電容三點(diǎn)式振蕩器

1、目錄摘要 2abstract 31.緒論 42 三點(diǎn)式電容振蕩器 52.1 反饋振蕩器的原理和分析 52.2 實(shí)驗(yàn)原理 62.3三極管2N2222的工作原理 83、仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 93.1組建仿真電路和調(diào)整電路靜態(tài)工作點(diǎn) 93.2測(cè)電路的振蕩頻率和幅度 103.3數(shù)據(jù)分析及仿真結(jié)果 123.4誤差分析 144、設(shè)計(jì)總結(jié) 155、心得體會(huì) 16參考文獻(xiàn) 17附錄： 18摘要隨著社會(huì)的發(fā)展，通訊工具在我們的生活中的作用越來(lái)越重要。通信工程專業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭也一定會(huì)更好，為了自己將來(lái)更好的適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，增強(qiáng)自己對(duì)知識(shí)的理解和對(duì)理論知識(shí)的把握，本次課程設(shè)計(jì)我準(zhǔn)備制作具有實(shí)用價(jià)值的電容反饋三點(diǎn)式振蕩器

2、。振蕩器簡(jiǎn)單地說(shuō)就是一個(gè)頻率源，一般用在鎖相環(huán)中能將直流電轉(zhuǎn)換為具有一定頻率交流電信號(hào)輸出的電子電路或裝置。詳細(xì)說(shuō)就是一個(gè)不需要外信號(hào)激勵(lì)、自身就可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能的裝置。一般分為正反饋和負(fù)阻型兩種。所謂“振蕩”，其涵義就暗指交流，振蕩器包含了一個(gè)從不振蕩到振蕩的過(guò)程和功能。能夠完成從直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)化，這樣的裝置就可以稱為“振蕩器”。關(guān)鍵字：振蕩器；頻率；反饋abstractWith the development of society, the communication tools in our life function more and more important.

3、 The momentum of development of communication engineering specialty also will be better, for your own future better adapt societys development, increase their understanding of knowledge and the grasp of theoretical knowledge, this course design I prepare to make practical capacitance SanDianShi osci

4、llator feedback. Oscillator is simply stated a frequency source, general use in PLL can convert to dc signal output has some frequency exchange of electronic circuit or device. Detailed is a dont need outside said signal can be incentives, itself could be transformed to dc power devices communicate.

5、 Generally divided into positive feedback and negative resistance type two kinds. The so-called oscillating, its meaning is alluding to exchange, oscillator includes a never oscillation to oscillation of process and function. Can completion from dc to ac power transformation, this device can be call

6、ed oscillator. key words：oscillator；frequency； retroaction1.緒論電容三點(diǎn)式振蕩器，也叫考畢茲振蕩器，是自激振蕩器的一種，這種電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出波形好。電容三點(diǎn)式振蕩器是自激振蕩器的一種，由串聯(lián)電容與電感回路及正反饋放大器組成。因振蕩回路兩串聯(lián)電容的三個(gè)端點(diǎn)與振蕩管三個(gè)管腳分別相接而得名。它的優(yōu)點(diǎn)是：反饋電壓取自電容，而電容對(duì)晶體管非線性特性產(chǎn)生的高次諧波呈現(xiàn)低阻抗，所有反饋電壓中高次諧波分量很小，因而輸出波形很好。其缺點(diǎn)是：反饋系數(shù)因與回路電容有關(guān)，如果用改變電容的方法來(lái)調(diào)整振蕩頻率，必將改變反饋系數(shù)，從而影響起振。為了提高穩(wěn)定度，需要

