LC正弦波振荡器仿真实验
【实验目的】
（1）观察LC振荡器的产生和稳定过程，并检验谐振时环路增益AF=1.
（2）观察电容和电感三点式振荡器的谐振频率。
（3）研究影响震荡频率的主要因素。
（4）研究LC选频回路中电容或电感比值对维持振荡器所需的放大器电压增益的影响。
【实验内容】
1.电容三点式震荡回路测量
L1=10mH C2=400nf
L1=5mH C2=400nf
L1=5mH C2=1000nf
实验数据与理论值间的差异分析：
理论值:
增益：
分别算得三种情况下增益A应为4,4,10 测量值与理论值相差不大，分别为4.08，4.03,9.97基本可认为是读数误差了。
谐振频率:
分别算得三种情况下谐振频率为5.6KHZ，8.0KHZ，7.5KHZ，实际测得谐振频率分别为5.63KHZ，8.071KHZ，7.184kHz，大致相等，其误差也可以认为是振荡器的输出的微小变化所引起。
相位差：
理论上都应为放大器的输出电压UO与输入电压Ui反向，即,实际测得主要为167.7，170.9，174.9，频率的误差和读数误差，计算累计导致。
2.电感三点式振荡回路测量
L1=5mH C1=200nF
L1=5mH C1=100nF
L1=2mH C1=100nF
实验数据与理论值间的差异分析： 理论值: 增益： 1
2
L A L =
分别算得三种情况下增益A 应为50,50,20, 测量值与理论值相差不大，分别为50.2,50.0,20.0基本可认为是读数误差了。 谐振频率：
0122f L L L M =
=++
忽略其互感系数，分别算得理论值应为5.033k ，7.047k ，10.983k
,实际测得谐振频率分别为5.066k ，7.011k ，11.069k
，大致相等，其误差也可以认为是振荡器的输出的微小变化所引起。 相位差：
理论上都应为放大器的输出电压U O 与输入电压U i 反向，即0()180A ?ω=，实际测得为181.68,177.47,181.54，主要为频率的误差和读数误差，计算累计导致。
【思考和分析】
(1)根据电容三点式振荡电路的测量数据表格，回答： ○
1电感值L1改变对谐振频率有何影响？ ○
2电容值C2改变对放大器的电压增益和振荡频率有何影响？ ○
3放大器输入输出端信号的相位差为多少，是否满足正反馈要求？ 答：○1
理论分析，0
f ==
，电感值L 1变大，谐振频率变小， 实
际测得的确如此，由表中前两组数据可知。
○
2理论分析：增益：2
1
1C A F C ==
，电容值C 2变大，增益变大，
0f =
=
，电容值C 2变大，谐振频率变小，实际测得符合，由表
中 后两组数据可知。
○3放大器输入输出端信号的相位差为180，又Uf 和U0相位相反，所以 Uf 和Ui 同向，满足正反馈要求。
(2)根据电感三点式振荡电路的测量数据表格，回答： ○
1分析电容值C2改变对谐振频率有何影响？ ○
2分析电感值L1改变对放大器的电压增益和振荡频率有何影响？
○
3放大器输入输出端信号的相位差为多少，是否满足正反馈要求？ 答：○1
理论分析，0
122f L L L M ==++，电感值L1变大，谐振频率变小，实
际测得的确如此，由表中后两组数据可知。
○
2理论分析：增益：1
2
L A L = ，电容值C 2变大，增益不变，
0122f L L L M =
=++ ，电容值C 2变大，谐振频率变小，实际测得符合，由
表 中前两组数据可知。
○3放大器输入输出端信号的相位差为180，又Uf 和U0相位相反，所以 Uf 和Ui 同向，满足正反馈要求。
(3)影响电容、电感三点式振荡频率的主要因素是什么？
答：电容三点式：0f =
=
电感三点式：0122f L L L M =
=++
可见影响两种振荡器振荡频率的因素主要是：回路电容和电感。此外：晶体管输入输出电容分别和两个回路电抗元件并联，影响回路的等效电抗元件参数，从而影响振荡频率。
LC 正弦波振荡电路详解 LC 正弦波振荡电路与RC 桥式正弦波振荡电路的组成原则在本 质上是相同的，只是选频网络采用 LC 电路。在LC 振荡电路中，当 f=f o 时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减 到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持 输出电压，从而形成正弦波振荡。由于 LC 正弦波振荡电路的振荡频 率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。 一、LC 谐振回路的频率特性 LC 正弦波振荡电路中的选频网络采用 LC 并联网络，如图所示 图（a ）为理想电路，无损耗，谐振频率为 「—（推导过程如下） 公式推导过程: 电路导纳为 式中Q 为品质因数 R 1 当Q>>1时，?—，所以谐振频率 将上式代入…二，得出令式中虚部为零, R , 戸+（班）宀 1 就可求出谐振角频率 1
