来说，振荡器工作要求满足一定的平衡、稳定和起振条件，这通过设置电路参数来满足要求。
另外更具振荡的条件，振荡器应包括放大器、选频网络和反馈网络。
2.LC正弦振荡器电路的构成原则凡是采用LC谐振回路作为选频网络的反馈式振荡器成为LC正弦波振荡器。
LC振荡电路形式很多，按反馈网络的形式可分为变压器耦合反馈式、电感或电容反馈式振荡电路两种。
常用的LC正弦振荡器如变压器耦合振荡器、三端式振荡器；其中三端式振荡器又可分为电感三端式和电容三端式振荡器。
变压器耦合振荡器采用LC谐振回路作为选频网络，并利用变压器耦合电路作为反馈网络。
其相位平衡条件是依靠变压器初、次级绕组线圈具有合适的同名端来保证的。
另外比较有名的LC振荡电路为克拉拔振荡器和席勒振荡器。
其提出是基于振荡器的放大器中的晶体管基间的寄生参量（如基间电容、基间电阻）都与电压、环境温度等因素有关，晶体管寄生参量的影响必然影响着振荡器的稳定性下降。
为了减小晶体管的寄生参量的影响，为此就提出了克拉拔振荡器和席勒振荡器。
LC振荡器设计与仿真
LC振荡器设计与仿真```L───────，──────││──┴──C1C2──┼──││││───┴── Vout ─────┘```电感L与电容C1和C2共同构成了一个谐振回路。
当工作在谐振频率下时，该振荡器的放大倍数达到了最大值，从而始终维持着振荡。
接下来，我们来介绍Colpitts振荡器的设计步骤。
第一步是确定谐振频率。
谐振频率可以根据应用需求来确定，比如，如果需要产生1MHz的正弦波信号，则谐振频率应为1MHz。
第二步是选择电感。
电感的选择应使得谐振频率与电感值相匹配。
电感可以通过计算公式L=1/(4π^2f^2C1C2-1/(C1+C2))^0.5来确定。
其中f为谐振频率，C1和C2为电容值。
第三步是选择电容。
电容的选择一般较为自由，可以根据实际情况选择合适的电容值。
一般来说，较大的电容值可以提高振荡器的稳定性，但会增加电路的体积。
在完成了以上步骤后，就可以进行仿真分析。
可以使用电路仿真软件，如LTspice、Multisim等，对设计的LC振荡器进行仿真。
在仿真中，可以观察振荡器输出的正弦波波形，检查振荡频率是否与设计值相匹配，以及判断振荡器的稳定性。
在仿真分析中，可能会遇到一些问题，比如频率偏移、波形失真等。
这些问题可以通过调整电路参数、增加补偿电路等手段来解决。
总结起来，LC振荡器是一种常用的电路，可以产生稳定的正弦波信号。
在设计LC振荡器时，需要确定谐振频率，选择合适的电感和电容，并进行仿真分析。
通过合理的设计和仿真，可以得到满足需求的LC振荡器电路。
LC正弦波振荡电路的仿真分析
LC正弦波振荡电路的仿真分析一、引言正弦波振荡电路是电路中一种常见的特殊电路，它能够产生稳定的正弦波信号。
在实际应用中，正弦波振荡电路广泛应用于通信、测量、音频等领域。
本文将对正弦波振荡电路进行仿真分析，包括理论介绍、电路设计和仿真结果。
二、理论介绍正弦波振荡电路一般由放大器、反馈网络和滤波网络三部分组成。
其中，放大器用于放大信号，反馈网络用于提供反馈信号，滤波网络用于滤除高频噪声。
正弦波振荡电路的关键是要满足反馈网络的条件，即反馈信号的相位和幅度要适当，以实现正反馈，从而产生振荡信号。
三、电路设计1.放大器设计放大器通常采用共射放大器，其具有较高的电流增益和较低的输出阻抗，能够提供稳定的放大效果。
通过选择合适的管子和配置电阻，可以实现放大器的设计。
2.反馈网络设计反馈网络通常采用RC网网络，其中R是一个高阻值的电阻，用于限制反馈信号的流动，C是一个电容，用于实现对反馈信号的滤波作用。
通过选择合适的电阻和电容数值，可以实现反馈网络的设计。
3.滤波网络设计滤波网络通常采用LC滤波电路，其中L是一个电感，用于滤除高频噪声，C是一个电容，用于滤除低频噪声。
通过选择合适的电感和电容数值，可以实现滤波网络的设计。
四、仿真结果通过仿真软件进行仿真分析，可以得到正弦波振荡电路的输出波形和参数。
仿真结果能够直观地反映出电路的性能和稳定性。
1.输出波形通过仿真软件的波形显示功能，可以得到正弦波振荡电路的输出波形。
输出波形应该为稳定的正弦波，且频率和幅度在一定范围内波动较小。
2.参数分析通过仿真软件的参数显示功能，可以得到正弦波振荡电路的各项参数。
常见的参数包括信号频率、幅度、相位等。
通过对这些参数的分析，可以得到电路的性能和稳定性。
五、总结正弦波振荡电路是一种常见的电路，能够产生稳定的正弦波信号。
