LC正弦波振荡器设计要点
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。
改进型三点式lc正弦波震荡电路设计说明
改进型三点式LC正弦波震荡电路设计姓名班级学号指导教师摘要：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。
本次课程设计要求振荡器的输出频率为10Mh z，属于高频范围。
所以选择L C振荡器作为参考对象，再考虑输出频率和振幅的稳定性，最终选择了克拉泼振荡器。
通过OR C A D的设计与仿真，Pr o t e l绘制PC B版图，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。
关键词：平衡条件；克拉泼振荡器；OR C AD；P r o t e l；仿真1基本原理电路1.1振荡器的概述在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有在没有激励信号的情况下产生周期性振荡信号的电子线路，这种电子线路就是振荡器。
振荡器是一种能量转换器，它不需要外部激励就能自动地将直流电源共给的功率转换为制定频率和振幅的交流信号功率输出。
振荡器一般由晶体管等有源器件和某种具有选频能力的无源网络组成。
振荡器的种类很多，根据工作原理可分为反馈型振荡器和负阻型振荡器，根据所产生的波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器；根据选频网络可分为L C 振荡器﹑晶体振荡器﹑RC 振荡器等1.2振荡器组成原则三点震荡器一般形式振荡器的三极分别与回路的三点相连接，故称三点式振荡器。
1.3振荡器构成参数设：be Z ?、ce Z ?、bcZ ?为纯电抗元件f V ?=be V ?=-ebV ?v F ?=ce beV V ??=-ce eb V V ??=-ceX eb X ??负号表示产生180o 相移，与V b e 和V c e 间的180o 相移合成为360o 相移，满足正反馈条件。
为此，X c e 与X e b 必为同名电抗，而X c b 须是X c e 与X e b 的异名电抗。
2改进型原理电路2.1串联改进型电容三点式振荡器（克拉泼电路）克拉泼电路其中:0f =LC21C=1C 串2C 串3C ，123C C C 、时：3021LC f 即：调整3C 不影响0f ，起振条件与考毕兹相同。
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。
4.3 LC正弦波振荡器解析
合 肥 工 业 大 学
电路、工作原理、工作特点和分析方法。
EXIT
通信电子线路
4.3 LC正弦波振荡器
一、互感耦合LC振荡器
互感耦合振荡器是依靠线圈之间的互感耦合实现正反馈的， 耦合线圈同名端的正确位置的放置，选择合适的耦合量M， 使之满足振幅起振条件很重要。 互感耦合振荡器有三种形式：调基电路、调集电路和调射 电路，这是根据振荡回路是在集电极电路、基极电路和发射 极电路来区分的。 判断相位平衡条件是否满足的方法：通常采用瞬时极性法。
合 肥 工 业 大 学
EXIT
通信电子线路
4.3 LC正弦波振荡器
一、互感耦合LC振荡器
M 正反馈系数: F L1
c
b
e
合 肥 工 业 大 学
1 振荡频率: f c f 0 2 L1C
高频旁路 电容
共基调集型
1) 判断是否可能振荡的基本准则：是否是正反馈。 方法：瞬时极性法 2) 是否能起振：取决于变压器是否有足够的耦合量M EXIT
F
②从输出电导和负载电导的影响看，F越大越容易起振， 从输入电导看，F不能太大。因而兼顾二者，F一般选取 0.1-0.5。
EXIT
通信电子线路
4.3 LC正弦波振荡器
4、振荡频率
振荡频率一般可以利用相位平衡条件求解。
在忽略
g oe、gie 、 g L等的影响，可得近似式为
fc f0 1 2 LC
通信电子线路
4.3 LC正弦波振荡器
4.3 LC正弦波振荡器
以LC谐振回路作选频网络的反馈振荡器称为LC正弦波振荡器
合 肥 工 业 大 学
41.2LC正弦波振荡器
（2） 则，
L1C1 L2C2 L3C3
03 01 02
1 2 L1C1 1 2 L2C2 1 2 L3C3
若
1 2 L1C1 1 2 L2C2 0 1 2 L3C3
电路可能振荡。此时 X ce 、 X be 均为感抗， X cb 为容抗，
01 02 03
三极管、 LC谐振回路构 成选频放大器， 变压器Tr构成 反馈网络。
放大器在小 信号时工于甲类， 以保证起振时有 较大的环路增益。
高频电子线路
二、工作原理
4.2 LC正弦波振荡器
C
U+
–
i
B
C
E
M
+
+
U–NoL1
U f
N2 –
变压器反馈式振荡器交流通路
高频电子线路
4.2 LC正弦波振荡器
4种互感耦合的LC振荡器电路如图。具有LC选频网络，其 互感同名端方向满足正反馈要求。
高频电子线路
4.2 LC正弦波振荡器
振荡电路起振工作状态的变化
高频电子线路
4.2 LC正弦波振荡器
三、振荡条件的分析
C
U+
–
i
B
C
E
M
+
U– NoL1
U+f
N2 –
.
