《高頻電子線路》課件1第5章

5.1概述5.2反饋型振蕩器的基本工作原理5.3ＬＣ正弦振蕩電路5.4晶體振蕩器5.5實訓(xùn):正弦波振蕩器的仿真與蒙托卡諾

(MonteCarlo)分析習(xí)題

5.1概述

正弦波振蕩器是一種將直流電能自動轉(zhuǎn)換成所需交流電能的電路。它與放大器的區(qū)別在于這種轉(zhuǎn)換不需外部信號的控制。振蕩器輸出的信號頻率、波形、幅度完全由電路自身的參數(shù)決定。正弦波振蕩器在各種電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。例如,無線發(fā)射機(jī)中的載波信號源，接收設(shè)備中的本地振蕩信號源,各種測量儀器如信號發(fā)生器、頻率計、ｆT測試儀中的核心部分以及自動控制環(huán)節(jié)，都離不開正弦波振蕩器。正弦波振蕩器可分成兩大類：一類是利用正反饋原理構(gòu)成的反饋型振蕩器，它是目前應(yīng)用最多的一類振蕩器；另一類是負(fù)阻振蕩器，它將負(fù)阻器件直接接到諧振回路中，利用負(fù)阻器件的負(fù)電阻效應(yīng)去抵消回路中的損耗，從而產(chǎn)生等幅的自由振蕩，這類振蕩器主要工作在微波頻段。反饋型振蕩器是通過正反饋連接方式實現(xiàn)等幅正弦振蕩的電路。這種電路由兩部分組成，一是放大器，二是反饋網(wǎng)絡(luò)，見圖5.1(a)。5.2反饋型振蕩器的基本工作原理圖5.1反饋振蕩器的組成方框圖及相應(yīng)電路對電路性能的要求可以歸納為以下三點：

(1)保證振蕩器接通電源后能夠從無到有建立起具有某一固定頻率的正弦波輸出。

(2)振蕩器在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后能維持一個等幅連續(xù)的振蕩。

(3)當(dāng)外界因素發(fā)生變化時，電路的穩(wěn)定狀態(tài)不受到破壞。

要滿足以上三個條件，就要求振蕩器必須同時滿足起振條件、平衡條件及穩(wěn)定條件。5.2.1起振條件和平衡條件

下面我們以互感耦合振蕩電路為例來分析振蕩器的起振條件和平衡條件。

1.起振條件

如圖5.1(b)所示，振蕩電路在剛接通電源時，晶體管的電流將從零躍變到某一數(shù)值，同時電路中還存在著各種固有噪聲，它們都具有很寬的頻譜，由于諧振回路的選頻作用，其中只有諧振角頻率為ω0的分量才能在諧振回路兩端產(chǎn)生較大的正弦電壓Uo。當(dāng)通過互感耦合網(wǎng)絡(luò)得到反饋電壓Uf，再將Uf加到晶體管輸入端時，就形成了振蕩器最初的激勵信號電壓Ui。

Ui經(jīng)過放大、回路選頻得到，Uf與Ui同相，而且Uf＞Ui。盡管起始輸出振蕩電壓很微弱，但是經(jīng)過反饋、放大選頻、再反饋、再放大這樣多次循環(huán)，一個正弦波就產(chǎn)生了。可見，振蕩器接通電源后能夠從小到大地建立振蕩的條件是：振幅起振條件

Uf＞Ui

或T(jω)＞1

(5-1)

相位起振條件

φT=2nπ

n=0,1,2,3，…

(5-2)式中，T(jω)表示環(huán)路增益,

φT表示環(huán)路相移。

應(yīng)當(dāng)強調(diào)指出，電路只有在滿足相位條件的前提下，又滿足幅度條件，才能產(chǎn)生振蕩。2.平衡條件振蕩器起振后，振蕩幅度不會無限增長下去，而是在某一點處于平衡狀態(tài)。因此，反饋振蕩器既要滿足起振條件，又要滿足平衡條件。在接通電源后，依據(jù)放大器大振幅的非線性抑制作用，環(huán)路增益T(jω)必具有隨振蕩器電壓振幅Ui增大而下降的特性，如圖5.2所示。圖5.2滿足起振條件和平衡條件的環(huán)路增益特性環(huán)路增益的相角φT維持在2nπ上，這樣起振時，T(jω)＞１，Ui迅速增長，而后T(jω)下降，Ui的增長速度變慢，直到T(jω)＝１時，Ui