通过仿真分析，可以得到电路的输出波形和参数，从而评估电路的性能和稳定性。
对于电路设计和优化具有重要的指导意义。
LC正弦波振荡器仿真实验
LC正弦波振荡器仿真实验1电容三点式(1) (C1 , C2, L1)=(100nF,400nF,10mH)(2) (C1 , C2, L1)=(100nF,400nF,4mH)Oscilloscope-XSClTime-ChanndjS.ChflnndJ27.342 ms603.146frtV-5.577 V ReverseT2 * +2X401 im-l-SH V4,297 VT2-TI5a. 712 LB-Z«2¥9.374 V Xu Fi!-. hinnpfIVne base Charnel 占Chamd E rnogerScale；SOusE :Scab： 11 V/Ofv5cate ；.2 V/Dw Ed^e-SE E |ExtD Tpog.tDw): 0r piM i0D4v)： D Level:fl v1B/A AC 'O|[K]• |K|[~Q~[bir|• Sngte AutoSpectrum andllyzer-XSA1i(C I ,C2,L I )U o /V Ui/V增益A相位 差 谐振频率f o /KHz 测量值 理论值 测量值 理论值 (100 nF ,400nF,10mH) 9.246 2.281 4.053 4 1.063*n5.959 5.627 15.567ms15.472ms (100 nF,400nF,4mH) 9.874 2.462 4.010 4 1.042*n8.851 8.897 27.401ms 27.342ms (100 nF,900nF,4mH)10.302 1.143 9.01391.032*n8.0258.38814.575ms14.514msa.asi^-s^.2H3 v <Entefd9LnSpan: IM kHz Rai^e: 2|Start: 1 kH?Ref! DdBGenter: 51Resihjtion freq: &>d: 101鴉1ItflzLOW kHzStarE Sbqp Reverse Sh (MM redder. Set...Span oaitrolSet span壬⑴ 翼即Fili qpanFrequmvAntpilu^Inpul « Tr 沟ger(3) (C1 , C2, L1)=(100nF,900nF,4mH)结果分析：增益A=C 2/C 1,测量值与理论值之间相对误差均低于 1.5%，可能是读数引起的偶然误差所致；由于是反相放大器，相位差理论值为 n ，测量值与理论值接近，但都稍大于 n ，可能是读数或计算误差引起的；谐振频率测量值与理论值相对误差在 5%左右，可能是振荡器输出时的微小变化导致的。
LC正弦波振荡器仿真实验
LC 正弦波振荡（虚拟实验）
1、 电容三点式
（1）121100,400,10C nF C nF L mH ===
示波器
频谱仪
（2）121100,400,5C nF C nF L mH ===
示波器
频谱仪
（3）121100,1,5C nF C F L mH μ===
示波器
频谱仪
实验数据与理论值间的差异分析： 答：
增益与谐振频率基本与理论值相符，谐振频率误差相对较大。
误差主要来源于读数误差。
2、 电感三点式
（1）1225,100,200L mH L H C nF μ===
示波器
频谱仪
（2）1225,100,100L mH L H C nF μ===
示波器
频谱仪
（3）1222,100,100L mH L H C nF μ===
示波器
频谱仪
实验数据与理论值间的差异分析：
答：
增益，谐振频率基本与理论值相符，误差主要来源于读数误差。
思考和分析
1、
答：
1、电感L1越小，谐振频率越大；
2、电容C2越大，谐振频率越小；
3、相位差是180度，反馈回路也有180度相移，满足正反馈条件
2、
答：
1、电容C2越小，谐振频率越大；
2、电感L1越大，谐振频率越小；
3、相差是180度，反馈回路也有180度相移，满足正反馈条件。
3、影响电容、电感三点式振荡频率的主要因素是什么？
答：
主要因素是电感和电容的取值大小。
LC正弦波振荡电路详解
LC正弦波振荡电路详解LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的，只是选频网络采用LC电路。