当f=fo 时，电抗 一一 丑 I?二 在信号频率较低时，电容的容抗（ 兀€） J I 很大，网络呈感性；在信号频率较高 时，电感的 「二; 疼 感抗（昭祖）很大，网络呈容性；只有当f=fo 时， [ 网络才呈纯阻性，且阻抗最大。这时电路产生电O ? ------------ 流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的 磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。 L ：；讲嵌阀 绻 实际的LC 并联网络总是有损耗的，各种损耗等 效成电阻R ,如图 （b ）所示。电路的导纳为 y =亦+—5— R+ 回路的品质因数' 公式推导过程: 电路导纳为 当Q>>1时，已 ，代入：'，整理可得 亍（推导过程如下） ⑹萼慮匝路损耗时] LC 并联网络
式中Q为品质因数
摘要 自激式振荡器是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅值的交变能量电路。正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。基于频率稳定、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本次课程设计采用电容三点式振荡器，运用multisim软件进行仿真。根据静态工作点计算出回路的电容电感取值，得出输出频率与输出幅度有效值以达到任务书的要求。 关键词：电容三点式；振荡器；multisim；
目录 1、绪论 (1) 2、方案的确定 (2) 3、工作原理、硬件电路的设计和参数的计算 (3) 3.1 反馈振荡器的原理和分析 (3) 3.2. 电容三点式振荡单元 (4) 3.3 电路连接及其参数计算 (5) 4、总体电路设计和仿真分析 (6) 4.1组建仿真电路 (6) 4.2仿真的振荡频率和幅度 (7) 4.3误差分析 (8) 5、心得体会 (9) 参考文献 (10) 附录 (10) 附录Ⅰ元器件清单 (10) 附录Ⅱ电路总图 (11)
1、绪论 振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持 下去。选频网络则只允许某个特定频率0f能通过，使振荡器产生单一频率的输出。 振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压 U和输入电压i U要相等，这是振幅平衡条件。二是f U和i U必须相位相同，这是相位f 平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。 本次课程设计我设计的是电容反馈三点式振荡器，电容三点式振荡器，也叫考毕兹振荡器，是自激振荡器的一种，这种电路的优点是输出波形好。电容三点式振荡器是由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成。因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名。 本课题旨在根据已有的知识及搜集资料设计一个正弦波振荡器，要求根据给定参数设计电路，并利用multisim仿真软件进行仿真验证，达到任务书的指标要求，最后撰写课设报告。报告内容按照课设报告文档模版的要求进行，主要包括有关理论知识介绍，电路设计过程，仿真及结果分析等。 主要技术指标：输出频率9 MHz，输出幅度（有效值）≥5V。
摘要 振荡器的种类很多，适用的范围也不相同，但它们的基本原理都是相同的，都由放大器和选频网络组成，都要满足起振，平衡和稳定条件。然后通过所学的高频知识进行初步设计，由于受实践条件的限制，在设计好后，我利用了模拟软件进行了仿真与分析。为了学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。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能力。NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。 关键词：LC振荡回路；仿真；正弦波信号；Multisim软件；
目录 一、绪论 (1) 二、方案确定 (1) 2．1电感反馈式三端振荡器 (2) 2．2电容反馈式三端振荡器 (3) 2.3 振荡平衡条件一般表达式 (4) 2．4起振条件和稳幅原理 (4) 三、LC振荡器的基本工作原理 (4) 四、总电路设计和仿真分析 (5) 4.1软件简介 (5) 4.2 总电路设计 (7) 4.3 进行仿真 (8) 4.4 各个原件对电路的影响 (11) 五、心得体会 (12) 参考文献 (13) 附录 (14) 电路原理图 (14) 元器件清单 (14)