Ic
变压器反馈式振荡器交流通路
.
.
.
A
Uo
.
Ic Z
.
YfeZ
Ui
Ui
.
I c 为集电极电流基波分量；
Z 为回路对基波电流呈现的
与E相连的为同性质电抗，不 与E端相连的为异性质电抗。
只有这样，才能构成正反馈！
LC振荡器制作方案
摘要本题目中，振荡器采用输出波形好，频率稳定度高的具有波段切换功能的改进型电容三点式振荡电路。
在每一个波段内，频率的调节是通过改变压控振荡器的变容二极管的直流反压实现的。
采用锁相环频率合成电路，以进一步提高输出频率的稳定度。
为了提高输出功率和效率，功率放大器设计在丙类临界状态。
单片机的任务是进行峰-峰值显示和频率显示。
一、方案论证与比较1、常见LC振荡器制作方案方案一、采用互感耦合振荡器形式。
调基电路振荡频率在较宽的范围改变时，振幅比较稳定。
调发电路只能解决起始振荡条件和振荡频率的问题，不能决定振幅的大小。
调集电路在高频输出方面比其它两种电路稳定，幅度较大谐波成分较小。
互感耦合振荡器在调整反馈（改变耦合系数）时，基本上不影响振荡频率。
但由于分布电容的存在，在频率较高时，难于做出稳定性高的变压器，而且灵活性较差。
方案二、采用电感三点式振荡。
由于两个电感之间有互感存在，所以很容易起振。
另外，改变谐振回路的电容，可方便地调节振荡频率，由于反馈信号取自电感两端压降，而电感对高次谐波呈现高阻抗，故不能抑制高次谐波的反馈，因此振荡器输出信号中的高次谐波成分较大，信号波形较差。
方案三、采用电容三点式振荡器。
电容三点式振电路的基极和发射极之间接有电容，反馈信号取自电容两端，它对谐波的阻抗很小，谐波电压小，因而使集电路电流中的谐波分量和回路的谐波电压都较小。
反馈信号取自电容两端，由于电容对高次谐波呈现较小的容抗，因而反馈信号中高次谐波分量小，故振荡输出波形好。
考虑到本设计中要求频带较宽，输出波形良好，拟选择方案三。
2、调谐方案方案一、手动调谐。
通过手动调节双联电容来改变输入回路的谐振和本振频率，或调节精密电位器产生一定的偏压从而改变变容二极管的结电容，使谐振频率发生变化。
其优点是调谐简单，可以根据实际情况进行精细调节；缺点是难以实现一些智能功能，而且由于频率的稳定度取决于LC振荡，而LC 振荡的频率稳定度较低，导致本振频率漂移严重，性能不够稳定。
LC振荡器
实验三 LC正弦波振荡器一、实验目的1.熟悉电容三点式振荡器（考毕兹电路）、改进型电容三点式振荡器（克拉泼电路及西勒电路）的电路特点、结构及工作原理。
2.掌握振荡器静态工作点调整方法。
3.掌握晶体管（振荡管）工作状态、反馈大小对振荡幅度与波形的影响。
4.掌握改进型电容三点式正弦波振荡器的工作原理及振荡性能的测量方法。
5.掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。
5.比较不同LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度，加深振荡器频率稳定度的理解。
二、预习要求1.复习LC振荡器的工作原理。
2.分析图3-7电路的工作原理，及各元件的作用，并按小信号调谐放大器模的 (设晶体管的β值为100)。
式设置晶体管静态工作点，计算电流IC仿真要求：1.按图3-7构建仿真电路，实现各种结构的振荡器2.以克拉泼电路振荡器为原型，改变振荡回路参数测量振荡器输出3.改变反馈系数，观测振荡器输出4.改变负载电阻，观测振荡器输出5．试构建西勒电路，完成2-4内容。
三、实验内容：1)分析电路结构，正确连接电路，使电路分别构成三种不同的振荡电路。
2)研究反馈大小及工作点对振荡器电路振荡频率、幅度及波形的影响。
3)研究振荡回路Q值变化对频率稳定度的影响4)研究克拉泼电路中电容C1003-1、C1003-2、C1003-3对振荡频率及幅度的影响。
5)研究西勒电路中电容C1004对振荡频率及幅度的影响。
四、实验原理1.实验原理：振荡器是一种在没有外来信号的作用下，能自动地将直流电源的能量转换为一定波形的交变振荡能量的装置。
根据振荡器的特性，可将振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类，LC振荡器属于反馈式振荡器。
工作时它应满足两个条件：i.相位条件：反馈信号必须与输入信号同相，以保证电路是正反馈电路，即电路的总相移Σφ=φk+φF=n×3600。
ii.振幅条件：反馈信号的振幅应大于或等于输入信号的振幅，即│ẢF1，式中Ả为放大倍数，F为反馈系数。
LC正弦波振荡器设计
通信基本电路课程设计报告设计题目：LC正弦波振荡器设计专业班级电信10-03学号 ************学生姓名王勇指导教师高娜教师评分2012年12月4日目录第一章设计任务与要求 (3)1.1. 设计任务 (3)1.2. 设计要求 (3)第二章总体方案 (3)2.1振荡器的选择 (3)2.2信号输出波形的仿真选择 (4)第三章电路工作原理 (4)3.1 LC三点式振荡组成原理图 (4)3.2 起振条件 (5)3.3 频率稳定度 (5)3.4 总原理图 (6)3.5 LC振荡模块设计 (7)第四章电路制作和调试 (12)4.1元器清单 (12)4.2 按设计电路安装元器件 (14)4.3 测试点选择 (14)4.4调试 (14)4.5 实验结果与分析 (15)4.6频率稳定度 (16)第五章总结 (16)第六章参考文献 (17)第一章设计任务与要求1.1 设计任务(1).熟悉LC正弦波振荡器的工作原理，以及示波器的原理及用法。
