改進(jìn)LC三點電容振蕩器

1、 高頻電子線路課程設(shè)計 高頻電子線路課程設(shè)計報告題 目： 改進(jìn)型電容三點式震蕩電路 院 系：培黎工程技術(shù)學(xué)院電子工程系專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級： 電信111本 姓 名： 李璽 學(xué) 號： 20110602050108 指導(dǎo)教師： 趙宇杰 報告成績： 2013年12月20日目 錄一、摘要-3二、LC震蕩電路基本原理-42.1 振蕩器的概述-42.2 振蕩器組成原則-42.3改進(jìn)式電容三點式震蕩電路則-5三、設(shè)計過程-63.1克拉潑振蕩器的起振條件-63.2克拉潑振蕩器的振蕩頻率-73.3克拉潑振蕩器的電容參數(shù)影響-8四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果-94.1 克拉潑仿真電路-94.2 仿真電路輸出振

2、蕩波-9五、所用儀器-14六、課程設(shè)計心得體會-15七、參考文獻(xiàn)-17摘要:振蕩器的種類很多，適用的范圍也不相同，但它們的基本原理都是相同的，都由放大器和選頻網(wǎng)絡(luò)組成，都要滿足起振，平衡和穩(wěn)定條件。本次課程設(shè)計要求振蕩器的輸出頻率為10Mhz，屬于高頻范圍。所以選擇LC振蕩器作為參考對象，再考慮輸出頻率和振幅的穩(wěn)定性，最終選擇了克拉潑振蕩器。通過ORCAD的設(shè)計與仿真，Protel繪制PCB版圖，得到了與理論值比較相近的結(jié)果，這表明電路的原理設(shè)計是比較成功的，本次課程設(shè)計也是比較成功的。 關(guān)鍵詞：平衡條件；克拉潑振蕩器；Protel仿真二 基本原理電路2.1 振蕩器的概述在電子線路中，除了要有

3、對各種電信號進(jìn)行放大的電子線路外，還需要有在沒有激勵信號的情況下產(chǎn)生周期性振蕩信號的電子線路，這種電子線路就是振蕩器。振蕩器是一種能量轉(zhuǎn)換器，它不需要外部激勵就能自動地將直流電源共給的功率轉(zhuǎn)換為制定頻率和振幅的交流信號功率輸出。振蕩器一般由晶體管等有源器件和某種具有選頻能力的無源網(wǎng)絡(luò)組成。振蕩器的種類很多，根據(jù)工作原理可分為反饋型振蕩器和負(fù)阻型振蕩器，根據(jù)所產(chǎn)生的波形可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器；根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)可分為LC振蕩器晶體振蕩器RC振蕩器等2.2 振蕩器組成原則 三點震蕩器一般形式振蕩器的三極分別與回路的三點相連接，故稱三點式振蕩器。設(shè)：、為純電抗元件=-=-=-負(fù)號表示產(chǎn)生180

4、o相移，與Vbe和Vce間的180o相移合成為360o相移，滿足正反饋條件。為此，Xce與Xeb必為同名電抗，而Xcb須是Xce與Xeb的異名電抗。2.3改進(jìn)式電容三點式震蕩電路 (a) 實際電路 (b)交流通路圖2-2 克拉潑振蕩器原理圖圖1（a）和（b）分別是克拉潑振蕩器的實際電路和相應(yīng)的交流通路。由圖3-2（a）可知，克拉潑電路與電容三點式電路的差別，僅在回路中多加一個與、相串聯(lián)的電容。通常取值較小，滿足，回路總電容主要取決于。而回路中的不穩(wěn)定電容主要是三極管的極間電容、，它們又都直接并接在、上，不影響值，結(jié)果是減小了這些不穩(wěn)定電容對振蕩頻率的影響，而且越小，這種影響就越小，環(huán)路增益就越

5、小，回路標(biāo)準(zhǔn)性就越高。實際情況下，克拉潑電路的頻穩(wěn)度大體上比電容三點式電路高一個量級，達(dá)。三 設(shè)計過程3.1克拉潑振蕩器的起振條件 （a）克拉潑電路 （b）開環(huán)電路圖3-3克拉潑電路及其開環(huán)電路在如圖（a）所示的克拉潑電路中，、的串聯(lián)支路呈感性，符合三點式電路的組成法則，即與發(fā)射極連接的為和，而不與發(fā)射極連接的為感性電抗。該電路滿足相位平衡條件。在處斷開，可以得到如圖（b）所示的開環(huán)電路。它的反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)保持不變，仍為，不同的僅是需要通過和的電容分壓網(wǎng)路折算到集電極上，折算后的數(shù)值為（或），其中。因此，該電路的振幅起振條件為其中，。3.2克拉潑振蕩器的振蕩頻率克拉潑振蕩電路是在電容三點式

