《高频电子线路》课程设计-电感三点式正弦波振荡器的设计.doc

设计

《高频电子线路》任务书
课题名称
电感三点式正弦波振荡器的设计
指导教师(职称)
冯锁(讲师)
执行时间
2012~ 2013 学年第一学期第16周
学生姓名
学号
承担任务
电路设计及电路的仿真
资料整理及原理分析
电路图制作
资料整理及参数计算
10
参数计算及器件选择
1
原理图绘制
设
计
目
的
1. 培养较为扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力。
2. 加深对电路器件的选型及电路形式的选择的了解。
3. 提高高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力。
设
计
要
求
1. 从理论上分析振荡器的各个参数及起振条件。
2. 设计高频振荡器,选取电路各元件参数,使其满足起振条件及振幅条件。
3. 电源电压12V,工作频率16MHz,输出电压1V,频率稳定度高
摘要
振荡器(英文:oscillator)是用来产生重复电子讯号(通常是正弦波或方波)的电子元件。其构成的电路叫振荡电路,能将直流信号转换为具有一定频率的交流电信号输出。振荡器的种类很多,按振荡激励方式可分为自激振荡器、他激振荡器;按电路结构可分为阻容振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器、音叉振荡器等;按输出波形可分为正弦波、方波、锯齿波等振荡器。广泛用于电子工业、医疗、科学研究等方面。
三点式振荡器是指LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而组成的一种振荡器。三点式振荡器电路用电容耦合或自耦变压器耦合代替互感耦合, 可以克服互感耦合振荡器振荡频率低的缺点, 是一种广泛应用的振荡电路, 其工作频率可达到几百兆赫。本文将围绕高频电感三点式正弦波振荡器进行具有具体功能的振荡器的理论分析与设计。
关键词:高频;电感三点式;正弦波;振荡器;缓冲级
目录
摘要 2
目录 3
第一章正弦波振荡器 4
4
5
5
5
第二章硬件电路设计 7
7
7
振荡器设计的模块分析 9
简介 11
Multisim 基本概念 11
Multisim 软件启动界面 11
Multisim 仿真软件的特点 11
第四章仿真与调试 15
仿真 15
分析调试 18
第五章心得体会 19
参考文献 20
附录一:元件清单 21
附录二:总电路 22
答辩记录及评分表 23
正弦波振荡器
振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。与放大器的区别:无需外加激励信号,就能产生具有一定频率、波形和振幅的交流信号。由晶体管等有源器件和具有某种选频能力的无源网络组成。
正弦波振荡器按工作原理可分为反馈式振荡器与负阻式振荡器两大类。反馈式振荡器是在放大器电路中加入正反馈,当正反馈足够大时,放大器产生振荡,变成振荡器。所谓产生振荡是指这时放大器不需要外加激励信号,而是由本身的正反馈信号来代替外加激励信号的作用。负阻式振荡器则是将一个呈现负阻特性的有源器件直接与谐振电路相接,产生振荡。
反馈振荡器产生振荡的原因及其工作原理
反馈型振荡器是通过正反馈联接方式实现等幅正弦振荡的电路。这种电路由两部分组成,一是放大电路,二是反馈网络。。由图可知,当开关S在 1 的位置,放大器的输入端外加一定频率和幅度的正弦波信号Ui,这一信号经放大器放大后,在输出端产生输出信号UO,若UO经反馈网络并在反馈网络输出端得到的反馈信号Uf与Ui不仅大小相等,而且相位也相同,即实现了正反馈。若此时除去外加信号,将开关由 1 端转接到 2 端,使放大器和反馈网络构成一个闭环系统,那么,在没有外加信号的情况下,输出端仍可维持一定幅度的电压UO输出,从而实现了自激振荡的目的。
反馈振荡器的结构网络图
为了使振荡器的输出UO为一个固定频率的正弦波,图 所示的闭合环路内必须含有选频网络,使得只有选频网络中心频率的信号满足Uf与Ui相同的条件而产生自激振荡,对其他频率的信号不满足Uf与Ui相同的条件而不产生振荡。选频网络可与放大器相结合构成选频放大器,也可与选频网络相结合构成选频反馈网络。

振荡器的平衡条件即为
也可以表示为
即为振幅平衡条件和相位平衡条件。平衡状态下,电源供给的能量正好抵消整个环路损耗的能量,平衡时输出幅度将不在变化:振幅平衡条件决定了振荡器输出信号振幅的大小;环路只有在某一特定的频率上才能满足相位平衡条件:相位平衡条件决