LC振荡器设计.docx

高频课程设计班姓.笥学.号：.指导老师：成.绩：电子与信J工鞭院摘要信息与通信工程系错误!未定义书签。Abstract.错误!未定义书签。引言错误!未定义书签。1概述错误!未定义书签。1.1反应式正弦波振荡器的根本工作原理错诞未定义书签.1.2振荡器必需满意条件傅谀:未定义书卷.1.2.1起振条件惴*未定义书要.1. 2.2平衡条件来定义书量.1.2.3稳定条件未定义书要.2硬件设计一一西勒电路错误!未定义书签。2. 1西勒电路原理图脩决未定义书签.2.2 西勒电路说明储俣除定义书鉴.2.3 西勒电路静态工作点设置情恻未定义书签.2.4 西勒电路参数设定傅谀:未定义书签.3软件仿真错误!未定义书签。3. 1软件简介债谀:未定义书发.3. 2仿真波形借根:未定义书签.3. 3仿真分析幡谀:未定义书签.4结论错误!未定义书签。4. 1设计的功能傅谀:未定义书签.5. 2设计缺乏错误:未定义书签.6. 3心得体会储谀:未定义书签.参考文献错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。摘要振荡器是一种不须要外加激励、电路本身能自动地将直流能量转换为具有某种波形的沟通能量的装置。种类许多，运用范围也不一样，但是它们的根本原理都是一样的，即满意起振、平衡和稳定条件。通过对电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）、电容三点式振荡器（考毕兹振荡器）以及改良型电容反应式振荡器（克拉波电路和西勒电路）的分析，依据课设要求频率稳定度10：西勒电路具有频率稔定性高，振幅稳定，频率调整便利，适合做波段振荡器等优点,因此选择西勒电路进展设计。继而通过Multisim设计电路与仿真。关键词：振荡器；西勒电路;MultisimAbstractTheoscillatorisakindofdon'tneedtomotivate,circuititselfautomaticalIydeviceforDCenergyintoawaveformACenergyapplied.Manydifferenttypesofoscillators,usingrangeisnotthesame,butthebasicprinciplesarethesame,tomeetthevibration,theequilibriumandstabilityconditions.Basedontheinductanceofthethreepointtypeoscillator(Hartley),threepointcapacitanceoscillator(Colpitts)andimprovedcapacitorfeedbackoscillator(ClappandSeiler)analysis,accordingtoclassrequirements,SeiIercircuitwithhighfrequencystability,amplitudestabilityfrequencyregulation,convenient,suitableforthebandoscillatoretc.,sothefinalchoiceofSeilercircuitdesign.ThenthroughtheMultisimcircuitdesignandsimulation.KeyWords：Oscillator;SeiIer;Multisim引言在信息E速开展的时代，对信息的获得、传输与处理的方法越来越受到人们的重视。如何高效快捷且没有失真传递信息成为关注的热点。通过对高频电子线路课程的学习，了解到高频信号发生器主要用来向各种电子设备和电路供应高频能量或者高频标准信号，以便测试各种电子设备和电路的电气特性。一般采纳1.C调谐式振荡器，频率可由调谐电容器的度盘刻度读出。高频信号发生器主要是产生高频正弦振荡波，故电路主要是由高频振荡电路构成。振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于各类电子设备中。为此，振荡器是电F技术领域中最根本的电广线路。振荡器主要分为晶体振荡器和1.C振荡器，本次课设采纳1.C振荡器。1.C振荡器中的根本电路就是通常所说的三点式振荡器，即1.C回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路。其中三点式乂分为两种根本电路。依据反应网络由电容还是电感完成的分为电容反应振荡器和电感反应振荡器。同时为了提高振荡器的稳定度，通过对电容三点式振荡器的改良可以得到克拉泼振荡器和西勒振荡器两种改良型的电容反应振荡器。