LC高频振荡器汇总
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摘要
振荡器(英文:oscillator)是用来产生重复电子讯号(通常是正弦波或方波)的电子元件,能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出的电子电路或装置。
其构成的电路叫振荡电路。
其中,LC振荡器因其使用方便和灵活性大而得到广泛的应用。
因此,了解LC振荡器电路的特性显得尤为重要。
本次实验将讨论各个LC振荡电路各元件与反馈系数|F|、角频率 之间的关系。
关键词:LC振荡;MATLAB;反馈系数;频率
Abstract
The oscillator is used to generate repeat electronic signal (usually a sine wave or square wave) of electronic components, can the DC conversion to electronic circuit or device with a certain frequency AC signal output. Constitute a circuit called the oscillation circuit. Among them, the LC oscillator because of its convenience and flexibility and has been widely applied. Therefore, to understand the characteristics of LC oscillator circuit is very important. This study will discuss the relationship between the various LC oscillation circuit components and feedback coefficient |F|, frequency .
Keywords: LC oscillation; MATLAB; frequency feedback coefficient;
LC振荡器电路
目录
1引言 (4)
2原理说明 (5)
2.1 三点式LC振荡电路组成原则 (5)
2.2 起振条件 (6)
2.3 电容三点式振荡电路 (7)
2.4 电感三点式振荡电路 (8)
2.5 克拉泼振荡电路 (9)
2.6 西勒振荡电路 (10)
3 实验分析 (11)
3.1 MATLAB概述 (11)
3.2 MATLAB语句分析 (12)
3.3 函数编写 (13)
4 实验结果 (24)
4.1 电容三点式振荡电路 (24)
4.2 电感三点式振荡电路 (25)
4.3 克拉泼振荡电路 (26)
4.4 西勒振荡电路 (27)
5 实验总结 (29)
5.1 电容三点式振荡电路 (29)
5.2 电感三点式振荡电路 (29)
5.3 克拉泼振荡电路 (29)
5.4 西勒振荡电路 (30)
5.5 各电路的对比 (30)
6 参考文献 (31)
1引言
本次实验中,主要使用数学软件MATLAB对四个LC振荡电路进行仿真并绘制曲线图。
其中,四个LC振荡器电路分别为电容三点式振荡电路、电感三点式振荡电路、克拉泼振荡电路和西勒振荡电路。
绘制参数曲线采用控制单一变量法,以反馈系数和频率为因变量,观察各电路中各元件的值的变化对振荡电路的反馈系数和频率的影响。
最后,根据得到的数据和曲线,得出各振荡电路元件参数对反馈系数和角频率的影响。
对比各个LC振荡电路的不同点,总结出各电路的特性及其优缺点。
2原理说明
2.1 三点式LC 振荡电路组成原则
图 2.1.1
图 2.1.1为三点式振荡器的原理电路图。
由图 2.1.1可知,当电路谐振时,即ω=0ω时,谐振回路的总电抗为X
be +X ce +X bc =0,回路呈纯阻性。
由于放大器的输出电压u o 与其输入电压u i 反相,而反馈电压u f 又是u o 在X bc 和X be 支路中分配在X be 上的电压,即 为了满足相位平衡条件,要求u f 与u o 反相。
由上式可见,X be 必须与X ce 为同性质电抗,而X bc 应为异性质电抗。
这时,振荡器的振荡频率可以利用谐振回路的谐振频率来估算。
如果考虑到回路损耗和三极管输入及输出阻抗的影响,那么上述结论仍可近似成立。
在这种情况下,不同之处仅在于u o 与u i 不再反相,而是在-π上附加一个相移。
因而,为了满足相位平衡条件,u o 对u f 的相移也应在-π上附加数值相等、符号反相的相移。
为此,谐振回路对振荡频率必须是失谐的。
换句话说,振荡器的振荡频率不是简单地等于回路的谐振频率,而是稍有偏离。