(2).掌握LC正弦波振荡器的基本设计方法。
(3).理解LC正弦波振荡回路并掌握LC振荡器的设计，装载，调试，及其主要性能参数的测试方法和如何选择电路的测试点。
(4).了解外界因素、元件参数对振荡器工作稳定性及频率稳定度的影响情，以便提高振荡器的性能。
1.2 设计要求(1).设计一个LC正弦波频振荡器。
(2).利用三端式振荡器原理产生正弦波信号，采用的具体电路不限。
要求给出所选电路的优点和缺点并通过测量值进行证明。
也可以进行不同三端式振荡器的性能比较。
(3).了解电路分布参数的影响及如何正确选择电路的静态工作点。
(4).电路的基本原理，LC正弦波振荡器是各种接收机和发射机中一种常见的电路，常用作载波振荡、本振混频振荡等。
其典型形式为“三点式”振荡电路，其电路简单、频率稳定度高，它的工作原理是在正反馈的基础上，将直流电源提供的能量变成正弦交流输出。
(5).选择所需的方案，画出有关的电路原理图。
LC振荡器设计课程设计
LC振荡器设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解LC振荡器的基本原理和工作机制；2. 掌握LC振荡器的电路组成和各部分功能；3. 学会使用公式计算LC振荡器的频率、品质因数等参数；4. 了解LC振荡器在不同应用场景下的设计要点。
技能目标：1. 能够正确绘制LC振荡器的电路图；2. 学会使用仿真软件对LC振荡器进行仿真测试；3. 能够根据实际需求，设计并搭建简单的LC振荡器电路；4. 掌握对LC振荡器性能进行评估的方法。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子电路的兴趣和热情，增强学习动力；2. 培养学生团队协作精神，学会与他人共同解决问题；3. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性；4. 引导学生关注科技创新，认识到电子技术在实际应用中的价值。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，旨在让学生掌握LC振荡器的设计和应用。
学生特点：学生具备一定的电子电路基础，具有较强的动手能力和求知欲。
教学要求：结合理论教学与实践操作，注重培养学生实际设计能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. LC振荡器基本原理：介绍LC振荡器的概念、工作原理，分析振荡条件，探讨维持振荡的必要条件。
教材章节：第二章第二节2. LC振荡器电路组成：讲解LC振荡器的电路结构，包括电感、电容元件，以及放大器的功能。
教材章节：第二章第三节3. LC振荡器参数计算：引导学生学会计算LC振荡器的频率、品质因数等关键参数。
教材章节：第二章第四节4. LC振荡器设计方法：介绍LC振荡器的设计步骤，分析影响振荡器性能的因素，如元件选择、电路布局等。
教材章节：第二章第五节5. 仿真软件应用：教授学生使用Multisim、Proteus等仿真软件对LC振荡器进行仿真测试。
教材章节：第三章第一节6. LC振荡器实践操作：指导学生根据设计要求，搭建LC振荡器电路，并进行性能测试。
正弦波振荡器(LC振荡器和晶体振荡器)实验
正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器）实验一、实验目的1．掌握电容三点式LC 振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件的功能； 2．掌握LC 振荡器幅频特性的测量方法；3．熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响；通过实验进一步了解调幅的工作原理。
4．了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响，感受晶体振荡器频率稳定度高的特点。
二、实验仪器1.100M 示波器 一台2.高频信号源 一台3.高频电子实验箱 一套三、实验电路原理1.基本原理振荡器是指在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定波形的交变振荡能量的装置。
正弦波振荡器在电子技术领域中有着广泛的应用。
在信息传输系统的各种发射机中，就是把主振器（振荡器）所产生的载波，经过放大、调制而把信息发射出去的。
在超外差式的各种接收机中，是由振荡器产生一个本地振荡信号，送入混频器，才能将高频信号变成中频信号。
振荡器的种类很多。
从所采用的分析方法和振荡器的特性来看，可以把振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。
此实验只讨论反馈式振荡器。
根据振荡器所产生的波形，又可以把振荡器分为正弦波振荡器与非正弦波振荡器。
此实验只介绍正弦波振荡器。
常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。
