LC振荡器的设计与制作 报告书

高频电路课程设计报告书

备注：不少于400字，小四、宋体，不得超出本页。

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作品名称：LC振荡器的设计与制作

作品简介：

LC振荡器的基本电路通常是三端式（又称三点式）的振荡器，即LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的。它的特点有三点：1）线路很简单，容易起振；2）电容反馈振荡器，期极间电容与回路电容并联，不存在电抗性质的变化问题，因而工作频率可以较高；3）振荡器在稳定振荡时，晶体管工作在非线性状态，在回路上除有基波电压外还存在少量谐波电压（谐波电压的大小与回路的Q值有关），对于电容反馈振荡器，由于反馈是电容产生的，因而高次谐波在电容上产生的反馈压降较小；4）改变电容能够调整振荡器的工作频率，电容反馈振荡器在改变频率时，反馈系数也将改变，影响了振荡器的振幅起振条件，故电容振荡器一般工作在固定频率。综上四点可知，由于电容反馈振荡器具有工作频率高、波行好等优点，应用于许多场合。

在构思LC振荡器的设计时还应考虑到五个方面：

一、振荡器电路的选择：LC振荡器一般工作在几百千赫兹至几百兆赫兹范围，振荡器电路主要根据工作的频率范围及波段宽度来选择。在短波段范围，电感反馈振荡器、电容反馈振荡器都可以采用。在短波、超短波波段的通信设备中常用电容反馈振荡器。

二、晶体管选择：从稳频的角度出发，应选择f T较高的晶体管，这样晶体管内部相移较小。通常选择f T>(3～10)f1max。同时电流放大系数大些，这样容易振荡，也便于减小晶体管和回路之间的耦合。

三、直流反馈电路的选择：为保证振荡器起振的振幅条件，起始工作点应设置在线性放大区；从稳频出发，稳定状态应在截止区，否则回路的品质因数将降低。所以，通常将晶体管的静态偏置点设置在小电流区，电路应采用自偏压。对于小功率晶体管，集电极静态电流应为1～4mA。

四、振荡回路元件选择：从稳频出发，振荡回路中电容C应尽可能大，但C过大，不利于波段工作；电感L也尽可能大，但L大后，体积大，分布电容大，L过小，回路的品质因数过小，因此应合理地选择回路的L、C。在短波范围，C一般取几十只几百皮法，L一般取0.1至几十微亨。

五、反馈回路元件选择。

作品名称：LC 振荡器的设计与制作(宋体二号加粗)

（一级标题前空一行）

一、系统结构框图（黑体四号）

1、LC 设计方案图（宋体小四）

（ 图上方空一行）

图1 总体方案（黑体五号）

二、系统硬件原理图（黑体四号）

LC 振荡器电路设计（宋体小四）

放大电路

A

反馈网络

F

i

o U A U =O f U F U =~ i U

图2 LC 振荡器原理图（黑体五号）

（ 图下方空一行）

说明LC 振荡器原理：

1、振荡器无需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路。

2、根据相位平衡条件，上图中构成振荡电路的三个电抗中间，X1、X2必须为同性质的电抗，X3必须为异性质的电抗，且X1、X2均为容抗、X3为感抗，是电容三点式振荡器电路。

3、上图为共基电容三点式振荡器的基本电路。由图可见：与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C1、C2；与基极连接的为两个异性质的电抗元件C2、L ，根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。该振荡器的工作角频率wg ：

反馈系数F ：

F=C1/(C1+C2) 如果它要产生正弦波，还必须满足振幅起振条件，即：A0·F>1，式中A0 为电路刚起振时，振荡管工作状态为小信号时的电压增益。只要求出A0和F 的值，便可知道电路有关参数与它的关系。

4、通过对起振条件的分析可知道晶体管的静态工作点电流IEQ 越大，gm 、A0越大，振荡器就越容易起振，RL 越大、Reo 越大、Re 越大越容易起振。

5、一个实际的振荡电路，在F 确定之后，其幅度的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值。但是如果静态电流取得太大，振荡管工作范围容易进入饱和区，输出阻抗降低使振荡波形失真，严重时，甚至使振荡器停振。所以，在实际振荡中电流值一般Icq=0.5mA ～5mA 。

6、LC 电路的特性:

当频率变化时，并联电路阻抗的大小和性质都发生变化。

起振条件：

并联电路的导纳：

R r C C '

⋅>be 12β

当 时，电路发生并联谐振。

并联谐振角频率

令

当 Q >> 1 时

谐振频率：

回路等效阻抗：

在谐振频率附近

可见，Q 值不同，回路的阻抗不同。

不同 Q 值时，LC 并联电路的幅频特性：

⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+-++=++=2222L)(ωR L ωC ωj L)(ωR R L j ωR 1C j ωY 0)(20200=+-L R L C ωωωLC L R 11)(1200⋅+=ωωR

L Q 0ω=LC 10≈ωLC f π210≈)1(j 12200ω

ω-+≈Q Z Z RC L Y Z ≈=001

相频特性：

结论：

1. 当 f = f 0 时，电路为纯电阻性，等效阻抗最大；当 f <

f 0 时，电路为感性；当 f > f 0

时，电路为容性。所以 LC 并联电路具有选频特性。

2. 电路的品质因数 Q 愈大，选频特性愈好。

谐振时 LC 回路中的电流

电容支路的电流： Z ω0ωZ 01

Q 1 > Q 2 Q

Q 2 ω

0ωϕF

+90º -90º

Q 1

Q 2 Q 1 > Q 2

感性 纯阻 容性