西勒正弦波振荡器

目录

摘要 (2)

1 正弦波振荡器简介 (3)

2 电路方案论证 (4)

2.1 系统总体设计方案 (4)

2.2 各模块电路方案论证 (6)

3 整体电路 (10)

4 焊接与调试 (11)

5 心得体会 (13)

参考文献 (14)

附录：元件清单 (15)

摘要

在信息时代飞速发展的今天，对信息的获取、传输与处理的方法越来越受到人们的重视，信息科学技术已成为21世纪国际社会和世界经济发展新的强大推动力。信息作为一种资源，只有通过广泛地传播与交换，促进人们交流与合作，才能创造和产生出巨大的经济效益。信息的传播与交换式依靠各通信系统实现的。

本课程设计要求设计一个改进型电容三点式正弦波振荡器，即西勒振荡器。系统由三个部分组成：西勒振荡器、射极跟随器和电压放大电路。西勒振荡器用于产生正弦波；射极跟随器作为缓冲级，减弱后级对前级的影响；为打到输出电压指标，加一级电压放大。

关键词：西勒振荡器、射极跟随器、电压放大电路

1 正弦波振荡器简介

正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅值不变的正弦波输出。本设计采用的是改进型电容三点式振荡器，即西勒振荡器。其具有输出波形好、工作频率高、改变C调节频率时不影响反馈系数等优点，适用于波段宽、频率可调的场合。

正弦波振荡器广泛应用于各种电子设备中，特别是在通信设备中起到重要作用。它是无线电发送部分的心脏部分，也是超外差接收机的重要部分；各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，核心部分都离不开正弦波振荡器；并在自动控制装置和医疗设备等许多技术领域也得到了广泛的应用。

西勒振荡器由起能量控制作用的放大器、将输出信号送回到输入端的正反馈网络以及决定振荡频率的选频回路组成。没有输入信号，而是由本身的正反馈信号代替。当振荡器接通电源后，即开始有瞬变电流产生，经不断的对它进行放大、选频、反馈、再放大等多次循环，最终形成自激振荡，把输入信号的一部分送回输入端做输入信号，从而就产生了一定频率输出的正弦波信号输出。

综上所述，本设计在现实生产和生活中具有非常重要的实际意义。

2 电路方案论证

2.1 系统总体设计方案

2.1.1 三点式振荡器构成法则

三点式振荡器即LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路，除晶体管外的三个电抗元件X1,X2,X3，如图2.1。它们构成了决定振荡频率的并联谐振回路，同时也构成了正反馈所需的反馈网络，为此三者必须满足一定的关系。根据谐振回路的性质，谐振时应为纯电阻性，因而有

X1+X2+X3=0

图2.1 三点式电抗图

所以回路中的三个电抗元件不能同时为感抗或容抗，必须由两种不同性质的电抗元件构成。其构成法则为：与晶体管发射级相连的两个电抗元件必须是同性质的，而不与发射极相连的另一阻抗和它们性质相反。

2.1.2 电路组成及器件选择

该西勒振荡器是由放大电路器电路、选频网络、反馈网络三部分组成的其等效电路如图2.2。

图2.2 西勒振荡器交流等效电路该电路振幅起振条件：AF>1

相位起振条件：2

A F n

ϕϕπ

+=

振幅平衡条件：AF=1

相位平衡条件：2

A F n

ϕϕπ

+=

放大电路是由晶体管、高频扼流圈（此处用电阻可等效代替）、高频旁置电容集电极偏置电阻、基极偏置电阻、射极偏置电阻组成。放大器可选用有源器件如电子管、晶体管等，本设计选用晶体管最为能量控制的放大器。

选频网络用来决定振荡频率，本设计采用LC并联振荡回路，由C1、C2、C3、C4、L1组成，要求C1>>C3，C2>>C3。

反馈网络是将输出信号送回输入端的电容分压式正反馈网络，C2和C5构成正反馈。

2.1.3 总系统框图

根据设计要求，要有缓冲级，输出电压>1V，系统的组成框图如图2.3所示：

图2.3西勒振荡器系统框图

2.2 各模块电路方案论证

2.2.1 振荡电路

西勒振荡器的振荡电路的主要特点，就是与电感L并联一可变电容，图中C3<

图2.4 振荡电路

根据要求，有振荡器的振荡频率为

f =

=6MHz

34C C C ∑≈+

为了满足谐振要求，各器件实际取值为C1=120pF ，C2=330PF ，C3=100PF

C4=0~30PF ，L=10mH ，满足C1>>C3,C2>>C3，并通过改变C4的值可以微调振荡频率。

偏置电阻的取值方法：一般取Ic=2mA ，若Re=1K ，Ve=2V ，Vb=2.7V ，在基

极偏置电路中，需有基极电流10倍左右的电流流动，可算出R4=3.3K ，R3+R5=11K ，晶体管工作状态最好。R2起到扼流圈的作用。

2.2.2 射极跟随器电路

射极跟随器是典型的共集电极电路，该电路具有：电压增益几乎为1；输入阻抗高；输出阻抗低；失真系数低等特点，其电路如图2.5所示。

在电路中，射级跟随器一般做缓冲级及隔离级。因为，电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是，提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证。

为了获得最好的输出效果，通常情况下，取Vce 为电源电压的一半比较好。为此，我们取R b1=R b2 ，则V BQ =2.5V ，V EQ = V BQ —V BE =1.8V 。在使用带有发射极负载电阻R E 的射极跟随器的情况下，若无信号的发射极电流I E 比最大输出电流小时，则输出波形的负侧就会被切去，所以取I E =10mA ，从而确定R E 为68Ω。通常，在基极偏置电路中，需有基极电流10倍左右的电流流动，故我们取R b1=R b2 =3.3K,此时在R b1和R b2中流动的电路为0.75mA,符合电路要求。