按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC 振荡器、RC 振荡器和晶体振荡器等类型。
（1）反馈型正弦波自激振荡器基本工作原理以互感反馈振荡器为例，分析反馈型正弦波自激振荡器的基本原理，其原理电路如图2-1所示。
b V bE cE -1L 2L f V bV '+-图 2-1反馈型正弦波自激振荡器原理电路当开关K 接“1”时，信号源b V 加到晶体管输入端，构成一个调谐放大器电路，集电极回路得到了一个放大了的信号F V 。
当开关K 接“2”时，信号源b V 不加入晶体管，输入晶体管是F V 的一部分b V '。
LC正弦波振荡器课程设计
1
振荡建立起来之后，振荡幅度会无限制地增长下去吗？不会的，因为随着振荡幅度的增长，放大器的动态范围就会延伸到非线性区，放大器的增益将随之下降，振荡幅度越大，增益下降越多，最后当反馈电压正好等于原输入电压时，振荡幅度不再增大而进入平衡状态。
由于放大器开环电压增ห้องสมุดไป่ตู้ 和反馈系数 的表示式分别为
， （1-1）
四、设计报告要求
1、选定设计方案；
2、拟出设计步骤，画出设计电路，分析并计算主要元件参数值；
3、列出设计电路测试数据表格；
4、进行设计总结和分析，并写出设计报告。
五、设计总结
1、总结三种正弦波振荡器的设计方法和运用到的主要知识点，对设计方案进行比较；
2、主要参数的理论计算；
3、主要参数的测试数据，输出仿真波形；
LC正弦波振荡器
一、设计目的
1、了解LC正弦波振荡器的工作原理。
2、掌握电容三点式正弦波振荡器的设计与主要性能参数测试方法。
3、掌握电感三点式正弦波振荡器的设计与主要性能参数测试方法。
4、掌握克拉泼和西勒振荡器的设计与主要性能参数测试方法。
5、掌握LC正弦波振荡器的装调技术。
二、技术指标和设计要求
1、技术指标
式（1-10）和（1-11）就是用电路参数表示的振幅平衡条件和相位平衡条件。
LC振荡器设计要点
课程设计班级：姓名：学号：指导教师：成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系目录摘要..................................................... - 2 -Abstract..................................................... - 2 -引言..................................................... - 3 -1 概述....................................................... - 4 -1.1反馈式正弦波振荡器的基本工作原理 (4)1.2振荡器必须满足条件 (4)1.2.1 起振条件................................................................................................................................................................. - 4 -1.2.2 平衡条件................................................................................................................................................................. - 5 -1.2.3 稳定条件................................................................................................................................................................. - 5 -2 硬件设计——西勒电路....................................... - 6 -2.1西勒电路原理图 (6)2.2西勒电路说明 (6)2.3西勒电路静态工作点设置 (7)2.4西勒电路参数设定 (8)3 软件仿真................................................... - 9 -3.1软件简介 (9)3.2仿真波形 (10)3.3仿真分析 (11)4 结论...................................................... - 11 -4.1设计的功能 (11)4.2设计不足 (11)4.3心得体会 (12)参考文献.................................................... - 12 -致谢........................................ 错误！未定义书签。
正弦波振荡器的设计与测试
正弦波振荡器的设计与测试1. LC 振荡器设计方法与步骤 LC 正弦波振荡器在其振荡建立并达到平衡之后，晶体管工作在非线性状态，工作频率较 高，晶体管参数也不再为一实数。