综上所述,三点式振荡器构成的一般原则可归纳为:
(1) 晶体管发射极所接的两个电抗元件X be 与X ce 性质相同,而不与发射极相接的电抗元件X bc 的电抗性质与前者相反。
(2) 振荡器的振荡频率可利用关系式|X ce +X be |=|X bc |来估算。
2.2 起振条件
为了使振荡器在接通直流电源后能够自动起振,则要求反馈电压在相位上与
o
U
放大器输入电压同相,在幅度上则要求f U >i U ,即
πϕϕn F A 2=+ (2-2-1)
1>AuoF (2-2-2) 式中,Auo 为振荡器起振时放大器工作于甲类状态时的电压放大倍数。
式(2-2-1)和(2-2-2)分别称为振荡器起振的相位条件和振幅条件。
由于振荡器的建立过程是一个瞬态过程,而式(2-2-1)和(2-2-2)是在稳态下分析得到的,所以从原则上来说,不能用稳态分析研究一个电路的瞬态过程,因而也就不能用式(2-2-1)和(2-2-2)来描述振荡器从电源接通后的振荡建立过程,而必须通过列出振荡器的微分方程来研究。
但可利用式(2-2-1)和(2-2-2)来推断振荡器能否产生自激振荡。
因为在起振的开始阶段,振荡的幅度还很小,电路尚未进入非线性区,振荡器可以通过线性电路的分析方法来处理。
综上所述,为了确保振荡器能够起振,设计的电路参数必须满足AuoF>1的条件。
而后,随着振荡幅度的不断增大,Auo 就向A 过渡,直到AF=1时,振荡达到平衡状态。
显然,AuoF 越大于1,振荡器越容易起振,并且振荡幅度也较大。
但AuoF 过大,放大管进入非线性区的程度就会加深,那么也就会引起放大管输出电流波形的严重失真。
所以当要求输出波形非线性失真很小时,应使AuoF 的值稍大于1。
2.3 电容三点式振荡电路
图2.3.1 电容三点式振荡器
L
(a )原理电路
(b )交流等效电路
图 2.3.1(a )是一电容三点式振荡器的实际电路。
图中,R b1、R b2、R e 、C e 、C b 、为偏置电阻和旁路电容或隔直流电容。
在开始振荡时这些电阻决定电路起振初期的静态工作点;当振荡产生以后,由于电阻R e 的自给偏压作用和晶体管的非线性特性,晶体管的工作状态将逐渐进入到截止区,从而可以自动地限制和稳定振荡信号的振幅。
扼流电感L c 也可以用以较大的电阻代替,防止电源对回路旁路。
图 2.3.1(b )是其高频等效电路,图中忽略了大电阻R b1//R b2的作用,与图 2.3.1(a )比较,显然满足三点式振荡器的相位平衡条件。
则,由图 2.3.1(b )得到 反馈系数表达式为
回路总电容为
可得谐振频率为
电容三点式振荡器的优点是:反馈电压取自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,所以反馈电压中高次谐波分量很少,因而输出波形好,接近于正弦波。
缺点是:因反馈电压与回路电容有关,如果用改变回路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。
V CC
图2.4.1 电感三点式振荡电路
图 2.4.1(a)是电感三点式振荡器的实际电路。
在高频直流通道中,因电
源E
C 处于高频地电位,由于旁路电容C
e
的作用,晶体管发射极对高频来说是与
L 1、L
2
的抽头相连的。
其高频电路如图 2.4.1(b)所示。
图中忽略了大电阻R
b1
//R
b2
的作用,与图 2.4.1(a)比较,显然满足三点式振荡器的相位平衡条件。
电路的反馈系数为
同样可求出振荡频率为
抗,所以反馈电压中高次谐波分量较多,输出波形差。
2.5 克拉泼振荡电路
在图2.5.1中, (a) 为克拉泼振荡器原理电路,(b)为其交流等效电路。
它的特点是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3C,其
取值比较小,要求C
3<< C
1
,C
3
<< 2C。
图2.5.1 克拉泼振荡器
由图 2.5.1(b
)可以计算出回路的总电容。
则电路中的总电容为
32
3133
3132213211C C C C C C C C C C C C C C C C ≈++=++=
(2-5-1)
相比之下,C 1和C 2对振荡频率的影响便大大减小了。
而晶体管的结电容C ce 、C be 又均直接并在C 1和C 2上。
它们只影响C 1和C 2,不影响C 3,可见C 3越小,晶体管极间电容对回路谐振频率的影响就越小。
这样可使电路的振荡频率近似地只与C 3、L 有关。
于是,振荡角频率为
3
1
1
LC LC
o ≈=
ω (2-5-2) 而克拉泼振荡电路的反馈系数仍为
从减小晶体管的极间电容的影响出发,必须满足C 1及C 2远远大于C 3,也就是C 1和C 2都要选得较大。
接入系数为
(a ) 原理电路
(b ) 交流等效电路
L
3
L
3
C
cb