在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。
由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。
一、LC谐振回路的频率特性LC正弦波振荡电路中的选频网络采用LC并联网络，如图所示。
图(a)为理想电路，无损耗，谐振频率为（推导过程如下）公式推导过程：电路导纳为令式中虚部为零，就可求出谐振角频率式中Q为品质因数当Q>>1时，，所以谐振频率将上式代入，得出当f=f0时，电抗当Q>>1时，，代入，整理可得在信号频率较低时，电容的容抗()很大，网络呈感性；在信号频率较高时，电感的感抗()很大，网络呈容性；只有当f=f0时，网络才呈纯阻性，且阻抗最大。
这时电路产生电流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。
实际的LC并联网络总是有损耗的，各种损耗等效成电阻R，如图(b)所示。
电路的导纳为回路的品质因数（推导过程如下）公式推导过程：电路导纳为令式中虚部为零，就可求出谐振角频率式中Q为品质因数当Q>>1时，，所以谐振频率将上式代入，得出当f=f0时，电抗当Q>>1时，，代入，整理可得上式表明，选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数值愈大，品质因数愈大，将使得选频特性愈好。
当f=f0时，电抗（推导过程如下）公式推导过程：电路导纳为令式中虚部为零，就可求出谐振角频率式中Q为品质因数当Q>>1时，，所以谐振频率将上式代入，得出当f=f0时，电抗当Q>>1时，，代入，整理可得当网络的输入电流为I0时，电容和电感的电流约为QI o。
模拟电子技术LC正弦波振荡电路
解： 利用叠加原理可得
vp
R1
R2 R2
VREF
R1 R1 R2
vI
理想情况下，输出电压发生跳变
时相应旳vP＝vN＝0，即
R2VREF R1vI 0
门限电压
VT
(vI
)
R2 R1
VREF
单门限比较器旳抗干扰能力
应为高电平
错误电平
9.8.1 电压比较器
2. 迟滞比较器
（1）电路构成
（2）门限电压 vP 为门限电压， vI vP 时，vO VOL (低电平) vI vP 时，vO VOH (高电平)
R2
R1
vI
vP1
vN1
+ A1
–
1
R4
R3 DZ
同相输入迟 滞比较器
R5 D
R6 vO1 vI2
VZ
vO1 VZ
O t1
t2 t3
t
T2 T1
–VZ
vO
VT+
=
R1 R2
VZ
O
t
VT–
=
–
R1 R2
VZ
C
–
vO
A2
+
R7
积分电路
运放应用电路旳一般分析环节：
1.以运放旳输出为边界，以运放为关键分级；
T
T
2
2
又一次跳变， uO = + UZ
O
t
图
UZ
三、振荡周期
uC
电容旳充放电规律：
R1 R1 R2
UZ
t
uC (t ) uC (0) uC () e uC ()
O t1
t2
高频报告四-LC、晶体正弦波振荡电路实验
实验四 LC 、晶体正弦波振荡电路实验杨韧121180143 一．实验目的1. 进一步学习掌握正弦波振荡电路的相关理论。
2. 掌握电容三点式LC 振荡电路的基本原理，熟悉其电路中各元件的功能；熟悉静态工作点、耦合电容、反馈系数、等效Q 值对振荡器振荡幅度和频率的影响。
3.掌握晶体振荡电路的基本原理，熟悉串联型和并联型晶体振荡器电路各自的特点。
理解电路中各元件的功能；熟悉静态工作点、反馈系数、对振荡器振荡幅度和频率的影响。
4. 比较LC 振荡器和晶体振荡器频率稳定度，加深对晶体振荡器频率稳定高的原因理解。
二、实验使用仪器1．LC 、晶体正弦波振荡电路实验板 2．200MH 泰克双踪示波器 3.FLUKE 万用表 4.高频信号源5.频谱分析仪（安泰信） 三、实验基本原理与电路 1. LC 振荡电路的基本原理普通电容三点式振荡器的振荡频率不仅与谐振回路的LC 元件的值有关，而且还与晶体管的输入电容i C 以及输出电容o C 有关。
当工作环境改变或更换管子时，振荡频率及其稳定性就要受到影响。
为减小i C 、o C 的影响，提高振荡器的频率稳定度，提出了改进型电容三点式振荡电路——串联改进型克拉泼电路、并联改进型西勒电路。
易于起振，振荡幅度增加，使在波段范围内幅度比较平稳，频率覆盖系数较大，可达1.6~1.8。
西勒电路频率稳定性好，振荡频率可以较高。