振荡的物理过程变得十分复杂，因此企图用严密的理论分 析进行设计计算是不现实的。
通常行之有效的方法是：根据振荡器的工作原理和设计原则， 合理的选择电路形式和器件，然后进行近似的估算，最后进行实验调整，使其达到所要求的 技术指标。
（1）选择振荡电路形式 振荡电路的选择主要是根据所给定的工作频率（或工作频段）频率稳定度的要求。
LC 振 荡电路一般适用于数百千赫到数百兆赫的频率范围，它的短期频稳度一般在 10−3 到 10−4 的 数量级。
在小功率通讯机中所使用的可变频率振荡器， 一般都要求波段范围内频率连续可调， 故可选 用互感耦合三点式振荡电路。
互感量的调节比较方便， 其输入与输出电路的馈电方式互不影 响。
但是，由于结构复杂，特别是电路中含有电感元件，故这种电路较适用于中短波波段， 在短波段以上，一般多采用考毕兹电路。
对于可变频率振荡器，其频率稳定度要求提高时， 几乎都采用克拉泼电路或西勒电路，它的频稳度达到 10−4～10−5。
若采用高质量回路元件， 再加上一些措施，频稳度还可进一步提高。
一般频率稳定度要求在 10−5 ～10−6 以上的固定频率振荡器（如广播发射机的主振器）时， 必须选用石英晶体振荡器。
表 3.4.1 各种振荡器的频率精确度和稳定度 分 类 无稳态多谐振荡器 LC 振荡器 RC 振荡器 晶体振荡器 稳定化晶体振荡器 （2）振荡管的选择 小功率振荡器输出一般为毫瓦数量级，一般晶体管均可满足功率的要求。
选管时主要 考虑是在满足工作频率和起振条件前提下， 应尽可能提高振荡器的频稳度， 因此振荡管应满 足以下几点要求： 频 率 精 确 度 10−1 5×10−2 5×10−2 5×10−5 10−6 频 率 稳 定 度 10−1 5×10−2 5×10−2 5×10−5 10−6PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ①特征频率 fT 或最高频率 fmax 要足够高。
LC正弦波振荡器实验
一、实验目的 1、掌握LC三端式振荡电路的基本原理，振荡电路的设计及电路 参数的计算。 2、通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小，负载变化 对起振和振荡幅度的影响。 3、研究外界条件（电源电压、回路品质因数Q与环境温度）变 化对振荡器频率稳定度的影响。 4、比较LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度，加深对晶体振荡 器频率稳定度高的理解。
实验三 LC正弦波振荡器
3、振荡器的频率稳定度
osc o 1 2Q L
2
osc
o
tg e Q L
e 2 Q e cos
2
e
实验三 LC正弦波振荡器
三、实验电路和实验仪器
考 毕 兹 振 荡 电 路 ： fo 1 2 LC
（ B ＝
C1 C 1＋ C 2
实验三 LC正弦波振荡器
当改变RW时，电路的工作点改 变从而使振幅产生变化。当晶 体串联谐振时，等效为短路元 件，电路符合三点式组成法则， 为电容三点式电路。而当偏离 串联谐振频率时，晶体阻抗迅 速增大，电路不能振荡。因此， 该电路的振荡频率主要取决于 晶体的串联谐振频率。为了减 小L1、C3、C4、CT回路对频稳 度的影响，一般都将其调谐在 晶体的串联谐振频率上，CT起 微调的作用。
BE 0 B0 E0
实验三 LC正弦波振荡器
3、测试当C、 不同时，起振点振幅与工作电流IEQ的关系 （R＝110k ）
实验三 LC正弦波振荡器
3、测试当C不同时，起振点振幅与工作电流IEQ的关系 （R＝110k ）
实验三 LC正弦波振荡器
4、回路的Q值、改变晶体管的静态电流值，对振荡频率的影响 实验条件： 1 0 0 p F , C C 1 0 0 1 2 0 0 、 I 3 m A 时。改变L两端的并 C 联电阻R，使其分别为 ，分别记录电路的振荡频率，并填入表 3-3。（注意：频率计后几位跳动变化的情况）
课程设计lc正弦波振荡器设计
高频电子线路课程设计LC正弦波振荡器设计学号：姓名：专业班级：指导老师：年月日摘要信息传输是人类社会生活的重要内容、从古代的烽火到近代的旗语，都是信息传输对入类生活的重要性是不言而喻的。
最基本的信息传输手段当然是语言与文字。
语言与文字的产生和发展，对入类社会的发展起了很大的作用。
没有语言．人类就无法进行思维。
文字不但能够传输信息，而且能够储存信息。
随着人类社会生产力的发展，迫切地要求在远距离迅速而准确地传送信息。
人类认识发展信息的历程。
一.我国古代利用烽火传送边疆警报，这可以说是温古老的光通信。
以后又出了“旗语”，就是用编码的方法来传妨信息。
此外，诸如信鸽、释站快马接力等，也都是人们曾采用过的传输信息的方法。
二.1837年莫尔斯发明了电报，创造了莫尔斯电码，开创了通信的新纪元。
1876年贝尔发明了电话，能够直接将语言信号变为电能沿导线传送。
电报、电话的发明，为迅速准确地传递信息提供了新手段，是通信技术的重大突破。
1864年，英国物理学家麦克斯韦发表了“电磁场的动力理论”这一著名论文，得出电磁场方程，从而理论上证明了电磁波的存在为后来无线电发明和发展奠定了坚实的基础。
1887年赫兹证明了电磁波的客观存在。
