高频课程设计_(LC正弦波振荡器)(12页).doc

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1、-高频课程设计_(LC正弦波振荡器)-第 9 页高频电子线路课程设计报告设计题目：LC正弦波振荡器专业班级学 号学生姓名指导教师教师评分目录一、设计任务与要求.1二、总体方案.1三、设计内容.43.1 LC振荡电路工作原理.4构成振荡器的条件.43.1.2 由正反馈的观点来决定振荡的条件.43.1.3 振荡器平衡和稳定条件.53.1.4 LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准.63.1.5 西勒电路工作原理.7仿真结果与分析.7各种条件下仿真波形图.7 3.2.2 参数计算10四、电路制作和调试.11 4.1 元器件清单及参数.11五、总结.12六、主要参考文13LC正弦波振荡器的设计一、 设计

2、任务与要求：通过LC正弦波振荡器的设计进一步巩固高频电子线路的相关知识，并在设计制作的过程中运用并熟悉multisim10电子仿真软件，在实践的过程中培养我们发现问题，并利用所学知识或利用一切可以利用的资源解决问题的能力，掌握振荡器的工作原理知识，设计一个LC正弦波振荡器，要求该电路输出稳定的正弦波信号，输出频率可调范围为10M20MHZ。二、 总体设计方案：LC振荡电路采用三端式振荡，其中包括电感反馈式哈特莱振荡器、电容反馈式克拉泼振荡器、改进型电容反馈式西勒振荡器。方案一：电感反馈式三端振荡器哈特莱振荡器Rb1ReLVTCbCeCL1L2VTL1L2CVCCRb2(a) 原理电路(b) 交

3、流等效电路哈特莱振荡器其振荡频率为f=,式中L=+2M。优点：由于L1与L2之间有互感存在，所以比较容易起振。其次是改变回路电容来调整频率时，基本上不影响电路的反馈系数，比较方便。主要缺点：与电容反馈振荡电路相比，其振荡波形不够好。这是因为反馈支路为感性支路，对高次谐波成高阻抗，故对于LC回路中高次谐波反馈较强，波形失真较大。其次是当工作频率较高时，由于L1和L2上的分布电容和晶体管的极间电容均并联于L1与L2两端，这样反馈系数F随频率变化而改变。工作频率越高，分布参数的影响越严重，甚至可能使F减小到满足不了起振条件。方案二：电容反馈式三端振荡器考毕兹振荡器LLcL（a）原理电路（b）交流等效

4、电路bce其中：反馈系数F的表达式不考虑各极间电容的影响，这时谐振回路的总电容量C为C1、C2的串联，即振荡频率的近似为优点：输出波形好，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，输出的谐波分量减小，波形更加接近于正弦波。其次，该电路中的不稳定电容都是与该电路并联的，因此适当加大回路电容量，就可以减弱不稳定因素对振荡频率的影响，从而提高了频率稳定度缺点：调节C1、C2改变频率时，反馈系数也改变。由于极间电容对反馈振荡器的回路电抗均有影响，所以对振荡器频率也会有影响。克拉泼振荡器图(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

5、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，C3C3,C4 ;C1/C2=1/81/2取C1=200PF,C2=510PFCb的确定：Cb提供交流等效通路，即Cb交流等效分析短路，故Cb取。四、电路制作与调试4.1 元器件清单及参数数量描述参考标识封装类型1RESISTOR, 15kRb1Carbon Film1RESISTOR, 5kRb2Carbon Film1CAPACITOR, 10nFCb1RESISTOR, 1kReCarbon Film1RESISTOR, 3kRcCarbon Film1POWER_SOURCES, VCCVCCGen

6、eric1CAPACITOR, 200pFC11CAPACITOR, 510pFC21POWER_SOURCES, GROUND0Generic1CAPACITOR, 50pFC31INDUCTOR, 1uHL11VARIABLE_CAPACITOR, 240pFC41BJTNPNQ1GenericTO-92仪表：频率计、示波器、探针五、总结本次设计要求是设计一个LC正弦波振荡器，根据现在所掌握的相关知识，有两大类可以选择：一是采用电感反馈式三端振荡器（哈特莱振荡器）；二是采用电容反馈三段式振荡器（考毕兹振荡器）。但是由于电感反馈式三端振荡器输出波形失真比较大，所以倾向于选择电容反馈式三端振荡

7、器，并在考虑考毕兹振荡器缺点的基础上对其进行了改进，即为：克拉泼振荡器。而后又对克拉泼振荡器的优缺点进行了分析，并在分析的基础上，又加以改进，得出了最终方案：西勒振荡器。根据西勒振荡器的原理图，我在mutisim10仿真软件上画出了其原理图，并根据设计要求，适当选择了元器件，然后计算出各元器件的参数，随后进行仿真调试，得出最终波形数据。经检测，符合设计要求。建议另外需要注意的是：西勒电路中C3的大小对电路的性能有很大的影响，因为频率调节是靠改变C4实现的，所以C3不能选择太大，否则频率就主要由C3和L决定，因而限制了频率的可调范围。同时，C3过大也不利于消除C0和Ci对频率稳定的影响。反之，C3选择过小，介入系数P就会降低，振荡幅度就会比较小。因此在设计时应特别注意C3的取值.六、主要参考文献【1】张肃文.高频电子线路第五版北京：高等教育出版社【2】王连英.基于multisim10的电子仿真实验与设计北京：北京邮电大学出版社【3】郭云林、陈松.通信电子电路设计武汉：华中科技大学出版社3汪建.电路理论基础（上、下册）.华中科技大学出版社.20024孙玉凯.项绮明.教你看懂模拟实用电路.电子工业出版社.2009