(2-5-4) 等效到晶体管ce 两端的负载电阻为
(2-5-5)
因此,1C 过大,负载电阻L R 将会很小,放大器的增益就越低,环路增益就越小,可能导致振荡器停振。
由上面分析可得:
(1)由于电容3C 远小于电容1C 、2C ,所以电容1C 、2C 对振荡器的振荡频率影响不大,因此可以通过调节3C 调节振荡频率;
(2)由于反馈回路的反馈系数仅由1C 与2C 的比值决定,所以调节振荡频率不会影响反馈系数;
(3)由于晶体管的极间电容与1C 、2C 并联,因此极间电容的变化对振荡频率的影响很小;
(4)由(2-5-4)和(2-5-5)可知,当通过调节3C 调节振荡频率时,负载电阻L R 将随之改变,导致放大器的增益变化,因此调节频率时有可能因环路增益不足而停振,故克拉泼电路主要用于固定频率振荡器或波段覆盖系数较小的可变频率振荡器。
2.6 西勒振荡电路
VT
L
R e
C b
R b1
R c
V CC
L
C 3 C 1
C 2
C be
C ce
VT
C 4
(a ) 原理电路 (b ) 交流等效电路
C
C 3
C 1 C 2
R b2
如图 2.6.1 所示,其中(a )为西勒振荡电路实际电路,(b )为其高频等效电路。
西勒电路与克拉泼电路的不同点仅在于电感L 两端并联了一个可变电容C 4,而C 3为固定值的电容器,且满足C 1、C 2远大于C 3,C 1、C 2远大于C 4,所以其回路
的总等效电容为
4343
23121321C C C C C C C C C C C C C +≈+++= (2-6-1) 所以振荡频率为
(2-6-2)
接入系数为
(2-6-3)
等效到晶体管ce 两端的负载电阻为
(2-6-4)
可见,P 与4C 无关,即当调节4C 来改变振荡频率时,P 不变。
所以改
变4C 的大小不会影响回路的接入系数,如果3C 固定,通过调节4C 来改变振荡频率,则晶体管c-e 端等效负载L R 在振荡频率变化时基本保持不变,从
而使在波段范围内的幅度平稳性大为改善,输出电压振幅稳定。
另外,因为频率是靠调节4C 来改变的,所以3C 不能选得过大,否则振荡频率主要由3C 和L 决定,因而将限制频率调节的范围。
西勒振荡电路之所以稳定度高,就是靠在电路中串有远小于1C 、2C 的3C 来实现的。
若增大3C ,该电路也就失去了频率稳定度高的优点。
反之,3C 选得太小,会使接入系数P 降低,振荡幅度变小。
图2.6.1 西勒振荡器
3 实验分析
3.1 MATLAB概述
MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合,意为矩阵工厂(矩阵实验室),是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用
软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++,JAVA的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用,此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序,用户直接进行下载就可以用。
3.2 MATLAB语句分析
在MATLAB中需要用到语句进行控制运算和绘图。
本次分析中,将对需要用到的MATLAB函数语句进行分析。
本实验中,最重要也最主要的函数语句是
Plot(x,y)
以x元素为横坐标值,y元素为纵坐标值绘制曲线。
而在实验中,为了方便各数值之间的对比,得出其差异性,则需要将不同的曲线图绘制在同一个窗口中。
实现其功能的语句为
Subplot(m,n,p)
subplot是将多个图画到一个平面上的工具。
其中,m表示是图排成m行,n 表示图排成n列,也就是整个figure中有n个图是排成一行的,一共m行,如果m=2就是表示2行图。
p表示图所在的位置,p=1表示从左到右从上到下的第一个位置。
要使振荡波形能够输出,根据前面所述的原理需要满足起振条件(2-2-2)。
只有在满足了起振条件后,振荡电路才能输出振荡波形。
因此,需要在绘制图形前加入条件语句,以判断是否起振。
MATLAB中,条件语句格式如下:If 逻辑表达式
语句组一
语句组二
end
If语句中,若逻辑表达式的值为真时,执行语句组一,执行完后跳转到end 后,执行后续语句。
若逻辑表达式的值为假时,执行语句二,执行完后同样跳转到end后,执行后续语句。
3.3 函数编写
判断是否满足起振条件,则有一个简单的逻辑程序。
其程序框图如下:
则电容三点式振荡电路的函数为
function colfw(c1q,c2q,lq,auo)
%对输入的数据进行参数计算
f=c1q/c2q;
%判断能否起振
if auo*f>1
%若能起振则进行图形绘制
%定义自变量与不变量
c1=0:c1q*2/1000:c1q*2;