停止增長，振蕩器進(jìn)入平衡狀態(tài)，在相應(yīng)的平衡振幅UiA上維持等幅振蕩。振蕩器達(dá)到平衡時，其放大器件處于非線性狀態(tài)，所以此時的Ui

計算應(yīng)當(dāng)注意放大器件的狀態(tài)。

由上面分析可得平衡條件：

振幅平衡條件

Uf＝Ui

或T(jω)＝1

(5-3)

相位平衡條件φT=2nπn=0,1,2,3，…

(5-4)

由圖5.3可看出振蕩幅度的建立和平衡過程。圖5.3振蕩幅度的建立和平衡過程5.2.2穩(wěn)定條件

當(dāng)振蕩器滿足了平衡條件建立起等幅振蕩后,因多種因素的干擾會使電路偏離原平衡狀態(tài)。振蕩器的穩(wěn)定條件是指電路能自動恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)所應(yīng)具有的能力。穩(wěn)定條件

包括振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件。

1.振幅穩(wěn)定條件

設(shè)振蕩器在Ui=UiA滿足振幅平衡條件，如圖5.4所示。在Ａ點為平衡點，T(jω)＝1。圖5.4振蕩幅度的確定若由于某種原因使振幅突然增大到UiA′＞UiA，則環(huán)路增益T(jω)＜1，使振蕩器減幅振蕩，從而破壞已維持的平衡條件。每經(jīng)過一次反饋循環(huán)，振幅衰減一些，當(dāng)幅度減小到A點以后，又重新達(dá)到平衡。若由于某種原因使振幅減小至UiA″＜UiA，則此點T(jω)＞1，作增幅振蕩，幅度不斷增長，當(dāng)幅度增長到Ａ點以后又重新達(dá)到平衡。因此A點為一穩(wěn)定平衡點。由以上分析可知，平衡點為一個穩(wěn)定點的條件是，在平衡點附近環(huán)路增益T(jω)應(yīng)具有隨Ui增大而減小的特性，即

(5-5)

式(5-5)便是振幅穩(wěn)定條件。該偏導(dǎo)數(shù)的絕對值愈大,曲線在平衡點的斜率愈大，其穩(wěn)幅性能也愈好。

2.相位穩(wěn)定條件

外界因素的變化同樣會破壞相位平衡條件，使環(huán)路相移偏離2nπ。相位穩(wěn)定條件是指相位條件一旦被破壞時環(huán)路能自動恢復(fù)φT=2nπ所應(yīng)具有的條件。

相位φ與角頻率ω之間關(guān)系是ω=。因此，相位的變化會引起頻率的改變，而頻率的改變會引起相位的變化。設(shè)振蕩器在ω0滿足相位平衡條件φ(ω)=2nπ=ω0T。當(dāng)外界干擾引入相位增量Δφ＞０時，經(jīng)過時間Ｔ以后反饋信號Uf的相位將領(lǐng)先UiΔφ，等效角頻率ω01=ω0+Δω；當(dāng)Δφ＜０時，等效角頻率ω02=ω0-Δω，Uf的相位將滯后UiΔφ。當(dāng)Δφ＜0時，回路有相同的自動調(diào)節(jié)功能。

由此可知，相位穩(wěn)定條件是(5-6)圖5.5滿足相位穩(wěn)定條件的φT(ω)特性曲線

滿足相位穩(wěn)定條件的φT(ω)特性曲線如圖5.5所示。式(5-6)表示φT(ω)在ω0附近具有負(fù)斜率變化，其絕對值愈大，相位愈穩(wěn)定。

在LC并聯(lián)諧振回路中，振蕩環(huán)路φT(ω)=φA(ω)+φF(ω)，即φT(ω)由兩部分組成。其中,φF(ω)是反饋網(wǎng)絡(luò)相移，與頻率近似無關(guān)；