一、绪论 在本课程设计中，对LC正弦波振荡器的仿真分析。正弦波振荡器用来产生正弦交流信号的电路，它广泛应用于通信、电视、仪器仪表和测量等系统中。在通信方面，正弦波震荡器可以用来产生运载信息的载波和作为接收信号的变频或调解时所需要的本机振荡信号。医用电疗仪中，用高频加热。在课程设计中，学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。 我利用了仿真软件对电路进行了一写的仿真分析，得到了与理论值比较相近的结果，这表明电路的原理设计是比较成功的，本次课程设计也是比较成功的。 本课程设计中要求设计的正弦波振荡器能够输出稳定正弦波信号，本设计中所涉及的仿真电路是比较简单的。但通过仿真得到的结论在实际的类似电路中有很普遍的意义。 二、方案确定 通过对高频电子线路相关知识的学习，我们知道LC正弦波振荡器主要有电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器以及改进型电容反馈式振荡器（克拉波电路和西勒电路）等。其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。我们这里研究的主要是LC三端式振荡器。
实验六RC桥式正弦波振荡器 一、实验目的 1．研究RC桥式振荡器中RC串、并联网络的选频特性。 2．研究负反馈网络中稳幅环节的稳幅功能。 3．掌握RC桥式振荡器的工作原理及调测技术。 二、实验原理 RC桥式振荡器的实验电路如图1所示。 图（b）Multisim仿真电路图 图1 RC桥式振荡器 该电路由三部分组成：作为基本放大器的运放；具有选频功能的正反馈网络；具有稳幅功能的负反馈网络。 1．RC串并联正反馈网络的选频特性。 电路结构如图2所示。一般取两电阻值和两电容值分别相等。由分压关系可得正反馈网络的反馈系数表达式： 1
2 RC j R C j R RC j R C j R C j R C j R Z Z Z V V F i F ωωωωωω++ ++=++=+==1111//11// 212 ()()RC j RC j RC j RC RC j RC j RC j RC j RC j RC j R C j RC j RC j R ωωωωωωωωωωωωω++=+-+=++=++++=131 2111112 2 令RC 10= ω，则上式为? ?? ? ??-+=ωωωω0031j F 由上式可得RC 串并联正反馈网络的幅频特性和相频特性的表达式和相应曲线（如图 3和图4所示）。 2 002 31 ? ?? ? ??-+=ωωωωF 3 arctg 0ω ωωωφ--=?F 图4 相频特性曲线 图3 幅频特性曲线
3 I I D1D1图5 由特性曲线图可知，当ω＝ω0时，正反馈系数达最大值为1/3，且反馈信号与输入信号同相位，即φF ＝0，满足振荡条件中的相位平衡条件，此时电路产生谐振ω＝ω0＝1/RC 为振荡电路的输出正弦波的角频率，即谐振频率f o 为 RC f o π21 = 当输入信号i V 的角频率低于ω0时，反馈信号的相位超前，相位差φF 为正值；而当输入信号的角频率高于ω0时，反馈信号的相位滞后，相位差φF 为负值。 2、带稳幅环节的负反馈支路 由上分析可知，正反馈选频网络在满足相位平衡的条件下，其反馈量为最大，是三分之一。因此为满足幅值平衡条件，这样与负反馈网络组成的负反馈放大器的放大倍数应为三倍。为起振方便应略大于三倍。由于放大器接成同相比例放大器，放大倍数需满足 VF A =1+31 ≥R R f ，故1 R R f ≥2。为此，线路中设置电位器进行调节。 为了输出波形不失真且起振容易，在负反馈支路中接入非线性器件来自动调节负反馈量，是非常必要的。方法可以有很多种。有接热敏电阻的，有接场效应管的（压控器件），本实验是利用二极管的非线性特性来实现稳幅的。其稳幅原理可从二极管的伏安特性曲线得到解答。如图5所示。 在二极管伏安特性曲线的弯曲部分，具有非线性特性。从图中可以看出，在Q 2点，PN 结的等效动态电阻为22Q di dv r D D d =；而在Q 1 点,PN 结的等效动态电阻为1 1Q di dv r D D d =；显然， 1d r >2d r ；也就是说，当振荡器的输出电压幅度增 大时，二极管的等效电阻减少，负反馈量增大，从而抑制输出正弦波幅度的增大，达到稳幅的目的。 通过R p 调节负反馈量，将振荡器输出正弦波控 制在较小幅度，正弦波的失真度很小，振荡频率接近估算值；反之则失真度增大，且振荡