7、對(duì)電路作改進(jìn)，以減少晶體管極間電容的影響，可以通過(guò)采用減弱晶體管與回路之間耦合的方法，可以運(yùn)用西勒振蕩器。振蕩器是不需外信號(hào)激勵(lì)、自身將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的裝置。凡是可以完成這一目的的裝置都可以作為振蕩器。一個(gè)振蕩器必須包括三部分：放大器、正反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。放大器能對(duì)振蕩器輸入端所加的輸入信號(hào)予以放大使輸出信號(hào)保持恒定的數(shù)值。正反饋電路保證向振蕩器輸入端提供的反饋信號(hào)是相位相同的，只有這樣才能使振蕩維持下去。選頻網(wǎng)絡(luò)則只允許某個(gè)特定頻率 能通過(guò)，使振蕩器產(chǎn)生單一頻率的輸出。振蕩器能不能振蕩起來(lái)并維持穩(wěn)定的輸出是由以下兩個(gè)條件決定的；一個(gè)是反饋電壓 和輸入電壓 要相等，這是振幅平衡條件。

8、二是 和 必須相位相同，這是相位平衡條件，也就是說(shuō)必須保證是正反饋。一般情況下，振幅平衡條件往往容易做到，所以在判斷一個(gè)振蕩電路能否振蕩，主要是看它的相位平衡條件是否成立。振蕩器的用途十分廣泛，它是無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的心臟部分，也是超外差式接收機(jī)的主要部分各種電子測(cè)試儀器如信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字式頻率計(jì)等，其核心部分都離不開(kāi)正弦波振蕩器。功率振蕩器在工業(yè)方面(例如感應(yīng)加熱、介質(zhì)加熱等的用途也日益廣闊。2 三點(diǎn)式電容振蕩器2.1 反饋振蕩器的原理和分析反饋振蕩器原理方框圖如圖2.1所示。反饋型振蕩器是由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合環(huán)路，放大器通常是以某種選頻網(wǎng)絡(luò)（如振蕩回路）作負(fù)載，是一個(gè)調(diào)諧放大器。

9、圖1 反饋振蕩器方框圖為了能產(chǎn)生自激振蕩，必須有正反饋，即反饋到輸入端的自你好與放大器輸入端的信號(hào)相位相同。定義A（S）為開(kāi)環(huán)放大器的電壓放大倍數(shù)：F(S為反饋網(wǎng)絡(luò)的電壓反饋系數(shù)：為閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：在振蕩開(kāi)始時(shí)，由于激勵(lì)信號(hào)較弱，輸出電壓的振幅則比較小，此后經(jīng)過(guò)不斷放大與反饋循環(huán)，輸出幅度開(kāi)始逐漸增大，為了維持這一過(guò)程使輸出振幅不斷增加，應(yīng)使反饋回來(lái)的信號(hào)比輸入到放大器的信號(hào)大，即振蕩開(kāi)始時(shí)應(yīng)為增幅振蕩，即：因此起振的振幅條件是：起振的相位條件是：要使振蕩器起振必須同時(shí)滿足起振的振幅條件和相位條件。其中起振的相位條件即為正反饋條件。2.2 實(shí)驗(yàn)原理電容反饋的三點(diǎn)式振蕩器主要是通過(guò)電容反饋，所

10、以可減弱高次諧波的反饋，使振蕩產(chǎn)生的波形得到改善，且頻率穩(wěn)定度高，又適用于較高波段工作，目前已被廣泛的應(yīng)用于本振，調(diào)頻，VCD壓控振蕩器等高頻電路中。產(chǎn)生正弦振蕩的相位條件是由振蕩電路的結(jié)構(gòu)保證的，圖2（a）為電路原理圖，圖2（b）為其交流通路。圖2（a）電路原理圖圖2（b）交流通路由圖可知發(fā)射極與兩個(gè)同性質(zhì)電抗相連，集電極與基極間連接一個(gè)異性質(zhì)電抗，滿足了相位平衡條件。由此可求得電路的振蕩頻率為: （）式中，由于晶體管極間存在寄生電容，它們均與諧振回路并聯(lián)，會(huì)使震蕩頻率發(fā)生偏移，而且晶體管極間電容的大小會(huì)隨晶體管工作狀態(tài)變化而變化，這將引起震蕩頻率的不穩(wěn)定。為了減小晶體管極間電容的影響，可采