φA(ω)是放大器相移，主要取決于并聯(lián)諧振回路的相頻特性φZ(ω)，見圖5.6，可見，振蕩電路中，是依靠具有負(fù)斜率相頻特性的諧振回路來滿足相位穩(wěn)定條件的，且Ｑe越大，φZ(ω)隨ω增加而下降的斜率就越大，振蕩器的頻率穩(wěn)定度也就越高。圖5.6諧振回路的相頻特性曲線(a)并聯(lián)諧振回路；(b)相頻特性曲線5.2.3正弦振蕩電路的基本組成

為了產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦振蕩，振蕩器應(yīng)該滿足起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件。這就要求振蕩器必須具有四個基本組成部分：

(1)放大電路。它是能量轉(zhuǎn)換裝置。從能量觀點看，振蕩的本質(zhì)是直流能量向交流能量轉(zhuǎn)換的過程。

(2)正反饋網(wǎng)絡(luò)。它保證了放大器的能量轉(zhuǎn)換與回路損耗的同步進(jìn)行。因此，正反饋網(wǎng)絡(luò)與放大器一起構(gòu)成了自激振蕩的必要條件。

(3)選頻網(wǎng)絡(luò)。它是獲得單一正弦波的必要條件。它應(yīng)具有負(fù)斜率的相頻特性，以滿足相位穩(wěn)定條件。

(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。它是振蕩器能夠進(jìn)入振幅平衡狀態(tài)并維持幅度穩(wěn)定的條件。

盡管正弦振蕩器電路的結(jié)構(gòu)不同，種類各異，但它們都應(yīng)具備以上四種功能。這是定性判別電路能否產(chǎn)生正弦振蕩的依據(jù)。各種反饋型振蕩器電路的差別在于放大電路的形式、穩(wěn)幅的方法以及選頻網(wǎng)絡(luò)的不同。常用的放大器有晶體三極管、場效應(yīng)管、差分對管、集成運放等。穩(wěn)幅的方法可以利用晶體管的非線性，也可以外接非線性器件，前者稱為內(nèi)穩(wěn)幅，后者稱為外穩(wěn)幅。常用的選頻網(wǎng)絡(luò)有RC、LC及石英晶體諧振器。5.3LC正弦振蕩電路采用LC諧振回路作選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋振蕩器統(tǒng)稱為LC正弦振蕩器，其中，三點式振蕩電路(電容耦合、電感耦合)應(yīng)用最廣。5.3.1三點式振蕩電路1.三點式振蕩器的原理電路圖5.7(a)所示為電容三點式電路，又稱為考畢茲電路，它的反饋電壓取自C1和Ｃ2組成的分壓器；圖5.7(b)所示為電感三點式電路，又稱為哈脫萊電路，它的反饋電壓取自L1和Ｌ2組成的分壓器。從結(jié)構(gòu)上可以看出,三極管的發(fā)射極相接兩個相同性質(zhì)的電抗元件，而集電極與基極則接不同性質(zhì)的電抗元件。圖5.7三點式振蕩器的原理電路

2.三點式振蕩電路

1)電容耦合振蕩電路

圖5.8給出兩種電容三點式振蕩器電路。圖(a)、(b)中，L、C1和C2為并聯(lián)諧振回路，作為集電極交流負(fù)載；R1、R2和R3為分壓式偏置電阻；C3、C4和C5為旁路和隔直流電容；RL為輸出負(fù)載電阻。

圖(ａ)中，三極管發(fā)射極通過C4交流接地，因此C2兩端所建立的反饋電壓被加到三極管基極上。圖(ｂ)中，三極管基極通過C3交流接地，因此C2兩端所建立的反饋電壓被加到三極管發(fā)射極上。兩種電路的交流通路如圖5.8(c)、(d)所示，這兩個電路實質(zhì)上由放大器及反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。設(shè)置偏置電路的目的是保證三極管工作在放大區(qū)，以提供足夠的放大增益，并滿足振幅起振條件。