6、振蕩電路的基礎(chǔ)上，采用和的串聯(lián)電路代替原來的而構(gòu)成的。由圖2-2（b）可知，在工作頻率上，與串聯(lián)支路應(yīng)等效為一個電感，和以及并接在，上的，只是整個回路電容的一部分，晶體管以部分接入的方式與回路聯(lián)接，這樣就減弱了晶體管與回路的耦合。由于，因而回路總電容近似等于，振蕩器的振蕩頻率為 顯然，管子的結(jié)電容對的影響是很小的，而且越小，結(jié)電容對振蕩頻率的影響就越小。但是，由于，只是整個振蕩回路的一部分，晶體管是以部分接入的方式與回路連接，減弱了晶體管與回路之間的耦合。而晶體管的電壓反饋系數(shù)為：。如果設(shè)回路L兩端的等效負(fù)載為，則折合到集電極回路作為集電極負(fù)載電阻: 為回路總阻抗反映到管子ce端的接入系數(shù)，其

7、值為 可見減小也減小，從而導(dǎo)致放大倍數(shù)下降，會影響起振條件。由于通過改變來改變振蕩頻率的同時會影響負(fù)載電阻變化，進(jìn)而影響振蕩器的性能，故克拉潑振蕩器不適合用作頻率可變振蕩器。3.3克拉潑振蕩器的電容參數(shù)影響如圖2-2（a）所示，在電容三點式振蕩電路中接入后，雖然振蕩器的反饋系數(shù)不變，但是接在兩端的電阻折算到振蕩管集基極間的數(shù)值（設(shè)為）減小，其值為 式中，是、和包括各極間電容在內(nèi)的總電容。因而，放大器的增益亦即環(huán)路增益將相應(yīng)減小。顯然，越小，環(huán)路增益就越小?？芍谶@種振蕩電路中，減小來可提高回路標(biāo)準(zhǔn)性。但取值過小，振蕩器就不會滿足振幅起振條件而停振。四 系統(tǒng)調(diào)試與波形4.1 克拉潑仿真電路如圖

8、所示電路圖與共基電容三點式振蕩器電路相比，在電感支路上串連一個電容。但它有以下特點：1、振蕩頻率改變不影響反饋系數(shù)：2、震蕩幅度比較穩(wěn)定：3、電路中為變電容，調(diào)整它可一定范圍內(nèi)調(diào)整震蕩頻率。但不能太小，否則導(dǎo)致停振，所以克拉潑振蕩器頻率覆蓋率較小，僅達(dá)1.2-1.4。為此，克拉潑振蕩器適合作固定頻率振蕩器。4.2 仿真電路輸出振蕩波克拉潑仿真電路改變后，震蕩波輸出如下所示：圖a圖b 圖c圖d圖e圖a：為0%，即=0pF；圖b: 為25%,即=7.5pF；圖c: 為50%,即=15pF；圖d: 為75%,即=22.5pF；圖e: 為100%,即=30pF；從以上震蕩波形可知，隨著的逐漸增大，震蕩

9、波逐漸穩(wěn)定。當(dāng)較小時，如圖a、圖b,震蕩波不太穩(wěn)定；當(dāng)較大時，如圖d 、圖e，震蕩波比較穩(wěn)定。因此，不能太小，一般應(yīng)較大些。從這些輸出的震蕩波可知：改進(jìn)后的電路波形比原本電容三點式振蕩器穩(wěn)定度高了很多，晶體管一部分接入形式與回路連接，接入系數(shù)p越小，耦合月弱，減弱了晶體管對回路的影響。五 所用儀器穩(wěn)壓電源數(shù)字式萬用表示波器高頻信號發(fā)生器六心得體會過一周的時間，終于順利的完成了此次課程設(shè)計，回顧這次課程設(shè)計的過程，感覺自己收獲了很多，同時也發(fā)現(xiàn)了自身存在一些問題，我發(fā)現(xiàn)了自己對書本上的知識掌握的不好，理解的程度也不夠。這次課程設(shè)計，通過查閱相關(guān)資料和對課本知識的仔細(xì)研究，使我對抽象的理論有了具體

10、的認(rèn)識，我掌握了電容三點式、改進(jìn)型電容三點式電路的原理以及優(yōu)缺點，熟悉了Protel軟件的使用和電路圖的仿真，以及改變參數(shù)時對仿真圖形進(jìn)行比較和分析。對于電路的設(shè)計過程我以為電容三點式振蕩器的設(shè)計很難，設(shè)計比較煩瑣，有靜態(tài)工作點的要求，各電阻、電容值的設(shè)計，還有好多要求，看起來十分復(fù)雜。后來通過查資料，才了解到先要計算好各電阻的值，再根據(jù)各電容的作用，確定電容的值，畫出電路圖，一切都會變得簡單。同樣，在這次課程設(shè)計中也遇到了不少問題，尤其是編輯公式時，操作不靈便，編輯好的文檔沒有及時保存，以至于從頭再來，浪費了很多時間。但吃一塹長一智，現(xiàn)在遇到這些問題，及時解決，以后再做這類事情就會多一點經(jīng)驗，就會少出一些類似問題。回顧起此課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。 七 參考文獻(xiàn)1、