正弦波振荡器的仿真设计.pdf-资料库

humihappy-2828165-4744300845373652197.pdf-第1页.png

第1页 / 共7页

humihappy-2828165-4744300845373652197.pdf-第2页.png

第2页 / 共7页

humihappy-2828165-4744300845373652197.pdf-第3页.png

第3页 / 共7页

humihappy-2828165-4744300845373652197.pdf-第4页.png

第4页 / 共7页

humihappy-2828165-4744300845373652197.pdf-第5页.png

第5页 / 共7页

humihappy-2828165-4744300845373652197.pdf-第6页.png

第6页 / 共7页

humihappy-2828165-4744300845373652197.pdf-第7页.png

第7页 / 共7页

正弦波振荡器的设计班级：010891 学号：01089013 姓名：胡秘一．关于振荡器定义：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。振荡器的组成：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 f0 能通过，使振荡器产生单一频率的输出。振荡器的分类：振荡器的种类很多，根据工作原理可以分为反馈型振荡器和负阻型振荡器；根据所产生的波形可以分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器；根据选频网络所采用的器件可以分为 LC 振荡器、晶体振荡器、RC 振荡器等。振荡器振荡的条件：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 Uf 和输入电压 Ui 要相等，这是振幅平衡条件。二是 Uf 和 U 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。二、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 K(S)为开环放大器的电压放大倍数： F(S)为反馈网络的电压反馈系数：为闭环电压放大倍数：在振荡开始时，由于激励信号较弱，输出电压的振幅则比较小，此后经过不断放大与反馈循环，输出幅度开始逐渐增大，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：因此起振的振幅条件是：起振的相位条件是：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。 )()()(KSUSUSio)()()('SUSUSFoi)(SAf)()(K1)(K)()()(SFSSsUsUSAiofoUoU1)(jT1K..FnFF2f'

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，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：根据设计指标,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，因为在谐振频率上振荡器的反震荡，放大器的环路增益应该等于 1，即馈系数为所以维持振荡所需的电压增益应该是： 2CLC11KF21CCF12CCK

电容三点式振荡器的谐振频率为三、本题选用改进的电容三点式振荡器——西勒振荡器西勒振荡器电路简单，易起振。与电感三点式振荡器比较，它具有频率稳定度高、振荡频率高、输出波形好、改变电容 C 调节频率是不影响反馈系数等优点，因此西勒振荡器比电感三点式振荡器更广泛的应用在宽波段、频率可调的场合。 3.1 电路组成及器件选择该西勒振荡器电路由放大器电路、选频网络、反馈网络三部分组成，如下图：放大器电路及晶体三极管 V、高频扼流圈 ZL、高频旁置电路 Ce、集电极偏置电路电阻 R1、基极偏执电路 R3 组成。放大器可选用有源器件如电子管、晶体管等，本设计采用晶体三极管 V 作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 并联谐振电路，由 C1、C2、C3、 L、C4 组成，要求 C1>C3;C2>C4. 反馈网络是将输出信号送回到输入端的电容分压式正反馈网络，C2 和 Cb 构成正反馈。 3.2、各部分设计及原理分析（1）放大器电路放大器电路由晶体三极管 V、高频扼流圈 ZL、高频旁置电路 Ce、集电极偏置电路电阻 R1、基极偏执电路 R3 组成。如下图所示： 212121CCCCLfo

图.放大器电路放大器能对振荡器输入端所加入的输入信号给予放大，使输出信号保持一定的数值。（2）、选频网络选频网络用来决定振荡频率，由 C1、C2、C3、L、C4 组成，如下图，本选频网络设计采用 LC 并联谐振电路，因为 C1>>C3;C2>>C4.所以振荡频率为： 03411()LCLCC43430111111iCCCCCCCCC

振荡器在接通电源的一瞬间，晶体管会产生一个从零到某一数值的电流阶跃，该电流阶跃的成分十分丰富，选频网络会选出满足正反馈的频率再经过正反馈建立信号。 3.3 参数选择通过以上分析可知，本设计满足振荡器的起振条件和平衡条件，振荡器的另外一个重要指标则是频率稳定度，因此在本次设计中各器件参数的选择必须满足频率稳定度的要求。（1）、振荡回路参数 L 和 C。L 和 C 如有变化，必然引起振荡频率的变化，为了维持 L 和 C 的数值不变，首先应该选择选取标准性高，不易发生形变的元件；其次，营尽量维持振荡器的环境恒定。为了满足谐振要求，各器件的实际值为： C1=1000pF,C2=0.033uF,C3=47pF,C4=470pF,L=1mL，满足 C1>>C3 和 C2>>C3，振荡角频率 =500rad/s,振荡频率则为：f=25KHZ。（2）、回路电阻 r.r 是由振荡器的负载决定的，负载大时，r 大；负载小时，r 小。当负载变化时，振荡频率也随之变化。为了减小 r 的影响，要求振荡器的负载必须小且稳定不变。（3）、有源器件的参数。采用晶体管作为有源器件时，其极间电容定将影响频率稳定度，在设计电路时应尽可能的减小晶体管和回路之间的耦合。另外应选择 f>(3-10)fmax,fmax 为振荡器最高频率。晶体管应工作在放大区，工作电流 Ic 过大过小，对振荡器的性能都会有影响。实践证明，三极管振荡器工作电流 Ic 应控制在 1-5mA 比较合适。（4）其他参数。高频扼流圈 ZL=22mH,高频旁置电容 Ce=0.68uF，集电极偏执电阻，基极偏置电阻，射极偏置电阻。 3.4、实验仿真结果根据如下电路原理图，在仿真软件 Multisim10.0 中绘制电路图并进行仿真实验。 115Rk25.1Rk32Rk

得到的仿真结果如下图所示：由仿真结果知，此电路输出为正弦波，但波形有一定失真。 3.5 结论由实验仿真结果可知，西勒振荡器最终输出结果为一正弦波，由于存在元器件噪声的影响等因素的影响，输出波形发生了失真。振荡器的频率稳定度是一个及其重要的性能指标，例如通信系统中频率不稳定会影响通信的可靠性。通常元器件的内部噪声会影响振荡器的稳定度，因此会造成一定程度的失真。因此在器件选择上，要选取参数稳定的元器件，以提高振荡器的频率稳定性。

资料库

正弦波振荡器的仿真设计.pdf

相关推荐

课程资源

热门标签

最新资料