對電容三點式振蕩電路的分析可利用Π型等效電路來討論，圖5.9(a)是圖5.8(b)的等效電路。其中,為簡化起見，圖(a)中晶體管微變參數(shù)只用了跨導(dǎo)gm(gi≈0,go≈0)，但是結(jié)電容不被忽略，見圖5.9(b)。圖5.8三點式振蕩電路圖5.9簡化等效電路由圖(ａ)可求得小信號工作時的電壓增益為

式中，gp＝g0+gL

，g0為振蕩輸出回路的固有電導(dǎo)，gL為負(fù)載電導(dǎo)。(5-7)當(dāng)考慮晶體管結(jié)電容Ｃce和Ｃbe對電路的影響時，反饋系數(shù)由下式求得:

式中，C1′=C1+Cce，C2′=C2+Cbe。

根據(jù)Ｔ(jω)＞１，由式(5-7)、(5-8)可求得起振條件:

gm＞gp

(5-9)(5-8)電容三點式振蕩器的振蕩頻率由下式求得:

或

這里要指出的是，在分析和計算電路時應(yīng)分清電路的接地形式。(5-10)

2)電感耦合振蕩電路

圖5.10給出電感三點式振蕩電路。圖(a)中，Ｌ1、Ｌ2和Ｃ組成并聯(lián)諧振回路，作為集電極交流負(fù)載；R1、R2和R3為分壓式偏置電阻；C1和C2為隔直流電容和旁路電容。圖(b)是圖(ａ)的交流等效電路。圖5.10電感三點式振蕩器下面我們利用Π型等效電路來討論電感三點式振蕩電路，這里只給出結(jié)果。

反饋系數(shù)由下式求得：

(5-11)

式中，Ｎ1、Ｎ2分別為線圈Ｌ1、Ｌ2的匝數(shù)；M為L1、L2間的互感。

根據(jù)Ｔ(jω)＞１，可求得起振條件:

gm＞gp

(5-12)

電感三點式振蕩器的振蕩頻率由下式求得

(5-13)

式中

L=L1+L2+2M5.3.2改進(jìn)型電容三點式振蕩電路

為了提高頻率的穩(wěn)定性，目前較普遍地應(yīng)用改進(jìn)型電容振蕩電路。

1.串聯(lián)改進(jìn)型振蕩電路

如圖5.11(a)所示,該電路的特點是在電感支路中串接一個容量較小的電容Ｃ3。此電路又稱為克拉潑電路。其交流通路見圖5.11(b)。在滿足Ｃ3<<Ｃ1、Ｃ3<<Ｃ2時，回路總電容CΣ主要取決于Ｃ3。在圖中，不穩(wěn)定電容主要是晶體管極間電容Ｃce、

Ｃbe、Ｃcb，在接入Ｃ3后不穩(wěn)定電容對振蕩頻率的影響將減小，而且Ｃ3越小，極間電容影響就越小，頻率的穩(wěn)定性就越高。圖5.11克拉潑電路及交流通路回路總電容CΣ為

該振蕩電路的振蕩頻率為(5-14)