11、用改進(jìn)型電容三點(diǎn)式震蕩電路，即在諧振反饋電感支路中增加一個(gè)電容。其取值比較小，要求。則諧振回路的總電容量為： （）近似等于：由此可見(jiàn)，、對(duì)震蕩頻率的影響顯著減小，那么與、并接的晶體管極間電容的影響也就很小了，越小，震蕩頻率的穩(wěn)定度就越高。但諧振回路接入后，使晶體管輸出端（、）與回路的耦合減弱，晶體管的等效負(fù)載減小，放大器的放大倍數(shù)減小，振蕩器輸出幅度減小，如果過(guò)小，振蕩器因不滿足振幅起振條件而會(huì)停止震蕩。引起震蕩頻率不穩(wěn)定的原因還有諧振回路的參數(shù)隨時(shí)間、溫度和電源電壓的變化而變化、晶體管參數(shù)的不穩(wěn)定，以及振蕩器負(fù)載的變化等。為了得到穩(wěn)定的震蕩頻率，除選用高質(zhì)量的電路原件、采用直流穩(wěn)壓電源以及恒

12、溫等措施外，還應(yīng)提高震蕩回路的品質(zhì)因數(shù)值，因?yàn)橹翟酱?，相頻特性曲線在附近的斜率也越大，選頻特性就越好。2.3三極管2N2222的工作原理2N2222三極管是一種控制元件，主要用來(lái)控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流的控制，集電極電流會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流越大，集電極電流也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。的變化量與變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)（=/, 表示變化量。）

13、，三極管的放大倍數(shù)一般在幾十到幾百倍。三極管在放大信號(hào)時(shí)，首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 3、仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟3.1組建仿真電路和調(diào)整電路靜態(tài)工作點(diǎn)（1） 在電子平臺(tái)上組建仿真電路，如圖3所示，其中，需雙擊可變電容圖標(biāo)，將彈出的對(duì)話框中的“Key”欄設(shè)置成“B”；“Increment”欄改成1%；雙擊電位器圖標(biāo)，將彈出的對(duì)話框中的“Increment”欄也改成1%。圖3 仿真電路（2） 暫時(shí)斷開(kāi)反饋電容連線，調(diào)出虛擬萬(wàn)用表并聯(lián)在集電極電阻R4兩端，如圖4所示。開(kāi)啟仿真開(kāi)關(guān)，雙擊虛擬萬(wàn)用表圖標(biāo)，打開(kāi)它的放大面板，調(diào)整電位器的百分比，使萬(wàn)用表指示直流電壓在2V左右，即電路的靜態(tài)工

14、作點(diǎn)左右；測(cè)試完畢，恢復(fù)反饋電容連線；并刪除虛擬萬(wàn)用表。圖4 調(diào)整電路靜態(tài)工作點(diǎn)3.2測(cè)電路的振蕩頻率和幅度（1） 調(diào)出虛擬示波器接到電路的輸出端，如圖5所示。開(kāi)啟仿真開(kāi)關(guān)，雙擊虛擬示波器圖標(biāo)，從放大面板的屏幕上將看到電路的振蕩波形如圖6所示（放大面板各欄參數(shù)參照?qǐng)D6設(shè)置）；拉出屏幕左右角的兩讀數(shù)指針到圖6振蕩波形相鄰兩波形的波峰位置，可以從屏幕下方“Channel_A”列讀得振蕩波形的幅值為3.8V左右；同時(shí)可以從“T2-T1”行數(shù)據(jù)為241.715ns，即振蕩波形的周期約為0.24us左右，根據(jù)振蕩周期求出振蕩頻率，將它們填入表2中；圖5 虛擬示波器接到電路的輸出端圖6 振蕩波形假設(shè)為電路

