通信基本电路课程设计

高频电子线路课程设计报告设计题目： LC正弦波振荡器的设计

目录

一、设计任务与要求 (1)

二、设计方案 (1)

2.1电感反馈式三端振荡器 (1)

2.2电容反馈式三端振荡器 (2)

2.3克拉波电路振荡器 (3)

2.4西勒电路振荡器 (4)

三、设计内容 (5)

3.1LC振荡器的基本工作原理................................................ . (5)

3.2西勒电路原理图及分析 (7)

3.3西勒振荡器仿真 (9)

3.4 仿真结果与分析 (10)

四、总结 (11)

五、主要参考文献 (12)

一、 设计任务与要求

在本课程设计中，为了更好地学习通信基本电路这门课程，我在这份LC 正弦波振荡器的设计中，通过对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的设计、分析，加深了如何把课本上的知识点加以融会贯通的认识。在这份课程设计中，学习使用了Multisim 软件，把动手能力跟原理结合起来，感觉收获颇丰。 在本课程设计中指标要求如下：

1.设计的LC 正弦波振荡器能够输出稳定正弦波信号

2.输出频率可调范围为10~20MHz 。

二、 设计方案

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）等三种类型。由于互感反馈易于起振，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，振荡频率较高。由此可知，西勒电路具有该电路频率稳定性高，振幅稳定，频率调节方便等优点。所以在本设计中用并联改进型的西勒电路振荡器。

下面对几种振荡器进行分析：

2.1 电感反馈式三端振荡器

起振条件：

fe

oe

ie fe h M

L M L h h h 121'

>

++>

，'

oe h 为考虑震荡回路阻抗后的晶体管等效输出

导纳，)/1('

'p oe oe

R h h +=，此处'p R 为输出回路的谐振阻抗。 震荡频率：()

M

L L C LC

f 2π21

π

21≈

21++≈

电感反馈震荡电路的优点：由于1L 和2L 之间有互感M 存在，易起振。改变回路电容来调整频率时，不影响电路的反馈系数。主要缺点是：震荡波形不好。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。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，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。因此在高频波段里，优先选择的是电容反馈振荡器。

2.2 电容反馈式三端振荡器

电容三点式振荡器又称为考毕兹振荡器，其原理电路如图：

反馈系数F 的表达式2

11≈

C C C F +

谐振回路的总电容量为1C 、2C 的串联，即2

1

111C C C +=

Σ

振荡频率的近似为2

1212121

C C C C LC

f +≈≈

π

π

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 克拉波电路振荡器

克拉泼电路时一种高稳定度的LC 震荡电路，电路图如下：

在前述的电容三点式振荡谐振回路电感支路中增加了一个电容C3，其取值比较小，要求C3<< C1，C3<< C2。

谐振回路的总电容量C Σ为C1、C2 和C3的串联，即43

2

1

Σ

≈1111C C C C C ++=

振荡频率为

4

Σ

0π

21≈π

21≈

LC

LC

f

2.4 西勒电路振荡器

西勒电路是在克拉泼电路的L 两端并联上一个电容得到的，有效的改善了克拉泼电路可调范围小的缺点，电路图如图所示：

433

2

1

4Σ≈1111C C C C C C C ++++

=

所以振荡频率()

43Σ

0π

21≈π

21≈

C C L LC

f +

该电路频率稳定性非常高，振幅稳定，频率调节方便，适合做波段振荡器。 通过对以上的几种电路的分析，可以看出：

1. 电感反馈式三端振荡器：容易起振，调频方便，但波形失真较大；

2. 电容反馈式三端振荡器：波形好，频率稳定性好，但调频不方便；

3. 克拉泼振荡器：调频方便但可调范围小；

4. 西勒振荡器：频率稳定性高，振幅稳定，调频方便。 所以，在本设计中拟采用并联改进型的西勒电路振荡器。

三、 设计内容

3.1 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。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，正弦波振荡器的方框图如图

振荡器原理框图