其中互感反应易于起振，但程定性差，适用于低频，而电容反应三点式振荡器稳定性好，输出波形志向，振荡频率可以做得较高。通过对各电路的比拟，以及依据课设要求频率稳定度10'等综合考虑，最终选择西勒振荡器，并完成相关的技术指标。1概述反应式正弦波振荡器的根本工作原理振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为沟通电能的装置。反应式振荡器有两局部组成：放大器和反应网络。框图如卜.所示。放大器的增益：(1.1-1)A=Vo/Vi反应系数:(1.1-2)F=Vf/V起振条件振荡电路在刚接通电源时候，晶体管中电流从零跃变到某一数值，同时,电路中还有噪声，它们具有很宽的频谱。由于放大器负载回路的选频作用，其中只有某个频率重量才能通过反应网络加到放大器的输入端，这就是振荡器最初激励信号。为了使振荡器在接通直流电源后能够自动起振，那么要求反应电压在相位上与放大器输入电压同相，在幅度上那么要求Vf)V,起振的充分必要条件。nJ以写成：FA>1(1.2-1)A+F=2n11n=0,1,2,3,(1.2-2)(1.2T)是振幅起振条件，(1.2-2)是相位起振条件。两者必需同时满意才能起振。平衡条件振荡器幅度不能无限增长卜.去，当到达某数值时候，振荡器将保持幅度不变，这时候有Yf=V,，所以平衡条件为AF=1.或者可以写成:F=1(1.2-3)A+F=2n11n=0,1,2,3,-(1.2-4)(1.2-3)和(1.2-4)分别称为振幅平衡条件和相位平衡条件。稳定条件当振荡器受到外部因素的扰动(如电源电压波动、温度变更、噪声干扰等)，将引起放大器和回路的参数发生变更破坏原来的平衡状态。假如通过放大和反应的不断循环，振荡器越来越偏离原来的平衡状态，从而导致振荡器停振或突变到新的平衡状态，那么说明原来的平衡状态是不稳定的。反之，假如通过放大和反应的不断循环，振荡器能够产生回到原平衡点的趋势，并且在原平衡点旁边建立新的平衡状态，那么说明原平衡状态是稳定的。振荡器的稳定条件相应地可分为振幅稳定条件和相位稳定条件。1)振幅稳定条件要使振幅稳定，振荡器在其平衡点必需具有阻挡振幅变更的实力。详细来说，就是在平衡点旁边，当不稳定因素使振幅增大时，环路增益将减小，从而使振幅减小。2)相位稔定条件同理，要使相位稳定，振荡器在其平衡点必需具有阻挡相位变更的实力。即有振荡器的相位稳定条件。粤|<0(1.2-5)ay2硬件设计一西勒电路西勒电路原理图西勒电路是在克拉泼电路的1.两端并联上一个电容得到的，有效的改善了克拉泼电路U调范围小的缺点，电路图如下图：西勒电路说明电路的特点：是在克拉泼电路的根底上，用一电容C4,并联于电感1.两端。作用是保持了晶体管与振荡回路弱耦合，振荡频率的稳定度高，调整范围大。除此之外，西勒电路还具有一1.8,因而在一些短波超、短波通信机，电视接收机中用的较多。该电路振幅起振条件：AF>1(2.2-1)该电路相位起振条件：+t=2mr(2.2-2)振幅平衡条件：相位平衡条件：6+在=2n11(2.2-4)西勒电路静态工作点设置合理地选择振荡器的静态工作点，对振荡器的起振，工作的稳定性，波形质量的好坏有着亲密的关系。一般小功率振荡器的静态工作点应选在远离饱和区而靠近截止区的地方。依据上述原那么，一般小功率振荡器集电极电流/,»大约在O.8-4mA之间选取，故本试验电路中：选1.=2mA,VcwV,6=100,那么有：为提高电路的稳定性R,值适当增大，取Re=IKa那么Rc=2.75KC因为：Uixi=URt那么：Ug=2mA×lK=2V因为：Iw=Iiv/那么：一般取流过Rb2的电流为5-10Iw假设取IOIftt因为：因为：那么：西勒电路参数设定回路中的各种电抗元件都可归结为总电容。和总电感1.两局部。确定这些元件参量的方法，是依据经验先选定一种，而后按振荡器工作频率再计兑出另一种电抗元件量。从原理来讲，先选定哪种元件都一样，但从提高回路标准性的观点动身，以保证回路电容在远大于总的不稳定电容Cd原那么，先选定全为宜。假设从频率稳定性角度动身，回路电容应取大一些，这有利于减小并联在回路上的晶体管的极间电容等变更的影响。但。不能过大，。过大，£就小，。值就会降低，使振荡幅度减小，为了解决频稳与幅度的冲突，通常采纳局部接入。反应系数户不能过大或过小，相宜1/8-1/2。等效电容：所以振荡频率：依据课设要求，工作频率5MHz,所以：先设定1.的值：1.=IOuH,可以求出：所以取C3=50pF,C4=51.12pF.反应系数F=C1C2,不能过大或过小，相宜1/81/2«且遵循CKC2>>C3,C4的条件，因此Cl=200pF,C2=510pFoF=200510=0.39。为了尽可能地减小负载对振荡电路的影响，振荡信号应尽可能从电路的低阻抗端输出。