要注意的是，減?。?來提高回路的穩(wěn)定性是以犧牲環(huán)路增益為代價的。如果Ｃ3取值過小，振蕩器就會不滿足振幅起振條件而停振。

2.并聯(lián)改進(jìn)型振蕩電路

這種電路又稱西勒電路，如圖5.12(ａ)所示。其交流通路如圖(ｂ)所示。其與克拉潑電路的差別僅在于電感Ｌ又并聯(lián)了一個調(diào)節(jié)振蕩頻率的可變電容Ｃ4。Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3均為固定電容，且滿足Ｃ3<<Ｃ1，Ｃ3<<Ｃ2。通常,Ｃ3、Ｃ4為同一數(shù)量級的電容，故回路總電容ＣΣ≈Ｃ3+Ｃ4。西勒電路的振蕩頻率為(5-15)圖5.12西勒振蕩電路及交流通路與克拉潑電路相比，西勒電路不僅頻率穩(wěn)定性高，輸出幅度穩(wěn)定，頻率調(diào)節(jié)方便，而且振蕩頻率范圍寬，振蕩頻率高，因此，是目前應(yīng)用較廣泛的一種三點式振蕩電路。如果要求頻穩(wěn)度超過10-5數(shù)量級，就必須采用石英晶體振蕩器，這是因為石英晶體振蕩電路的頻穩(wěn)度可達(dá)10-9～10-11數(shù)量級。5.4晶體振蕩器5.4.1石英諧振器的特性

石英諧振器(簡稱晶體)是利用石英晶體(二氧化硅)的壓電效應(yīng)而制成的一種諧振元件。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5.13所示，在一塊石英晶片的兩面涂上銀層作為電極,并從電極上焊出引線固定于管腳上，通常做成金屬封裝的小型化元件。圖5.13石英諧振器石英晶片是按一定方位切割而成的，它具有一固有振動頻率，其值與切片形狀、尺寸和切型有關(guān)，而且十分穩(wěn)定；它的溫度系數(shù)(溫度變化1℃引起的固有振動頻率相對變化量)均在10-6或更高的數(shù)量級上。某些切型的石英晶片(AT和GT)，其溫度系數(shù)在很寬的溫度范圍內(nèi)均趨于零；而其它切型的石英片，只在某一特定溫度附近的小范圍內(nèi)才趨于零。石英晶片的振動模式存在多諧性，除有基音振動外，還有奇次諧波的泛音振動。一般在晶體外殼上均注有振蕩頻率的標(biāo)稱值，通常，基音晶體以kHz為單位，泛音晶體以MHz為單位。

實踐中發(fā)現(xiàn)，將石英晶體接入具有正反饋特性的放大電路時，由于石英晶體發(fā)生壓電效應(yīng)，兩電極上就會產(chǎn)生相應(yīng)振動，同時引起相應(yīng)交變電荷，這樣電路的工作頻率就被控制和穩(wěn)定在石英晶體的機(jī)械振動頻率上。圖5.14石英晶體振蕩器的等效電路當(dāng)外加電壓頻率等于晶體固有振動頻率時，就會發(fā)生類似串聯(lián)LCr電路中的共振現(xiàn)象，石英晶體電極上的交變電荷量達(dá)最大，也就是通過石英晶體的電流幅度最大。若石英晶體的質(zhì)量相當(dāng)于電感Ｌq、晶體的彈性相當(dāng)于電容Ｃq、晶體振動的摩擦損耗相當(dāng)于電阻rq，并考慮到晶體兩極存在的靜態(tài)電容以及支架引線的分布電容，用Ｃ0表示，則可用圖5.14所示等效電路來表示石英晶體。圖中，串聯(lián)諧振支路的Ｌq、Ｃq、rq都是動態(tài)參數(shù)，由于Ｌq極大，Ｃq及rq極小，其等效品質(zhì)因數(shù)Ｑq極高，往往高達(dá)幾十萬至幾百萬。表5-1中列出幾種型號的石英晶體參數(shù)。除石英晶體外，實際中還有壓電陶瓷晶體可供使用。表5-1由圖5.14可求得石英晶體的等效阻抗為(忽略rq)