2. 晶体振荡电路的基本原理本实验采用“并联晶振电路”这种电路由晶体与外接电容器或线圈构成并联谐振回路，按三点线路的连接原则组成振荡器，晶体等效为电感。
在理论上可以构成三种类型基本电路，但在实际应用中常用的是如图4-3所示的电路，称“皮尔斯”电路。
这种电路不需外接线圈，而且频率稳定度较高。
11图4-3 并联晶体振荡器原理电路图图4-4 并联晶体振荡器实例图4-4给出了这种电路的实例。
这里，晶体等效为电感，晶体与外接电容（包括4.5／20pF与20pF两个小电容）和1C、2C组成并联回路，其振荡频率应落在pf与sf之间。
LC振荡器设计与仿真
LC振荡器设计与仿真在本文中，我们将介绍LC振荡器的基本原理、设计步骤和仿真结果。
我们将以一个典型的LC振荡器为例，详细说明它的设计过程，并通过仿真工具验证其性能。
一、LC振荡器的基本原理```+-----++------+L，---------------，C+-----++------+```其中，L为电感，C为电容器。
当将LC振荡器连接到一个放大器，建立反馈回路时，就可以产生稳定的振荡信号。
二、LC振荡器的设计步骤1.确定振荡频率：首先确定所需的振荡频率，这取决于应用场景和要求。
2.计算电感和电容值：根据振荡频率，可以通过下面的公式计算所需的电感和电容值：$$f = \frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}$$3.选择合适的电感器和电容器：根据计算结果选择合适的电感和电容器。
4.设计反馈回路：建立反馈回路，将LC振荡器连接到一个放大器，调节反馈环路的增益和相位以实现稳定的振荡。
5.仿真和优化：使用仿真工具验证振荡器的性能，并根据仿真结果进行优化。
三、LC振荡器设计实例假设我们需要设计一个频率为10MHz的LC振荡器，振荡频率的误差在±1%以内。
根据公式，我们可以计算出所需的电感和电容值：$$f = \frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}$$代入f=10MHz，解得L×C=25.33×10^-12我们选择L=10μH，C=2.533nF。
接下来，我们设计振荡器的电路图，并在仿真工具中进行验证。
以下是一个简化的电路图：```+---++----+L，------Amp------， C+---++----+```其中，Amp 为放大器。
通过在仿真工具中调节反馈环路的增益和相位，我们可以实现稳定的振荡。
四、仿真结果分析通过仿真工具，我们可以模拟LC振荡器的频率响应、相位响应和稳定性。
根据仿真结果，我们可以评估振荡器的性能，并进行优化。
在仿真结果中，我们可以观察到振荡器在10MHz左右产生稳定的振荡信号，并且振荡频率的误差在±1%以内。
LC正弦波振荡器报告
LC 正弦波振荡（虚拟实验）04008307 郭佩1、 电容三点式（1）121100,400,10C nF C nF L mH ===示波器频谱仪（2）121100,400,5C nF C nF L mH ===示波器频谱仪（3）121100,1,5C nF C F L mH μ===示波器频谱仪数据表格：实验数据与理论值间的差异分析：由表格数据可见，，增益测量值比理论值(A=C2/C1)大。
因为在仿真中，AF>1，因而测量得到的增益系数稍大一些；另一方面谐振频率测量值比理论值小，由于仿真软件的精度问题读数时会造成一定的误差，而且理论谐振频率的计算公式没有考虑寄生电容和电感，是一个近似计算，这进一步带来了误差。
2、 电感三点式（1）1225,100,200L mH L H C nF μ===示波器频谱仪（2）1225,100,100L mH L H C nF μ===示波器频谱仪（3）1222,100,100L mH L H C nF μ===示波器频谱仪数据表格：实验数据与理论值间的差异分析：由表格数据可见，，增益测量值比理论值(A=C2/C1)大。
因为在仿真中，AF>1，因而测量得到的增益系数稍大一些；另一方面谐振频率测量值比理论值小，由于仿真软件的精度问题读数时会造成一定的误差，而且理论谐振频率的计算公式没有考虑寄生电容和电感，是一个近似计算，这进一步带来了误差。
思考和分析答：（1）L1的改变将影响电路的谐振频率。
在C1、C2相等的情况下，L1越小，频率越高。
(2)在C1项等的情况下，C2越大，放大倍数越大。
