電容三點(diǎn)式振蕩器

1、電容三點(diǎn)式振蕩電路設(shè)一、概述振蕩器是一種在沒有加外信號(hào)作用下的自動(dòng)將直流電源的能量變換成為一定波形的交變振蕩能量的裝置。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)等的核心部分都離不開正弦波振蕩器，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。一個(gè)振蕩器必須包括三個(gè)部分：放大器、正反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。振蕩器按波形分可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器，按照工作原理可以分為反饋式型振蕩器與負(fù)阻式振蕩器兩大類。反饋式振蕩器是在放大器電路中加入正反饋，當(dāng)正反饋?zhàn)銐虼髸r(shí)，放大器產(chǎn)生振蕩，變成振蕩器。所謂產(chǎn)

2、生振蕩是指這時(shí)放大器不需要外加激勵(lì)信號(hào)，而是由本身的正反饋信號(hào)來(lái)代替外加激勵(lì)信號(hào)的作用。負(fù)阻式振蕩器則是將一個(gè)呈現(xiàn)負(fù)阻特性的有源器件直接與諧振電路相接產(chǎn)生振蕩。電容三點(diǎn)式振蕩器是自激振蕩器的一種，也叫考畢茲振蕩電路。由于它是利用電容將諧振回路的一部分電壓反饋到基極上，而且也是將LC諧振回路的三個(gè)端點(diǎn)分別與晶體管三個(gè)電級(jí)相連接，所以這種電路有叫做電容反饋三點(diǎn)式振蕩器。它由串聯(lián)電容與電感回路及正反饋放大器組成。二、工作原理1、 振蕩器振蕩條件：（1） 平衡條件相位平衡條件：=n*360° 振幅平衡條件：KF=1（2） 起振條件KF>1 (3) 穩(wěn)定條件 振幅穩(wěn)定條件：在平衡點(diǎn)的K-

3、u曲線斜率為負(fù)，即 dKdu|K=1F<0在平衡點(diǎn)-f曲線斜率為負(fù)，即 ddf|f=f°<02、對(duì)電容三點(diǎn)式振蕩器是否滿足振蕩條件進(jìn)行分析：（1） 滿足相位平衡條件如圖所示的電容三點(diǎn)式振蕩器矢量圖，假設(shè)在晶體管的基極和發(fā)射極間有一輸入信號(hào)Ube，當(dāng)振蕩頻率等于LC回路諧振頻率時(shí)，Uce與Ube反相，電流 I 滯后于Uce 90°。C2上的反饋電壓 Uf 滯后電流 I 90°。故 Uf 與Ube，滿足相位平衡條件。 I Uce Ube Uf 電容三點(diǎn)式振蕩器矢量圖 （2） 滿足起振條件IRSC1+C0C1+Cin2R0RiF2電容三點(diǎn)式振蕩器等效電路圖中

4、 ,RS - 晶體管輸出電阻 Ri - 晶體管輸入電阻 C0 - 晶體管輸出電容 Ci - 晶體管輸入電容 R0 - 回路諧振電阻令C1+C0=C1',C2+Ci=C2',，則反饋系數(shù) FC1'C2' 總電阻 R1R=1RS+1n2R0+F2Ri放大倍數(shù)K K=RRi 式中 是晶體管的電流放大倍數(shù)。將上述結(jié)果帶入起振條件得 KF=RRi × F >1 >RiF1RS+1n2R0+F 若n2R0RS ,則回路損耗可以忽略，得 >RiF1RS+F三、兩種改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器的比較（1）電路圖的比較a.克拉波電路b.西勒電路（2）特點(diǎn)的比

5、較串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器特點(diǎn)：把基本型的電容反饋三點(diǎn)線路集電極基極支路的電感改用LC串聯(lián)回路代替，又叫做克拉波電路 并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器的特點(diǎn)：把基本型的電容反饋線路集電極基極支路改用LC并聯(lián)回路代替，又叫西勒電路。（3）參數(shù)的比較a.克拉波電路：電路接成共基極，Cb對(duì)交流短路，故基極接地，使C的動(dòng)片接地，這種振蕩器的頻率： w0=1LC其中C由下式?jīng)Q定： 1C=1C+1C1+C0+1Ci+C2選C1C ,C2C 時(shí)，CC ,振蕩器w0可近似寫 w0=1LCb.西勒電路：回路諧振頻率w0為 w01LC其中C由下式?jīng)Q定：C=C+11C3+1C1+C0+1Ci+C2選擇C1C3 , C2