在信号频率较低时，电容的容抗()很大，网络呈感性；在信 号频率较高时，电感的感抗()很大，网络呈容性；只有当f=f0时，网络才呈纯阻性，且阻抗最大。这时电路产生电流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的磁场能又转换成电场能，两种能量相 互转换。 7.1.3 LC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的，只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。 一、LC谐振回路的频率特性 LC正弦波振荡电路中的选频网络采用LC并联网络，如图所示。图(a)为理想电路，无损耗，谐振频率为 （推导过程如下） 公式推导过程： 电路导纳为 令式中虚部为零，就可求出谐振角频率
式中Q为品质因数 当Q>>1时，，所以谐振频率 将上式代入，得出 当f=f0时，电抗 当Q>>1时，，代入，整理可得 在信号频率较低时，电容的容抗() 很大，网络呈感性；在信号频率较高时，电感的 感抗()很大，网络呈容性；只有当f=f0时， 网络才呈纯阻性，且阻抗最大。这时电路产生电 流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的 磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。 实际的LC并联网络总是有损耗的，各种损耗等 效成电阻R，如图(b)所示。电路的导纳为 回路的品质因数 （推导过程如下）
公式推导过程： 电路导纳为 令式中虚部为零，就可求出谐振角频率 式中Q为品质因数 当Q>>1时，，所以谐振频率 将上式代入，得出 当f=f0时，电抗 当Q>>1时，，代入，整理可得 上式表明，选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数值愈大，品质因数愈大，将使得选频特性愈好。 当f=f0时，电抗（推导过程如下）公式推导过程： 电路导纳为
LC正弦波振荡电路详解 LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的，只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。 一、LC谐振回路的频率特性 LC正弦波振荡电路中的选频网络采用LC并联网络，如图所示。图(a)为理想电路，无损耗，谐振频率为 （推导过程如下） 公式推导过程： 电路导纳为 令式中虚部为零，就可求出谐振角频率 式中Q为品质因数 当Q>>1时，，所以谐振频率 将上式代入，得出
当f=f0时，电抗 当Q>>1时，，代入，整理可得 在信号频率较低时，电容的容抗() 很大，网络呈感性；在信号频率较高时，电感的 感抗()很大，网络呈容性；只有当f=f0时， 网络才呈纯阻性，且阻抗最大。这时电路产生电 流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的 磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。 实际的LC并联网络总是有损耗的，各种损耗等 效成电阻R，如图(b)所示。电路的导纳为 回路的品质因数 （推导过程如下）公式推导过程： 电路导纳为 令式中虚部为零，就可求出谐振角频率 式中Q为品质因数
当Q>>1时，，所以谐振频率 将上式代入，得出 当f=f0时，电抗 当Q>>1时，，代入，整理可得 上式表明，选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数值愈大，品质因数愈大，将使得选频特性愈好。 当f=f0时，电抗（推导过程如下）
综合设计 正弦波振荡器的设计与测试 一．实验目的 1． 掌握运用Multisim 设计RC 振荡电路的设计方法 2． 掌握RC 正弦波振荡器的电路结构及其工作原理 3． 熟悉RC 正弦波振荡器的调试方法 4． 观察RC 参数对振荡器的影响，学习振荡器频率的测定方法 二．实验原理 在正弦波振荡电路中，一要反馈信号能够取代输入信号，即电路中必须引入正反馈；二要有外加 的选频网络，用以确定振荡频率。正弦波振荡的平衡条件为：.. 1AF = 起振条件为.. ||1A F > 写成模与相角的形式：.. ||1A F = 2A F n πψ+ψ=（n 为整数） 电路如图1所示： 1． 电路分析 RC 桥式振荡电路由RC 串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC 选频网络形成正反馈电路， 决定振荡频率0f 。1R 、f R 形成负反馈回路，决定起振的幅值条件，1D 、2D 是稳幅元件。 该电路的振荡频率 ： 0f =RC π21 ① 起振幅值条件：311 ≥+ =R R A f v ② 式中 d f r R R R //32+= ，d r 为二极管的正向动态电阻 2． 电路参数确定 （1） 根据设计所要求的振荡频率0f ，由式①先确定RC 之积，即 RC= 21f π ③ 为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻i R 和输出电阻o R 的影响，应使