3软件仿真软件筒介Multisim是一个特地用于电广线路设计与仿真的EDA工具软件，它是加拿大IIT公司(InteractiveImageTechnologise1.td.)推出的继EWB之后的版本。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析实力。NIMultisim软件结合了直观的捕获和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对也路进展设计和验证。可以很便利地把刚刚学到的理论学问用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创建出真正属于自己的仪表。Multisim软件特点：1）直观的图形界面：整个操作界面就像一个电F试验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可干脆拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的限制面板和操作方式都与实物相像，测量数据、波形和特性曲线犹如在真实仪器上看到的一样。2）丰富的元器件库：Multisim大大扩大/EWB的元器件库，包括根本元件、半导体器件、运算放大器、TT1.和CM放数字IC、DAC.ADC及其他各种部件，且用户可通过元件编辑器自行创立或修改所需元件模型，还可通过IiT公司网站或其代理商获得元件模型的扩大和更新效劳。3）丰富的测试仪器：除EWB具备的数字万用发、函数信号发生器、双通道示波器、扫频仪、字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪外，Multisim新增了瓦特表、失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪。尤其与ENB不同的是：全部仪器均可多台同时调用。4）完备的分析手段：除了EWB供应的直流工作点分析、沟通分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点一零点分析、传输函数分析、灵敏度分析、最坏状况分析和蒙特卡罗分析外，Multisim新增了直流扫描分析、批处理分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频分析等，根本上能满意一般电子电路的分析设计要求。5）强大的仿真实力：Multisim既可对模拟电路或数字电路分别进展仿真，也可进展数模混合仿真，尤其是电路的仿真功能.仿真失败时会显示出错信息、提示可能出错的缘由，仿真结果可随时储存和打印。仿真波形卜列图为西勒电路振荡器的电路图，是VUItiSim软件画出的，可以对其进展仿真：仿真波形如卜图：仿真分析采纳西勒振荡电路，因为西勒振荡器的接入系数与克拉泼振荡器的一样,由于变更频率主要通过C4完成的，C4的变更并不影响接入系数p,所以波段内输出较平稳。而且C4变更，频率变更较明显，故西勒振荡器的频率覆盖系数较大，可达1.6'1.8o4结论设计的功能西勒振荡器：频率稳定性高,振幅稳定，频率覆盖系数较大,可达1.61.8,调频便利。4.2设计缺乏仿真出来的波形有略微失真，不是很稳定。通过查找资料知道须要从以下方面入手：首先要看相位平衡条件是否满意。对振荡电路要看是否满意对应的相位平衡推断标准。此外，还要在振幅平衡条件所包含的各种因素中找缘由。除此之外：1）静态工作点选的太小。2）电源电压过低，使振荡管放大倍数太小。3）负载太重，振荡管与回路间耦合过紧，回路。值太低。4）回路特性阻抗Q或介入系数me太小，使回路谐振阻抗的太低。5）反应系数F太小，不易满意振幅平衡条件。但并非越大越好，应适中选取。所以仍旧须要找寻适当方法进而完善电路。心得体会虽然课程设计只有短暂一周时间，但是我收获颇深。在本次课程设计中,我选择的题目是1.C振荡器的设计，结合自己所学的高频电路学问，了解到，电感三点式振荡器调频便利，简单起振且输出波形不志向。电容三点式振荡器振荡波形好但频率稳定性低。克拉泼振荡器振荡频率变更可不影响反应系数，振荡幅度比拟稳定但可调范围小。西勒振荡器振荡幅度比拟稳定，振荡频率可以较高，波段覆盖系数较大，波段范围内输出电压幅度比拟'F稳。综上考虑，我选择了西勒电路震荡器，并且符合课程设计题目要求频率稳定度在IO10在运用仿真软件进展仿真的时候，学会了绘制电路图，以及如何调整示波器，使看到的波形更加清楚。通过这次课程设计，让我更加了解西勒电路，驾驭计算过程，增加了Fl己动手实力。参考文献2童诗白，华成英.？模拟电广技术根底?第四版.高等教化出版社.3阎石.？数字电子技术根底?.高等教化出版社.