电容三点式震荡电路的设计

北方民族大学课程设计报告

院（部、中心）电气信息工程学院

姓名郭佳学号 21000065

专业通信工程班级 1

同组人员

课程名称通信电路课程设计

设计题目名称 500KHz电容三点式LC正弦波振荡器的设计起止时间2013.3.4——2013.4.28

成绩

指导教师签名

北方民族大学教务处制

摘要

本次课设介绍了电容三点式高频振荡电路的设计方法，反馈振荡器的原理和分析以及电容三点式电路参数的计算，并利用其它相关电路为辅助工具来调试放大电路，解决了放大电路中经常出现的自激振荡问题和难以准确的调谐问题。同时也给出了具体的理论依据和调试方案，从而实现了快速、有效的分析和制作，振荡器电路。并以500KHz的振荡器为例，利用multisim制作仿真的模型。

关键字：电容三点式振荡仿真

目录

目录 (3)

1、概述 (4)

2、三点式电容振荡器 (5)

2.1 反馈振荡器的原理和分析 (5)

2.2 电容三点式参数 (6)

2.3设计要求 (8)

3、电路设计 (8)

4 、调试与总结 (10)

1 仿真 (10)

2、总结： (11)

5、心得体会 (11)

1、概述

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 f

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 U

f 和输入电压 U

i

要相等，这是振幅平衡条件。二是U

f

和U

i

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。

正弦波是电子技术、通信和电子测量等领域中应用最广泛的波形之一。能够产生正弦波的电路称为正弦波振荡器。通常，按工作原理的不同，正弦振荡器分为反馈型和负载型两种，前者应用更为广泛。在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定波形和一定振幅的交变振荡信号输出。

2、 三点式电容振荡器

2.1 反馈振荡器的原理和分析

反馈振荡器原理方框图如图2.1所示。反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一

个闭合环路，放大器通常是以某种选频网络（如振荡回路）作负载，是一个调谐放大器。

图2.1 反馈振荡器方框图 为了能产生自激振荡，必须有正反馈，即反馈到输入端的自你好与放大器输入端的信号相位相同。定义A （S ）为开环放大器的电压放大倍数：

)

()()(S U S U S A i o =

F(S)为反馈网络的电压反馈系数： )

()()('S U S U S F o i = )(S A f 为闭环电压放大倍数：

)

()(1)()()()(S F S A S A s U s U S A i o f ⋅-== 在振荡开始时，由于激励信号较弱，输出电压的振幅o U 则比较小，此后经过不断放大与反馈循环，输出幅度o U 开始逐渐增大，为了维持这一过程使输出

振幅不断增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大，即振荡开始时应为增幅振荡，即：

1)(φjw T

因此起振的振幅条件是：

1..φF A ⋅ 起振的相位条件是：

πϕϕn F A 2=+

要使振荡器起振必须同时满足起振的振幅条件和相位条件。其中起振的相位条件即为正反馈条件。

2.2 电容三点式参数

三点式电容振荡器是自激振荡器的一种。由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成。因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名。它的优点是：反馈电压取自电容2C ，而电容对晶体管非线性特性产生的高次谐波呈现低阻抗，所有反馈电压中高次谐波分量很小，因而输出波形很好；其缺点是：反馈系数因与回路电容有关，如果用改变电容的方法来调整振荡频率，必将改变反馈系数，从而影响起振。

三点式电容振荡器的电路原理图如图2.2所示。

图2.2 电容三点式振荡电路

由振荡器谐振频率计算公式：

LC W 1

=

根据设计指标，f=6MHz 分配合适的电容和电感。

LC 振荡器有基本放大器、选频网络和正反馈网络三个部分组成。为了维持震荡，放大器的环路增益应该等于1，即1=AF ，因为在谐振频率上振荡器的反馈系数为

21C C F =

所以维持振荡所需的电压增益应该是：

12C C A =

电容三点式振荡器的谐振频率为

2

12121C C C C L f o +⋅=π 在实验中可通过测量周期T 来测定谐振频率，即

T

f o 1= 放大器的电压增益可通过测量峰值输出电压op V 和输入电压ip V 来确定，即

ip op V V A =

所以，可以得出 A V ip ⋅=op V

当知道输入A V ip ,等于多少的时候，由公式可以求出的具体参数值。op V