R 满足下列关系式：i R >>R>>o R 一般i R 约为几百千欧以上，而o R 仅为几百欧以下，初步选定R 之后，由式③算出电容C 的值，然后再算出R 取值能否满足振荡频率的要求 （2） 确定1R 、f R ：电阻1R 、f R 由起振的幅值条件来确定，由式②可知f R ≥21R ， 通常 取f R =（2.1~2.5）1R ，这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。此外，为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路还应满足直流平衡条件，即： R=1R //f R （3） 确定稳幅电路：通常的稳幅方法是利用v A 随输出电压振幅上升而下降的自动调节作用实 现稳幅。图1中稳幅电路由两只正反向并联的二极管1D 、2D 和电阻3R 并联组成，利用二极管正向动态电阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真，在二极管两端并联小电阻3R 。实验证明，取3R ≈d r 时，效果最佳。 三．实验任务 1．预习要求 （1） 复习RC 正弦波振荡电路的工作原理。 （2） 掌握RC 桥式振荡电路参数的确定方法 2． 设计任务 设计一个RC 正弦波振荡电路。其正弦波输出要求： （1） 振荡频率：接近500Hz 或1kHz 左右，振幅稳定，波形对称，无明显非线性失真 （2）* 振荡频率：50Hz~1kHz 可调，其余同（1） 四．实验报告要求 1． 简述电路的工作原理和主要元件的作用 2． 电路参数的确定 3． 整理实验数据，并与理论值比较，分析误差产生的原因 4． 调试中所遇到的问题以及解决方法 五．思考题 1． 在RC 桥式振荡电路中，若电路不能起振，应调整哪个参数？若输出波形失真应如何调整？ 2． 简述图-1中21D D 和的稳幅过程。 六．仪器与器件 仪器： 同实验2 单管 器件： 集成运算放大器μA741 二极管 1N4001 电阻 瓷片电容 若干
《电子设计基础》 课程报告 设计题目： RC正弦波振荡器电路设计及仿真学生班级： 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 时间： 成绩： 西南xx大学 信息工程学院
一.设计题目及要求 RC正弦波振荡器电路设计及仿真，要求： （1）设计完成RC正弦波振荡器电路； （2）仿真出波形，并通过理论分析计算得出频率。 二.题目分析与方案选择 在通电瞬间电路中瞬间会产生变化的信号且幅值频率都不一样，它们同时进入放大网络被放大，其中必定有我们需要的信号，于是在选频网络的参与下将这个信号谐振出来，进一步送入放大网络被放大，为了防止输出幅值过大所以在电路中还有稳幅网络（如图一中的两个二极管），之后再次通过选频网络送回输入端，经过多次放大稳定的信号就可以不断循环了，由于电路中电容的存在所以高频阻抗很小，即无法实现放大，且高频在放大器中放大倍数较小。 三.主要元器件介绍 10nf电容两个；15kΩ电阻一个；10kΩ电阻三个；滑动变阻器一个；2.2k Ω电阻一个；二极管两个；运算放大器；示波器 四.电路设计及计算 电路震荡频率计算： f=1/2πRC
起振的复制条件：R f/R i>=2 其中R f=R w+R2+R3/R d 由其电路元件特性 R=10KΩ C=10nF 电路产生自激震荡，微弱的信号1/RC 经过放大，通过反馈的选频网络，使输出越来越大，最后经过电路中非线性器件的限制，使震荡幅度稳定了下来，刚开始时A v=1+R f/R i >3。 平衡时A v=3，F v=1/3(w=w0=1/RC) 五.仿真及结果分析 在multisim中进行仿真，先如图一连接好电路，运行电路，双击示波器，产生波形如下图 图2 刚开始运行电路时，输出波形如图2，几乎与X轴平行，没有波形输出。