在C1、L1相等的情况下，C2越大，谐振频率越低。
(3)相位差为180，不满足正反馈要求。
答：（1）C2的改变将影响电路的谐振频率。
在L1、L2相等的情况下，C2越小，频率越高。
(2)在L2项等的情况下，L1越大，放大倍数越大。
在L2、C2相等的情况下，L1越大，谐振频率越低。
LC正弦波振荡器仿真实验
LC正弦波振荡器仿真实验【实验目的】（1）观察LC振荡器的产生和稳定过程，并检验谐振时环路增益AF=1.（2）观察电容和电感三点式振荡器的谐振频率。
（3）研究影响震荡频率的主要因素。
（4）研究LC选频回路中电容或电感比值对维持振荡器所需的放大器电压增益的影响。
【实验内容】1.电容三点式震荡回路测量L1=10mH C2=400nfL1=5mH C2=400nfL1=5mH C2=1000nf实验数据与理论值间的差异分析：理论值:增益：分别算得三种情况下增益A应为4,4,10 测量值与理论值相差不大，分别为4.08，4.03,9.97基本可认为是读数误差了。
谐振频率:分别算得三种情况下谐振频率为5.6KHZ，8.0KHZ，7.5KHZ，实际测得谐振频率分别为5.63KHZ，8.071KHZ，7.184kHz，大致相等，其误差也可以认为是振荡器的输出的微小变化所引起。
相位差：理论上都应为放大器的输出电压UO与输入电压Ui反向，即,实际测得主要为167.7，170.9，174.9，频率的误差和读数误差，计算累计导致。
2.电感三点式振荡回路测量L1=5mH C1=200nFL1=5mH C1=100nFL1=2mH C1=100nF实验数据与理论值间的差异分析： 理论值: 增益： 12L A L =分别算得三种情况下增益A 应为50,50,20, 测量值与理论值相差不大，分别为50.2,50.0,20.0基本可认为是读数误差了。
谐振频率：0122f L L L M ==++忽略其互感系数，分别算得理论值应为5.033k ，7.047k ，10.983k,实际测得谐振频率分别为5.066k ，7.011k ，11.069k，大致相等，其误差也可以认为是振荡器的输出的微小变化所引起。
相位差：理论上都应为放大器的输出电压U O 与输入电压U i 反向，即0()180A ϕω=，实际测得为181.68,177.47,181.54，主要为频率的误差和读数误差，计算累计导致。
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摘要振荡器的种类很多，适用的范围也不相同，但它们的基本原理都是相同的，都由放大器和选频网络组成，都要满足起振，平衡和稳定条件。
然后通过所学的高频知识进行初步设计，由于受实践条件的限制，在设计好后，我利用了模拟软件进行了仿真与分析。
为了学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
关键词：LC振荡回路；仿真；正弦波信号；Multisim软件；目录一、绪论 (1)二、方案确定 (1)2．1电感反馈式三端振荡器 (2)2．2电容反馈式三端振荡器 (3)2.3 振荡平衡条件一般表达式 (4)2．4起振条件和稳幅原理 (4)三、LC振荡器的基本工作原理 (4)四、总电路设计和仿真分析 (5)4.1软件简介 (5)4.2 总电路设计 (7)4.3 进行仿真 (8)4.4 各个原件对电路的影响 (11)五、心得体会 (12)参考文献 (13)附录 (14)电路原理图 (14)元器件清单 (14)一、绪论在本课程设计中，对LC正弦波振荡器的仿真分析。
正弦波振荡器用来产生正弦交流信号的电路，它广泛应用于通信、电视、仪器仪表和测量等系统中。
在通信方面，正弦波震荡器可以用来产生运载信息的载波和作为接收信号的变频或调解时所需要的本机振荡信号。
医用电疗仪中，用高频加热。
在课程设计中，学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。
我利用了仿真软件对电路进行了一写的仿真分析，得到了与理论值比较相近的结果，这表明电路的原理设计是比较成功的，本次课程设计也是比较成功的。
本课程设计中要求设计的正弦波振荡器能够输出稳定正弦波信号，本设计中所涉及的仿真电路是比较简单的。
但通过仿真得到的结论在实际的类似电路中有很普遍的意义。