6、C3 ,則CC+C3 ，所以消除了C0、Ci對(duì)w0的影響。（4）其他比較a. 這兩種電路所產(chǎn)生的波形都很好，都比較接近于正弦波。b反饋系數(shù)都等于 C1C2 。c當(dāng)將兩種電路作為可變 f0 振蕩器時(shí)，串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式電路方便但幅度不穩(wěn)定，而并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式電路不僅方便，而且幅度穩(wěn)定。d. 最高振蕩頻率比較：串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式電路最高振蕩頻率可達(dá)到百兆赫，但它的會(huì)幅度下降；而并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式電路最高振蕩頻率可達(dá)到百兆赫至千兆赫。四、考畢茲電路參數(shù)的設(shè)置 通過以上對(duì)電容三點(diǎn)式振蕩器電路的分析，該電路滿足振蕩器的平衡條件及起振條件，現(xiàn)可將電路參數(shù)設(shè)置如下：a. 電路除了要滿足振蕩器的振幅

7、和相位平衡條件及起振條件外，還應(yīng)滿足振蕩器的穩(wěn)定條件，而L和C的變化容易引起振頻率的變化，而溫度是使LC回路參數(shù)不穩(wěn)定的主要因素，所以為了減少溫度的影響，應(yīng)該采取溫度系數(shù)較小的電感、電容。為了滿足諧振的需要各參數(shù)可設(shè)置為：C1=16pF ，C2=720pF , L=0.8H ，C0=4pF ，Ci=80pF ， RS=10K , Ri=1Kb. 根據(jù)起振條件得表達(dá)式 >RiF1RS+1n2R0+F可得出晶體管的電流放大系數(shù) >1.5 ,則可取 =2c. 根據(jù)起振條件的另一需滿足的表達(dá)式 KF=RRi× F =1.4 > 1五、電路原理圖六、小結(jié)本次通信電子電路課程設(shè)

8、計(jì)，我選擇的課題是電容三點(diǎn)式振蕩器，這個(gè)課題總的來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，易于操作設(shè)計(jì)。首先，振蕩器需要滿足三點(diǎn)振蕩條件：一是平衡條件，它又包括相位平衡條件和振幅平衡條件；二是起振條件；三是穩(wěn)定條件，包括相位穩(wěn)定條件和振幅穩(wěn)定條件。而電容三點(diǎn)式振蕩器是屬于正弦振蕩器的一種，通過以上的各種分析，知道電容三點(diǎn)式振蕩器滿足相位平衡條件和振幅平衡條件，又可通過參數(shù)的選擇使其滿足起振條件及相位穩(wěn)定條件和振幅穩(wěn)定條件。通過選擇合適的參數(shù)，設(shè)計(jì)出合理的電容三點(diǎn)式振蕩器電路原理圖，即可完成本次設(shè)計(jì)。在振蕩器方面，應(yīng)當(dāng)正確理解：反饋式振蕩器是在放大器電路中加入正反饋，當(dāng)正反饋?zhàn)銐虼髸r(shí)，放大器產(chǎn)生振蕩，變成振蕩器。所謂產(chǎn)生振

9、蕩是指這時(shí)放大器不需要外加激勵(lì)信號(hào)，而是由本身的正反饋信號(hào)來(lái)代替外加激勵(lì)信號(hào)的作用。本次設(shè)計(jì)需用到Protel軟件，由于是第一次使用，中間碰到了許多問題，但我本著與問題解決問題，實(shí)在解決不了的及求助于同學(xué)的原則，圓滿完成了本次課程設(shè)計(jì)電路圖的模塊。此次設(shè)計(jì)不僅使我了解了更多的專業(yè)知識(shí)，也了解到許多電子電路仿真的相關(guān)知識(shí)。增強(qiáng)了自己在專業(yè)設(shè)計(jì)方面的信心，這對(duì)我們?nèi)蘸蟮纳钊雽W(xué)習(xí)中是非常有好處的。通過此次課程設(shè)計(jì)，讓我意識(shí)到我們要學(xué)習(xí)的東西還有好多，我們不能只是滿足于書本上的的知識(shí)，更應(yīng)該拓寬自己的視野，學(xué)習(xí)一些對(duì)自身有用的知識(shí)，同時(shí)，我們還需要把從書本上學(xué)到的只是和實(shí)際的電路聯(lián)系起來(lái)，這不論對(duì)我們的就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會(huì)起到很大的促進(jìn)