l=lq; %定义因变量并绘制图形 f=c1./c2;
c=(c1.*c2)./(c1+c2);
ω =1./sqrt(c.*l);
subplot(321);
plot(c1,f);
xlabel('C1/F');
ylabel('|F|');
title('C1-|F|');
subplot(322);
plot(c1,ω );
xlabel('C1/F');
ylabel('ω /Hz');
title('C1-ω ');
%定义自变量与不变量
c1=c1q;
c2=0:c2q*2/1000:c2q*2;
l=lq;
%定义因变量并绘制图形
f=c1./c2;
c=(c1.*c2)./(c1+c2);
ω =1./sqrt(c.*l);
subplot(323);
plot(c2,f);
xlabel('C2/F');
ylabel('|F|');
title('C2-|F|');
subplot(324);
xlabel('C2/F');
ylabel('ω /Hz');
title('C2-ω ');
%定义自变量与不变量
c1=c1q;
c2=c2q;
l=0:lq*2/1000:lq*2;
%定义因变量并绘制图形
f=c1./c2;
c=(c1.*c2)./(c1+c2);
ω =1./sqrt(c.*l);
subplot(325);
plot(l,f);
电感三点式振荡器的函数编写为function harfw(l1q,l2q,cq,m,auo) %对输入的数据进行参数计算
f=(l2q+m)/(l1q+m);%判断能否起振
if auo*f>1
%若能起振则进行图形绘制
%定义自变量与不变量
l1=0:l1q*2/1000:l1q*2;
l2=l2q;
c=cq;
%定义因变量并绘制图形
f=(l2+m)./(l1+m);
l=l1+l2+2*m;
ω =1./sqrt(c.*l);
plot(l1,f);
xlabel('L1/H');
ylabel('|F|');
title('L1-|F|');
subplot(322);
plot(l1,ω );
xlabel('L1/H');
ylabel('ω /Hz');
title('L1-ω ');
%定义自变量与不变量
l1=l1q;
l2=0:l2q*2/1000:l2q*2; c=cq;
%定义因变量并绘制图形
f=(l2+m)./(l1+m);
l=l1+l2+2*m;
ω =1./sqrt(c.*l);
subplot(323);
plot(l2,f);
xlabel('L2/H');
ylabel('|F|');
title('L2-|F|');
subplot(324);
plot(l2,ω );
xlabel('L2/H');
ylabel('ω /Hz');
title('L2-ω ');
%定义自变量与不变量
l1=l1q;
l2=l2q;
c=0:cq*2/1000:cq*2;
%定义因变量并绘制图形
f=(l2+m)./(l1+m);
l=l1+l2+2*m;
ω =1./sqrt(c.*l);
subplot(325);
plot(c,f);
xlabel('C/F');
ylabel('|F|');
title('C-|F|');
subplot(326);
plot(c,ω );
xlabel('C/F');
ylabel('ω /Hz');
title('C-ω ');
else
%若不能起振,则输出“不满足条件”
disp('Does not meet the conditions.'); End
克拉泼电路函数的编写如下:
function clafw(c1q,c2q,c3q,lq,auo)
%对输入的数据进行参数计算
f=c1q/c2q;
%判断能否起振
if auo*f>1
%若能起振则进行图形绘制
%定义自变量与不变量
c1=0:c1q*2/1000:c1q*2; c2=c2q;
c3=c3q;
l=lq;
%定义因变量并绘制图形
f=c1./c2;
c=c3;
ω =1./sqrt(c.*l);
subplot(421);
plot(c1,f);
xlabel('C1/F');
ylabel('|F|');
title('C1-|F|');
subplot(422);
plot(c1,ω );
xlabel('C1/F');
ylabel('ω /Hz');
title('C1-ω ');
%定义自变量与不变量
c1=c1q;
c2=0:c2q*2/1000:c2q*2; c3=c3q;
l=lq;
%定义因变量并绘制图形
f=c1./c2;
c=c3;
ω =1./sqrt(c.*l);
subplot(423);
plot(c2,f);
xlabel('C2/F');
ylabel('|F|');
title('C2-|F|');
subplot(424);