简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点 LC振荡电路，顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。常见的LC振荡电路有好多种，比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式，它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比，如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话，就必须提高其振荡频率，而且还必须是电路具备开放的形式。 LC振荡电路之所以有振荡，是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性，使得电磁这两种能量在交替转化，简而言之，由于电能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振荡。当然，这只是一个理想情况，现实中，所有的电子元件都有一些损耗，能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部，导致能量不断减小。所以LC 振荡电路必须要有放大元件，这个放大元件可以是三极管，也可以是集成运放或者其他的东西。有了这个放大元件，这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大，从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。 开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。 LC振荡电路物理模型的满足条件 ①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线)，从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。 ②电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。 ③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。 能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。 充电完毕(放电开始)：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。 放电完毕(充电开始)：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。 充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。 放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。 在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/3612579800.html, 基于Multisim的RC正弦波振荡电路仿真分析 作者：李咏红 来源：《数字技术与应用》2012年第11期 摘要：采用Multisim10为工作平台对RC桥式正弦波振荡电路进行了仿真分析，讨论起振条件、稳幅环节，并通过仿真示波器观察了起振过程和振荡波形，仿真的结果与理论分析结果一致，说明将Multisim软件应用在电子技术教学中，可使教学更生动形象，利于学生对抽象原理的理解，提高课堂理论教学的教学质量。 关键词：Multisim RC桥式振荡电路仿真分析 中图分类号：TN752 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0206-02 振荡电路是在无外加输入信号的情况下，能自动产生一定波形、一定频率和振幅的交流信号的一类电路，按振荡波形可分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路两大类[1]。正弦波振 荡电路是一种基本的电子电路，广泛应用于量测、遥控、通讯、自动控制、热处理和超声波电焊等加工设备之中，也作为模拟电子电路的测试信号[2]。无论对于哪种振荡电路，用传统方 法精确分析起振、振幅、振荡频率的大小都是十分困难的，而用Multisim软件则可灵活方便的进行仿真分析。下面用Multisim软件对RC桥式正弦波振荡电路进行仿真分析[3]。 1、Multisim软件的特点 随着计算机的飞速发展，以EDA技术已经成为电子学领域的重要学科。EDA工具摒弃了靠硬件调试来达到设计目标的繁琐过程，实现了硬件设计软件化。NI Multisim10是美国国家仪器公司推出的Multisim最新版本。 NI Multisim10为用户提供了一个集成一体化的设计实验环境，建立电路、仿真分析和结果输出在一个集成菜单中可以全部完成，仿真手段切合实际，元器件和仪器与实际情况非常接近。NI Multisim10元件库中不仅有数千种电路元器件、虚拟测试仪器可供选用，而且与较常用的电路分析软件PSPICE提供的元器件完全兼容。Multisim还提供了丰富的分析功能，可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频（RF） 电路的仿真功能；因此功能强大的Multisim仿真软件非常适合电子类课程的教学和实验[4、5]。 2、RC正弦波振荡电路仿真分析 2.1创建仿真电路图