式中，ωs為晶體串聯(lián)諧振角頻率，；

ωp為晶體并聯(lián)諧振角頻率，(5-16)圖5.15晶體的阻抗頻率特性根據(jù)上式畫出晶體的電抗曲線如圖5.15所示。由圖可見，在ωs～ωp的頻率范圍內(nèi)，Ｘe為正值，呈感性；其它范圍內(nèi)，Ｘe為負(fù)值，呈容性。正確使用的晶體，其頻率應(yīng)在ωs～ωp范圍內(nèi)。在這樣小的范圍內(nèi)，晶體具有陡峭的電抗頻率特性，呈現(xiàn)很大的正電抗或接近于零的電阻，晶體可等效成高Ｑ大電感元件或高Ｑ短路線元件來使用。5.4.2晶體振蕩電路1.并聯(lián)型晶體振蕩電路并聯(lián)型晶振電路的工作原理和一般三點式LC振蕩器相同，只是把其中的一個電感元件用晶體置換，目的是保證反饋電壓中僅包含所需要的基音頻率或泛音頻率，而濾除其它的奇次諧波分量。目前應(yīng)用最廣的是類似電容三點式的皮爾斯晶體振蕩電路，如圖5.16(a)所示。相應(yīng)的交流通路如圖5.16(b)所示,其中晶體用等效電路表示?？梢钥闯觯c克拉潑電路十分類似(Cq類似于C3)，利用晶體的高Qq和極小Cq，便可獲得很高的頻穩(wěn)度。圖5.16皮爾斯晶體振蕩電路實際上，由于生產(chǎn)工藝的不一致性以及老化等原因，振蕩器的振蕩頻率往往與晶體標(biāo)稱頻率稍有偏差。因而，在振蕩頻率準(zhǔn)確度要求很高的場合，振蕩電路中必須設(shè)置頻率微調(diào)元件。圖5.17(a)給出了一個實用電路。圖(b)為其等效電路，圖中，晶體在電路中作為電感元件Ｌ；Ｃ4為微調(diào)電容，用來改變并接在晶體上的負(fù)載電容，從而改變振蕩器的振蕩頻率，不過，頻率調(diào)節(jié)范圍是很小的。在實際電路中，除采用微調(diào)電容外，還可采用微調(diào)電感或同時采用微調(diào)電感和微調(diào)電容。圖5.17晶體振蕩實例上面討論了基頻晶體振蕩電路。如果采用泛音晶體組成振蕩電路，則需考慮抑制基波和低次泛音振蕩的問題。為此，可將皮爾斯電路中的C1用L1C1

諧振電路取代，如圖5.18所示。假設(shè)晶體為五次泛音晶體，標(biāo)稱頻率為5MHz，為了抑制基波和三次泛音的寄生振蕩，L1C1回路應(yīng)調(diào)諧在三次和五次泛音頻率之間，如3.5ＭＨz。這樣，在5MHz頻率上，L1C1回路呈容性，振蕩電路符合組成法則。而對于基頻和三次泛音頻率來說，L1C1回路呈感性，電路不符合組成法則，因而不能在這些頻率上振蕩。至于七次及其以上的泛音頻率，L1C1回路雖呈容性，但其等效電容量過大，致使電容分壓比ｎ過小，不滿足振幅起振條件，因而也不能在這些頻率上振蕩。圖5.18泛音晶體振蕩電路及LC回路的電抗頻率特性

2.串聯(lián)型晶體振蕩電路

串聯(lián)型晶體振蕩電路如圖5.19所示。在頻率更高場合，應(yīng)使用串聯(lián)諧振電阻很小的優(yōu)質(zhì)晶體。由圖(ｂ)等效電路可知，串聯(lián)型晶振就是在三點式振蕩器基礎(chǔ)上，晶體作為具有高選擇性的短路元件接入到振蕩電路的適當(dāng)?shù)胤剑挥挟?dāng)振蕩在回路的諧振頻率等于接入的晶體的串聯(lián)諧振頻率時，晶體才呈現(xiàn)很小的純電阻性，電路的正反饋最強。因此，頻率穩(wěn)定度完全取決于晶體的穩(wěn)定度。諧振回路的頻率為

圖5.19串聯(lián)型晶體振蕩電路本節(jié)利用PSpice仿真技術(shù)來完成對正弦波振蕩器的測試、性能分析，使讀者熟悉蒙托卡諾(MonteCarlo)分析方法。