plot(c2,ω );
xlabel('C2/F');
ylabel('ω /Hz');
title('C2-ω '); %定义自变量与不变量
c1=c1q;
c2=c2q;
c3=c3q;
l=0:lq*2/1000:lq*2; %定义因变量并绘制图形 f=c1./c2;
c=c3;
ω =1./sqrt(c.*l); subplot(425);
plot(l,f);
xlabel('L/H');
ylabel('|F|');
title('L-|F|');
subplot(426);
plot(l,ω );
xlabel('L/H');
ylabel('ω /Hz');
title('L-ω ');
%定义自变量与不变量
c1=c1q;
c2=c2q;
c3=0:c3q*2/1000:c3q*2;
l=lq;
%定义因变量并绘制图形
f=c1./c2;
c=c3;
ω =1./sqrt(c.*l);
subplot(427);
plot(c3,f);
xlabel('C3/F');
ylabel('|F|');
title('C3-|F|');
subplot(428);
plot(c3,ω );
xlabel('C3/F');
ylabel('ω /Hz');
title('C3-ω ');
else
%若不能起振,则输出“不满足条件”
disp('Does not meet the conditions.'); End
西勒振荡电路的函数编写如下:
function seifw(c1q,c2q,c3q,c4q,lq,auo)
%对输入的数据进行参数计算
f=c1q/c2q;
%判断能否起振
if auo*f>1
%若能起振则进行图形绘制
%定义自变量与不变量
c1=0:c1q*2/1000:c1q*2; c2=c2q;
c3=c3q;
c4=c4q;
l=lq;
%定义因变量并绘制图形
f=c1./c2;
c=c3+c4;
ω =1./sqrt(c.*l);
subplot(521);
plot(c1,f);
xlabel('C1/F');
ylabel('|F|');
title('C1-|F|');
subplot(522);
plot(c1,ω );
xlabel('C1/F');
ylabel('ω /Hz');
title('C1-ω ');
%定义自变量与不变量
c1=c1q;
c2=0:c2q*2/1000:c2q*2; c3=c3q;
c4=c4q;
l=lq;
%定义因变量并绘制图形
f=c1./c2;
c=c3+c4;
ω =1./sqrt(c.*l); subplot(523);
plot(c2,f);
xlabel('C2/F');
ylabel('|F|');
title('C2-|F|');
subplot(524);
plot(c2,ω );
xlabel('C2/F');
ylabel('ω /Hz');
title('C2-ω '); %定义自变量与不变量
c1=c1q;
c2=c2q;
c3=c3q;
c4=c4q;
l=0:lq*2/1000:lq*2; %定义因变量并绘制图形 f=c1./c2;
c=c3+c4;
ω =1./sqrt(c.*l); subplot(525);
plot(l,f);
xlabel('L/H');
ylabel('|F|');
title('L-|F|');
subplot(526);
plot(l,ω );
xlabel('L/H');
ylabel('ω /Hz');
title('L-ω ');
%定义自变量与不变量
c1=c1q;
c2=c2q;
c3=0:c3q*2/1000:c3q*2; c4=c4q;
l=lq;
%定义因变量并绘制图形
f=c1./c2;
c=c3+c4;
ω =1./sqrt(c.*l);
subplot(527);
plot(c3,f);
xlabel('C3/F');
ylabel('|F|');
title('C3-|F|');
subplot(528);
plot(c3,ω );
xlabel('C3/F');
ylabel('ω /Hz');
title('C3-ω ');
%定义自变量与不变量
c1=c1q;
c2=c2q;
c3=c3q;
c4=0:c4q*2/1000:c4q*2; l=lq;
%定义因变量并绘制图形
f=c1./c2;
c=c3+c4;
ω =1./sqrt(c.*l);
subplot(529);
plot(c4,f);
xlabel('C4/F');
ylabel('|F|');
title('C4-|F|');
subplot(5,2,10);
plot(c4,ω );
xlabel('C4/F');
ylabel('ω /Hz');
title('C4-ω ');
else
%若不能起振,则输出“不满足条件”