1895年马可尼首次在几百米的距离用电磁波进行通信通信获得成功，1901年又完成了横渡大西洋通信，从此无线电通信进入实用阶段。
三.20世纪60年代开始出现将“管”“路”结合起来的集成电路几十年来已取得巨大成就中，大规模集成电路乃至超大规模集成电路不断涌现。
四．近几年来，无线电发展的最明显的趋势就是3G手机。
所谓3G手机通俗地说就是指第三代手机，3G手机已经成了集语音通信和多媒体通信相结合，并且包括图像、音乐、网页浏览、电话会议以及其它一些信息服务等增值服务的新一代移动通信系统。
从发明无线电开始，传输信息就是无线电技术的首要任务。
直到今天，虽然无线电电子学技术领域在迅速扩大．但信息的传输与处理仍然是它的主要内容。
LC振荡器
LC正弦波振荡器作频率可达到几百兆赫。
与发射极相连接的两个电抗元件同为电感时的三点式电路, 称为电感三点式电路, 也称为哈特莱电路。
二、电感三点式电路（又称哈特莱电路，Hartley ）图3.2.6（ａ）为电感三点式振荡器电路。
其中 21,L L 是回路电感, C 是回路电容, c C 和e C 是耦合电容,b C 是旁路电容, 3L 和4L 是高频扼流圈。
（ｂ）图为其共基组态交流等效电路。
利用类似于电容三点式振荡器的分析方法, 也可以求得电感三点式振荡器振幅起振条件和振荡频率, 区别在于这里以自耦变压器耦合代替了电容耦合。
振荡角频率LC 10=ω 其中 122L L L M M =++，为互感系数起振条件e L m ng g n g +>'1其中接入系数ML L ML N N n 22121312±++==LLR g'1'=ee r g 1=本电路反馈系数2122f L Mk n L L M +==+±二、电容三点式电路（又称考毕兹电路,Coplitts）图3.2.4（ａ）是电容三点式电路一种常见形式,（ｂ）是其高频等效电路。
图中1C，2C是回路电容, Ｌ是回路电感, b C和c C分别是高频旁路电容和耦合电容。
一般来说, 旁路电容和耦合电容的电容值至少要比回路电容值大一个数量级以上。
有些电路里还接有高频扼流圈, 其作用是为直流提供通路而又不影响谐振回路工作特性。
对于高频振荡信号, 旁路电容和耦合电容可近似为短路, 高频扼流圈可近似为开路。
由于电容三点式电路已满足反馈振荡器的相位条件, 只要再满足振幅起振条件就可以正常工作。
因为晶体管放大器的增益随输入信号振幅变化的特性与因为jB G V g V im f +=.'， .'.ff Vn V =所以 环路增益)1(''...L C j g g ng jBG ng V V T e L mmif ωω-++=+==振荡角频率LC 10=ω 由此可求的振幅起振的条件为： 1''>+eL mg g ng 即：eL e L m ng g n g g n g +=+>'''1)(1其中e e b e e L L r r g R R g 11,1'0'=+==β 本电路的反馈系数112f C k n C C ==+ ，f k 的取值一般为 21~81。
规范三点式LC正弦波振荡器
（规范）三点式LC正弦波振荡器三点式LC正弦波振荡器高频电子线路课程设计报告设计题目：三点式LC正弦波振荡器系部：学生姓名：20__年月“高频电子线路”课程设计任务书1．时间：20__年06月6日~20__年06月10日2.课程设计单位：学校3.课程设计目的：掌握“高频电子线路”课程的基本概念、基本原理，加深对高频电子系统的工作原理和电路调试方法的理解。
4.课程设计任务：①了解电路图绘制软件的相关常识及其特点；②熟悉电路图绘制软件的使用方法；③理解高频电子系统的布局布线规则；④作好实习笔记，对自己所发现的疑难问题及时请教解决；⑤联系自己专业知识，熟练设计高频电子线路的，总结自己的心得体会；⑥参考相关的的书籍、资料，认真完成实训报告。
⑦作好笔记，对自己所发现的疑难问题及时请教解决；⑧联系自己所学知识，总结本次设计经验；⑨认真完成课程设计报告。
高频课程设计报告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。
凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。
一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。
放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。
正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去。
选频网络则只允许某个特定频率f0能通过，使振荡器产生单一频率的输出。
振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压Uf和输入电压Ui要相等，这是振幅平衡条件。
二是Uf和Ui必须相位相同，这是相位平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。
一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。