下面介紹蒙托卡諾分析的概念與作用。

在前面幾章PSpice電路分析中有一個共同的特點，就是電路中每一個元器件都有確定的值，稱為標(biāo)稱值。因此這些電路分析又稱為標(biāo)稱值分析。但如果按設(shè)計好的電路圖進(jìn)行生產(chǎn)，組裝成若干塊電路時，對應(yīng)于設(shè)計圖上的同一個元器件，在實際電路中采用的元器件值不可能完全相同，存在一定的分散性。5.5實訓(xùn):正弦波振蕩器的仿真與蒙托卡諾(MonteCarlo)分析這樣，實際組裝電路的電特性就不可能與標(biāo)稱值模擬的結(jié)果完全相同，也呈現(xiàn)出一定的分散性。為了模擬實際生產(chǎn)中因元器件值的分散性所引起的電路電特性的分散性，PSpice提供了蒙托卡諾分析功能,簡稱為MC分析。所謂蒙托卡諾分析，就是采取隨機(jī)抽樣、統(tǒng)計分析的方法，來完成對電路的分析。范例：觀察輸出波形及蒙托卡諾分析

步驟一繪出電路圖(1)請建立一個項目CH4,然后繪出如圖5.20所示的電路圖。其中,V1為脈沖信號源(VPULSE),它提供正弦波振蕩器的激勵信號。(2)在進(jìn)行蒙托卡諾分析時,設(shè)定L1的容差(Tolerance)為15%,設(shè)定L2的容差為15%。(3)將圖5.20中的其它元件編號和參數(shù)按圖中設(shè)置。注意:圖中A是測試點的編號。

圖5.20正弦波振蕩器電路圖

步驟二瞬態(tài)分析(1)創(chuàng)建瞬態(tài)分析仿真配置文件,設(shè)定瞬態(tài)分析參數(shù):Runtotime(仿真運行時間)設(shè)置為120μs,Startsavingdataafter(開始存儲數(shù)據(jù)時間)設(shè)置為0μs,Maximumstepsize(最大時間增量)設(shè)置為100ns。(2)啟動仿真,觀察瞬態(tài)分析輸出波形。在波形窗口中選擇Trace→AddTrace打開AddTrace對話框。請在窗口下方的TraceExpression欄處用鼠標(biāo)選擇或直接由鍵盤輸入字符串“V(A)”。再用鼠標(biāo)選“OK”按鈕退出AddTrace窗口。這時的波形窗口出現(xiàn)正弦波振蕩器輸出波形,如圖5.21所示。

圖5.21正弦波振蕩器輸出波形

步驟三交流分析(1)創(chuàng)建交流分析仿真配置文件,設(shè)置交流分析參數(shù):選擇Logarithmic→Decade,設(shè)置StartFrequency(仿真起始頻率)為20kHz,EndFrequency(仿真終止頻率)為150kHz,設(shè)置Points→Decade(十倍頻程掃描記錄)1000點。

(2)啟動仿真觀察瞬態(tài)分析輸出波形。①設(shè)定輸入信號V1的AC源為100mV,啟動仿真。②在波形窗口中選擇Trace→AddTrace打開AddTrace對話框。請在窗口下方的TraceExpression欄處用鼠標(biāo)選擇或直接由鍵盤輸入字符串“V(A)”。再用鼠標(biāo)選“OK”按鈕退出AddTrace窗口。這時的波形窗口出現(xiàn)高頻諧振功率放大器的幅頻特性曲線,如圖5.22所示。

圖5.22正弦波振蕩器幅頻特性曲線

步驟四設(shè)置蒙托卡諾MonteCarlo分析(1)創(chuàng)建蒙托卡諾分析仿真配置文件,設(shè)置蒙托卡諾分析參數(shù):①在SimulationSettings窗口選擇Analysis標(biāo)簽,在AnalysisType下拉列表里面選擇ACSweep(交流分析),勾選MonteCarlo→WorseCase,選擇MonteCarlo。②設(shè)置Outputvariable(輸出變量)為V(A)。③在MonteCarloOptions中,Numberofruns(運行次數(shù))設(shè)置為50,Usedistribution設(shè)置為Uniform(均勻分布),Savedatafrom選擇前3次運行結(jié)果(First→3)。

(