15、圖中的C8。604.543.0704.763.5804.003.4表1 振蕩頻率和輸出電壓測(cè)試的值，將測(cè)得的振蕩波形頻率和幅度填入表中，并對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和討論。3.3數(shù)據(jù)分析及仿真結(jié)果（其中），可對(duì)振蕩頻率進(jìn)行理論計(jì)算。當(dāng)取80pF時(shí)， =2.2303 *1010=3.8079 MHz。仿真結(jié)果如下圖：圖6 =80pF時(shí)的振蕩波形當(dāng)取70pF時(shí)， =2.4088*1010=4.0060 MHz。仿真結(jié)果如下圖：圖7 =70pF時(shí)振蕩波形當(dāng)取60pF時(shí)， =2.6469*1010=4.1484 MHz。仿真結(jié)果如下圖：圖8 =60pF時(shí)振蕩波形由得到的仿真圖可知，當(dāng)取80pF時(shí)， “T2-T

16、1”行數(shù)據(jù)為226.415ns, 振蕩波形的周期約為0.22s左右。根據(jù)振蕩周期求出振蕩頻率,=1/T =1/0.22s =4.54MHz當(dāng)取70pF時(shí)， “T2-T1”行數(shù)據(jù)為211.321ns, 振蕩波形的周期約為0.21s左右。根據(jù)振蕩周期求出振蕩頻率,= 1/T =1/0.21s =4.76 MHz當(dāng)取60pF時(shí)， “T2-T1”行數(shù)據(jù)為256.604ns, 振蕩波形的周期約為0.25s左右。根據(jù)振蕩周期求出振蕩頻率,= 1/T =1/0.25s =4.00 MHz3.4誤差分析由表2與理論值對(duì)比發(fā)現(xiàn)仿真實(shí)驗(yàn)值和理論值間存在一定誤差，這可能是 由于計(jì)算過(guò)程中的計(jì)算誤差和實(shí)驗(yàn)仿真過(guò)程中的

17、仿真誤差造成的，對(duì)此我們可以提高計(jì)算和仿真精度，在滿足工程要求上盡量提高精度。4、設(shè)計(jì)總結(jié)在這個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們學(xué)會(huì)振蕩電路的一些基本內(nèi)容和基本理論知識(shí)。在設(shè)計(jì)電路元件參數(shù)的時(shí)候，首先要計(jì)算是否符合振蕩電路的起振條件和平衡條件。這分別包含振幅條件和相位條件。負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)是電容反饋三點(diǎn)式振蕩網(wǎng)絡(luò)中比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。負(fù)反饋使輸出起到與輸入相似的作用，使統(tǒng)偏差不斷增大，使系統(tǒng)振蕩，可以放大控制作用，維持振蕩電路所消耗的能量。5、心得體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。平時(shí)我們只注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，而忘記了我們學(xué)習(xí)的最終目的是學(xué)以致用，課程設(shè)計(jì)正是為了跳出純粹的理論知識(shí)，在實(shí)踐中檢驗(yàn)我們學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和動(dòng)手能力。在本次課程設(shè)計(jì)中，我從各方面的設(shè)計(jì)和構(gòu)思中學(xué)到了許多知識(shí)，了解到理論和實(shí)踐結(jié)合的難度。在本學(xué)期學(xué)習(xí)通信電子線路這門課程時(shí)，芯片的使用只是很局限的運(yùn)用。在課程設(shè)計(jì)中我發(fā)現(xiàn)很多芯片，元器件，電路都有很奇妙的作用。它們以前的作用只是一個(gè)最基本的運(yùn)用，更多的運(yùn)用會(huì)出現(xiàn)在各個(gè)實(shí)際電路中。在設(shè)計(jì)的初期階段，我查閱了很多資料，在圖書(shū)館埋頭工作了兩天，才整理好本次課程設(shè)計(jì)電路的原理及相關(guān)電路圖。接著，通過(guò)multisim軟件的模仿調(diào)試，在備選的幾套方案中選出自己滿意的一套方案，設(shè)計(jì)中期，也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)