disp('Does not meet the conditions.');
End
4 实验结果
4.1 电容三点式振荡电路
输入数值如下,
colfw(100*10^(-12),300*10^(-12),50*10^(-6),0.0000000001) 结果显示为
图 4.1.1
说明不满足起振条件。
修改函数中的Auo为50。
则在matlab中输入
colfw(100*10^(-12),300*10^(-12),50*10^(-6),50)
显示结果为
图 4.1.2
4.2 电感三点式振荡电路
输入数值
harfw(100*10^(-6),300*10^(-6),50*10^(-12),50,0.00001) 显示结果为
图 4.2.1
说明输入的数值不满足起振条件。
输入数值
harfw(100*10^(-6),300*10^(-6),50*10^(-12),50,1)
满足起振条件,结果显示为
图 4.2.2
4.3 克拉泼振荡电路
当输入数值不满足起振条件时,输出结果为
图 4.3.1
当输入数值为
clafw(51*10^(-12),3300*10^(-12),12*10^(-12),0.5*10^(-6),2000) 输出结果为
图 4.3.2
4.4 西勒振荡电路
当输入数值不满足起振条件时,输出结果为
图 4.4.1
当输入数值
seifw(51*10^(-12),3300*10^(-12),12*10^(-12),12*10^(-12),0.5*10^(-6),2000)
结果显示为
图 4.4.2
5 实验总结
5.1 电容三点式振荡电路
电容三点式振荡电路中,电路满足起振条件时,得到图 4.1.2的结果。
根据曲线得到如下结论:
(1)在其他数值不变的情况下,反馈系数|F|随1C的增大而呈线性减小,角频率ω 随1C的增大而减小。
(2)在其他数值不变的情况下,反馈系数F和角频率ω均随2C的增大而减小,与1C不同的是2C的反馈系数的减小并非线性。
(3)在其他数值不变的情况下,反馈系数F并不会受到L的改变而发生改变。
角频率ω 随着电感L的增大而减小。
5.2 电感三点式振荡电路
当电路满足起振条件时,得到图4.2.2的结果。
根据曲线得到如下结论:
(1)在其他数值不变的情况下,反馈系数F和角频率ω 均随L1的增大而呈线性减小。
(2)在其他数值不变的情况下,反馈系数F随L2的增大而线性增大,角频率ω 随L2的增大而线性减小。
(3)在其他数值不变的情况下,反馈系数F不受电容C影响,角频率ω 随电容C的增大而减小。
5.3 克拉泼振荡电路
当电路满足起振条件时,得到图4.3.2的结果。
根据曲线得到如下结论:
(1)在其他数值不变的情况下,反馈系数F随1C的增大而线性增大,角频率ω 不受1C影响。
(2)在其他数值不变的情况下,反馈系数F随2C的增大而减小,角频率ω 不受2C影响。
(3)在其他数值不变的情况下,反馈系数F不受电感L影响,角频率ω 随
电感L的增大而减小。
(4)在其他数值不变的情况下,反馈系数F不受电容3C影响,角频率ω 随电容3C的增大而减小。
5.4 西勒振荡电路
当电路满足起振条件时,得到图4.4.2的结果。
根据曲线得到如下结论:
(1)在其他数值不变的情况下,反馈系数F随1C的增大而线性增大,角频率ω 不受1C影响。
(2)在其他数值不变的情况下,反馈系数F随2C的增大而减小,角频率ω 不受2C影响。
(3)在其他数值不变的情况下,反馈系数F不受电感L影响,角频率ω 随电感L的增大而减小。
(4)在其他数值不变的情况下,反馈系数F不受电容3C影响,角频率ω 随电容3C的增大而减小。
(5)在其他数值不变的情况下,反馈系数F不受电容4C影响,角频率ω 随电容4C的增大而减小。
5.5 各电路的对比
由实验结果得出了各振荡电路元件参数对其电路的反馈系数和角频率的影响。
电容三点式振荡电路因反馈系数与回路电容有关,如果用改变回路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。
电容三点式振荡电路便于用改变电容的方法来调整振荡频率,而不会影响到反馈系数。
克拉泼振荡电路的振荡频率几乎与1C、2C无关,通过改变3C来改变电路的角频率。
西勒振荡电路中,如果3C的数值固定,则可以通过调节4C来改变振荡频率。
通过对以上几种电路的分析,可以看出:
(1)电容三点式振荡器:波形好,频率稳定性好,但调频不方便;(2)电感三点式振荡器:容易起振,调频方便,但波形失真较大;(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。
6 参考文献
[1]《电子线路设计·实验·测试》,第三版,谢自美主编,华中科技大学出版社
[2]《高频电子线路实验与课程设计》,杨翠娥主编,哈尔滨工程大学出版社
[3]《高频电路设计与制作》,何中庸译,科学出版社。