二、方案确定通过对高频电子线路相关知识的学习，我们知道LC正弦波振荡器主要有电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器以及改进型电容反馈式振荡器（克拉波电路和西勒电路）等。
其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。
我们这里研究的主要是LC三端式振荡器。
图1 电感三点式振荡器电感反馈震荡电路如图1，它的优点是：由于1L 和2L 之间有互感存在，所以容易起振。
其次是改变回路电容来调整频率时，基本上不影响电路的反馈系数，比较方便。
这种电路的主要缺点是：与电容反馈震荡电路想比，其震荡波形不够好。
这是因为反馈支路为感性支路，对高次谐波呈现高阻抗，故对于LC 回路中的高次谐波反馈较强，波形失真较大。
其次是当工作频率较高时，由于1L 和2L 上的分布电容和晶体管的极间电容均并联于1L 与2L 两端，这样，反馈系数F 随频率变化而变化。
工作频率愈高，分布参数的影响也愈严重，甚至可能使F 减小到满足不了起振条件。
总之，由于存在互感，电路不好计算而且波形失真较大，在此不再仿真分析。
这种电路尽管它的工作频率也能达到甚高频波段，但是在甚高频波段里，优先选择的还是电容反馈振荡器。
电容三点式振荡器又称为考毕兹振荡器，如图2：图2 电容三点式振荡器原理图对于电容三点式振荡器，反馈系数F 的表达式为：211≈C C C F + 不考虑各极间电容的影响，这时谐振回路的总电容量为1C 、2C 的串联，即21111C C C +=∑振荡频率的近似为21212121C C C C LC f +≈≈ππ与电感三端震荡电路想比，电容三端振荡器的优点是输出波形较好，这是因为集电极和基极电流可通过对谐波为低阻抗的电容支路回到发射极，所以高次谐波的反馈减弱，输出的谐波分量减少，波形更加接近于正弦波。
其次，该电路中的不稳定电容（分布电容、器件的结电容等）都是与该电路并联的，因此适当的加大回路电容量，就可以减弱不稳定因素对振荡器的影响，从而提高了频率稳定度。
最后，当工作频率较高时，甚至可以只利用器件的输入和输出电容作为回路电容。
因而本电路适用于较高的工作频率。
这种电路的缺点是:调1C 或2C 来改变震荡频率时，反馈系数也将改变。
但只要在L 两端并上一个可变电容器，并令1C 与2C 为固定电容，则在调整频率时，基本上不会影响反馈系数。
2.3 振荡平衡条件一般表达式震荡条件为 1=F A振幅平衡条件 1=AF2．4起振条件和稳幅原理振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的损耗，需要正反馈强一些，即要求1≥AF 。
既然1≥AF ，起振后就要产生增幅振荡，需要靠三极管大信号运用时的非线性特性去限制幅度的继续增加，这样电路必然产生失真。
这就要靠选频网络的作用，选出多次谐波中的基波分量作为输出信号，以获得正弦波输出。
也可以再反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益。
从而达到稳幅目的。
三、LC 振荡器的基本工作原理振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。
LC 振荡器是一种能量转换器，由晶体管等有源器件和具有选频作用的无源网络及反馈网络组成。
振荡器根据自身输出的波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器，正弦波振荡器在广播通讯、自动控制、仪器仪表、高频加热、超声探伤等领域有着广泛的应用；而非正弦振荡器能产生出矩形波(方波)、三角波、锯齿波等信号，这些信号可以用于测量设备、数字系统、自动控制及计算机设备中。
本设计讨论的就是正弦波振荡器。
其框图如图1所示。
图3 振荡器原理框图由所学知识可知，构成一个振荡器必须具备下列三个条件：1) 一套振荡回路，包含两个（或两个以上）储能元件。
在这两个元件中，当一个释放能量时，另一个就接收能量。
释放与接收能量可以往返进行，其频率决定于元件的数值。
2) 一个能量来源，补充由振荡回路电阻所产生的能量损失。
在晶体管振荡器中，这个能源就是直流电源。
3) 一个控制设备，可以使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失，以维持等幅振荡。
这是由有源器件和正反馈电路完成的。