振荡器的用途十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接收机的主要部分各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，其核心部分都离不开正弦波振荡器。
功率振荡器在工业方面(例如感应加热、介质加热等)的用途也日益广阔。
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通信基本电路课程设计报告设计题目：LC正弦波振荡器设计专业班级电信10-03学号 ************学生姓名王勇指导教师高娜教师评分2012年12月4日目录第一章设计任务与要求 (3)1.1. 设计任务 (3)1.2. 设计要求 (3)第二章总体方案 (3)2.1振荡器的选择 (3)2.2信号输出波形的仿真选择 (4)第三章电路工作原理 (4)3.1 LC三点式振荡组成原理图 (4)3.2 起振条件 (5)3.3 频率稳定度 (5)3.4 总原理图 (6)3.5 LC振荡模块设计 (7)第四章电路制作和调试 (12)4.1元器清单 (12)4.2 按设计电路安装元器件 (14)4.3 测试点选择 (14)4.4调试 (14)4.5 实验结果与分析 (15)4.6频率稳定度 (16)第五章总结 (16)第六章参考文献 (17)第一章设计任务与要求1.1 设计任务(1).熟悉LC正弦波振荡器的工作原理，以及示波器的原理及用法。
(2).掌握LC正弦波振荡器的基本设计方法。
(3).理解LC正弦波振荡回路并掌握LC振荡器的设计，装载，调试，及其主要性能参数的测试方法和如何选择电路的测试点。
(4).了解外界因素、元件参数对振荡器工作稳定性及频率稳定度的影响情，以便提高振荡器的性能。
1.2 设计要求(1).设计一个LC正弦波频振荡器。
(2).利用三端式振荡器原理产生正弦波信号，采用的具体电路不限。
要求给出所选电路的优点和缺点并通过测量值进行证明。
也可以进行不同三端式振荡器的性能比较。
(3).了解电路分布参数的影响及如何正确选择电路的静态工作点。
(4).电路的基本原理，LC正弦波振荡器是各种接收机和发射机中一种常见的电路，常用作载波振荡、本振混频振荡等。
其典型形式为“三点式”振荡电路，其电路简单、频率稳定度高，它的工作原理是在正反馈的基础上，将直流电源提供的能量变成正弦交流输出。
(5).选择所需的方案，画出有关的电路原理图。
第二章总体方案2.1振荡器的选择LC振荡器的电路种类比较多，根据不同的反馈方式，又可分为互感反馈振荡器，电感反馈三点式振荡器，电容反馈三点式振荡器，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。
所以选择电容反馈三点式振荡器是不容置疑的，而电容反馈三点式振荡器又分为考毕兹振荡器，克拉波振荡器，西勒振荡器。
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，其框图如图1所示。
放大电路选频网络输出正反馈网络图1 振荡器框图2.2信号输出波形的仿真选择方案一：三种振荡器输出信号波形全部用Multisim仿真软件得出。
方案二：考毕兹振荡器的输出波形由仿真软件得出，其余两种振荡器由计算得出频率，画出相应的波形。
经比较用仿真软件得出的波形比较直观简单而且准确，即选择方案一。
第三章电路工作原理3.1 LC三点式振荡组成原理图其振荡频率f=LC π21。
当1X 和2X 为容性，3X为感性时称为电容反馈振荡器，其中C=2121C C C C +；当1X 和2X 为感性，3X为容性时称为电容反馈振荡器，其中 L=1L +2L .3.2 起振条件X1，X2必须是同性质的电抗，X3必须是异性质电抗，并且必须满足下面的关系：X3= —（X1+X2）根据起振条件，可以推导出三极管的跨导gm 应满足下面的不等式：fu10ugi f m k /g g k g ⎪⎭⎫ ⎝⎛'>＋＋上式中：fuk = X2/ X1 ——反馈系数g1 ——为三极管b —e 间的输入电导 g0 ——为三极管c —e 间的输出电导'1g ——为三极管c —e 间的负载电导和回路损耗电导之和。
上式表明，起振时gm 与fuk 、 g0、g1、'1g 等有关。
若管子参数和负载确定后，fuk 大小应合适，否则不易满足起振条件。
另外，还必须考虑到频率稳定度和振荡幅度等要求。
3.3 频率稳定度频率稳定度是表示在一定时间范围内或一定的温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度。
若频率相对变化越小，就表明振荡频率稳定度越高，否则稳定度就差。
由上述讨论知道，因为振荡回路元件是决定频率的主要因素，所以要提高频率稳定度，就是要设法提高振荡回路的标准性。
因此除了采用高稳定和高Q (因为Q 值越大相频特性曲线在f 附近的斜率越大，选频特性就越好)的回路电容及电感外，还可以采用负温度系数元件实现温度补偿，或采用部分接入，以减小管子极间电容和分布电容对振荡回路频率的影响。
由分析和实验知道，LC 谐振回路的标准性和Q 值都不高，频率稳定度不高于410-数量级，而石英晶体标准性Q 值都很高，接入系数也很小。
频率稳定度可达610-数量级。
3.4 总原理图27kR33kR41k图2 考毕兹振荡器24k 56kR33kR41k图3 克拉泼振荡器24k56kR33kR41k图4 西勒振荡器[1]3.5 LC 振荡模块设计LC 振荡电路采用三点式振荡，电容反馈三点式振荡器又分为考毕兹振荡器，克拉波振荡器，西勒振荡器。
方案一：考毕兹振荡器R15.1kR227kR33kR41kR55.1kL110uHC1100pFC2100pFC31nFC40.1uFC51nFC610nFC710nFL2300mHV112 V7368Q22N2222A214图4 考毕兹振荡器图3 考毕兹振荡器输出信号波形理论计算振荡器的频率为f ≈21212)(21C C C C L +π≈7MHz观察到的振荡波形如图3所示，从波形看出其震荡极不稳定，测试其波形频率为f ≈9101551-⨯=6.5MHz调解C1C2改变频率时，反馈系数也改变。
方案二：克拉泼振荡器克拉泼振荡器其振荡频率为f=LC π21，式中C=3211111C C C ++，此电路的频率稳定度较好，但在振荡范围较宽时，输出幅度不均匀，且频率升高后不易起振，其主要用于固定频率或波段范围较窄的场合。
电容三点式改进型“克拉泼振荡器”如图4所示。
24k 56kR33kR41k图4 克拉泼振荡器克拉泼振荡器的频率为f=3221C L π （C 1〉〉C 3,C 2〉〉C 3）电路中C3为可变电容，调整它即可在一定范围内调整期振荡频率。
输出信号的幅值、频率等用时时监测法测试，调整C3观测震荡信号的波形和频率变化。
观察到的振荡波形如图5所示：图5 克拉泼振荡器输出信号波形方案三：西勒振荡器西勒振荡器其振荡频率为f=LC π21，式中C=3211111C C C +++4C ，这种振荡器较易起振，振荡频率也较为稳定，波形失真较小，当参数设置得当时，其频率覆盖系数较大。
电容三点式的改进型“西勒振荡器”如图6所示。
24k56kR33kR41k图6 西勒振荡器其振荡器的频率为f=)(21362C C L +π (C 1〉〉C 6,C 2〉〉C 6)输出信号的幅值、频率等用实时监测法测试，调整C6、C3观测震荡信号的波形和频率变化。
图7西勒振荡器输出波形基于以上分析，西勒振荡器输出波形较好故选用方案三。
第四章电路制作和调试4.1元件清单元件序号型号主要参数数量备注R1 (图2) 5.1KΩ 1R2（图2）27 KΩ 1R3（图2） 3.0 KΩ 1R4（图2） 1.0 KΩ 1R5（图2） 5.1 KΩ 1C1（图2）100pF 1C2（图2）100 pF 1高频信号发生器 QF1055A 1台数字示波器 TDS210 1台频率特性测试仪 BT-3C 1台数字万用表 M300817 1台直流稳压电源 HY1711-2 1台超高频毫伏表 DA22A4.2 按设计电路安装元器件由于调频振荡器的工作频率较高，晶体管的结电容、引线电感、分布电容及测量仪器对电路的性能影响均不能忽略。
因此，在电路装调及测试时应尽量减小这分布参数的影响。
安装时应合理布局，减小分布参数的影响。
电路元件不要排得太松，引线尽量不要平行，否则会在元件或引线之间产生一点的分布参数，引起寄生反馈。
多级放大器应排成一条直线，尽量减小未级和前级之间的耦合。
地线应尽可能粗，以减小分布电感引起的高频损耗，制印刷电路板时，地线的面积应尽量大。
为减小电源内阻形成的寄生反馈，应采用滤波电容(C)及滤波电感（L）组成的（∏）型或（T）型滤波电路，一般（L）为几十微亨至几百微亨，（C）为几百皮法至几十千皮法。
4.3 测试点选择正确选择测试点，减小仪器对被测电路的影响。
在高频情况下，测量仪器的输入阻抗（包含电阻和电容）及连接电缆的分布参数都有可能影响被测电路的谐振频率及谐振回路的Q值，为尽量减小这种影响，应正确选择测试点，使仪器的输入阻抗远大于电路测试点的输出阻抗。
对于图2所示电路，高频电压表接于C点，示波器接于E点，数字频率计接于A点，（C4）的值要小，以减小数字频率计的输入阻抗对谐振回路的影响。
所有测量仪器如高频电压表，示波器，扫描仪，数字频率计等的地线及输入电缆的地线都要与被测电路的地线连接好，接线尽量短。
4.4 调试一般高频电路的实验板应为印刷电路板，以保证元器件可靠焊接及连接导线固定，使电路的分布参数基本固定。
高频电路的调试方法与低频电路的调试方法基本相同，也是先调整静态工作点，然后观测动态波形并测量电路的性能参数。
所不同的是按照理论公式计算的电路参数与实际参数可能相差较大，电路的调试要复杂一些。
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。
4.5 实验结果与分析1.静态工作点选的太小，电源电压过底，使振荡管放大倍数太小。
2.负载太重，振荡管与回路间耦合过紧，回路Q值太低。
3.回路特性阻抗ρ或介入系数pce太小，使回路谐振阻抗RO太低。
4.反馈系数kf 太小，不易满足振幅平衡条件。
但kf 并非越大越好，应适当选取。
5.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fT 不够高。
（2）管的电流放大倍数β太小。
（3）低端已处于起振的临界边缘状态，在高频工作时晶体管输入电容CBE 的作用使反馈减弱，或者是由于CB ’E 的反馈作用显著等。
4.6频率稳定度小时/105/30-⨯≤∆f fLC 谐振回路的标准性和Q 值都不高，频率稳定度不高于410-数量级，而石英晶体标准性Q 值都很高，接入系数也很小。