四、 总电路设计和仿真分析：4.1软件简介Multisim 是一个专门用于电子线路设计与仿真的EDA 工具软件，它是加拿大IIT 公司（Interactive Image Technologise Ltd.）推出的继EWB 之后的版本。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
学生可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。
Multisim软件特点:(1)直观的图形界面：整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。
(2)丰富的元器件库：Multisim大大扩充了EWB的元器件库，包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL和CMOS数字IC、DAC、ADC及其他各种部件，且用户可通过元件编辑器自行创建或修改所需元件模型，还可通过liT公司网站或其代理商获得元件模型的扩充和更新服务。
(3)丰富的测试仪器：除EWB具备的数字万用表、函数信号发生器、双通道示波器、扫频仪、字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪外，Multisim 新增了瓦特表、失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪。
尤其与EWB不同的是：所有仪器均可多台同时调用。
(4)完备的分析手段：除了EWB提供的直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点一零点分析、传输函数分析、灵敏度分析、最坏情况分析和蒙特卡罗分析外，Multisim 新增了直流扫描分析、批处理分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频分析等，基本上能满足一般电子电路的分析设计要求。
(5)强大的仿真能力：Multisim 既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频(RF) 电路的仿真功能。
仿真失败时会显示出错信息、提示可能出错的原因，仿真结果可随时储存和打印。
双通道示波器：双通道示波器主要用来显示被测量信号的波形，还可以用来测量被测信号的频率和周期等参数。
如右图所示。
A,B表示两个信号的通道，Ext Trig表示外接触发信号输入端，“-”表示接地。
如图4：图4 双通道示波器频率计：频率计可以用来测量数字信号的频率，周期，相位以及脉冲信号的上升沿和下降沿。
如右图所示。
应当注意的是，在Multisim中不能用频率计来测量较低频率的信号。
如图5：图5 频率计4.2 总电路设计如图，下图为LC正弦波电路振荡器的电路图，是Multisim软件画出的，Multisim软件是一款功能强大的软件。
可以方便快捷的进行原理图的绘制，如图6：图6 总电路原理设计图4.3 进行仿真分析步骤如下。
（1）创建电路。
在原件库中选择电阻、电容、电源。
接地及示波器等，用Multisim画出如下电路图7：图7 仿真电路图（2）仿真过程。
点击仿真按钮，双击示波器，观测示波器显示。
下图所示为LC正弦波振荡器的起振过程。
LC正弦波振荡器起振过程波形图如图8：图8 LC正弦波振荡器起振过程LC正弦波振荡器电路波形图，如图9：图9 LC正弦波振荡器电路波形图（3）观测仿真结果。
测试振荡器各原件的作用，即短路或者开路该元件，观察振荡器的工作情况；进行LC振荡器波段工作研究，即测试振荡器在多宽的频率比范围内能平稳工作；研究LC振荡器的静态工作点、反馈系数及负载对振荡器的影响；测试LC振荡器的频率稳定度，即研究温度。
电源和负载变化对振荡器频率稳定度的影响。
（4）下面我们双击频率计，观测频率计的显示，如图10：图10 频率计显示图4.4 各个原件对电路的影响现在我们要测试各原件的作用。
就是开路或者短路该原件，观察振荡器的工作情况。
观察波形。
现在我将电路中的R2开路，即删除R2。
通过Multisim软件再次进行仿真。
首先由Multisim画出的开路R2的电路图，即删除R2，如图11：图11 开路R2电路图下面就给出Multisim进行仿真后看到的对波形的影响，如图12：图12 R2影响后的波形图我们可以看到，由于开路了R2，使得振荡器发生变化，波形图中的正弦波变得失真。