高频电子线路课程设计报告 题目: LC正弦波振荡器的设计 学院: 专业班级: 姓名: 学号: 指导教师: 二〇一三年一月八日
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：高频三点式正弦波振荡器。
目录 1系统方案设计 (4) 1.1设计说明及任务要求 (4) 1.1.1设计说明 (4) 1.1.2设计要求 (5) 1.2 方案1 (6) 1.3 方案2 (7) 2电路设计 (8) 2.1工作原理 (8) 2.2设计内容 (9) 2.2.1原理图 (9) 2.2.2参数计算 (9) 2.2.2注意事项 (10) 3系统测试 (10) 3.1振荡器正常工作 (10) 3.2实现输出频率可变功能 (10) 4结论 (11) 5参考文献 (11) 6附录 (11) 6.1元器件明细表 (11) 6.2电路图图纸.......................................................................................... 错误！未定义书签。 6.2.1Altium Designer 原理图设计 (12) 6.2.2PCB制作 (13) 6.2.3成品展示 (13) 6.3电路使用说明 (13)
实验五RC正弦波振荡器 一．实验目的 1.学习文氏桥振荡器的电路结构和工作原理。 2.学习振荡电路的调整与测量振荡频率的方法。 二．电路原理简述 从电路结构上看，正弦波振荡器实质上是一个没有输入信号，但带有选频网络的正反馈放大器。它由选频网络和放大器两部分组成，选频网络由R、C串并联组成，故振荡电路称为RC振荡器，它可产生lHz--1MHz的低频信号。根据RC 电路的不同，可分为RC移项、RC串并联网络、双T选频网络等振荡器。 RC串并联网络(文氏桥)振荡器电路形式如图5—1所示。其原理为：图中的RC选频电路，若把Ui看成输入电压，把Uo看成输出电压，则只有当f=fo=1/2∏RC，Uo和Ui才能同相位。且在有效值上Uo=3Ui，对该振荡器电路而言．当电路满足振荡频率f=fo=1/2∏RC，且放大电路的放大倍数︳Au ︳>3时，就能产生一个稳定的正弦波电压Uo。 图5—1 RC串并联网络振荡器原理图 本实验采用两极共射极带负反馈放大器组成RC正弦波振荡器，实验电路如图5-2。 电路特点：改变RC则可很方便的改变振荡频率，由于采用两级放大及引入负反馈电路，所以能很容易得到较好的正弦波振荡波形。
其中：R F1=1kΩ，R W=150kΩ，增加Rf3=1kΩ,C2=C3=0.47μF，C7=C8=0.01μF，C1=10μF/25V，C E1= C E2=47μF/25V，R E1’=R E2’=10Ω，R F2=51Ω，R C1’=R E1”=120Ω，R C2=R S= R E2”=470 Ω，R B22=1kΩ，R B21=1.5kΩ，R B1=10kΩ，T1=T2=9013，外接电阻R=2kΩ，电容C=0.01μF， 三．实验设备 名称数量型号 1．直流稳压电源 1台 0～30V可调 2．低频信号发生器1台 3．示波器 1台 4．晶体管毫伏表 1只 5．万用表 1只 6．反馈放大电路模块 1块 ST2002 四. 实验内容与步骤 1. RC振荡电路的调整 1）按照图5-2电路原理，选用“ST2002反馈放大电路”模块，熟悉元件安装位置，开始接线,此电路中D和0V两点不要连接，检查连接的实验电路确保无误后，在稳压电源输出为12V的前提下对实验电路供电。 2）在A，B断开（无负反馈）情况下，调整放大器静态工作点，使其Vc1=8V左右，工作点调好后断开电源然后将A，B短接（引入负反馈），按照电路原理图接上R、C电阻和电容（选频网络），连接F,I两点，组成文氏振荡器。 3）用示波器观察输出波形，若无振荡波形可调节R F1，直至输出为稳定不失真的正弦波为止。 文氏振荡器的振荡频率f，满足下式fo =1/2∏RC 2.测量振荡频率及输出电压 ，在在E端用示波器观察输出的正弦波波形。然后用交流毫伏表测出输出电压V O 示波器上读出振荡频率的周期填入表5—1中，并与计算值相比较。 3.测量负反馈放大电路的放大倍数A vf。
通信基本电路课程设计报告设计题目：LC正弦波振荡器设计 专业班级电信10-03 学号 311008001022 学生姓名王勇 指导教师高娜 教师评分 2012年12月4日
目录 第一章设计任务与要求 (3) 1.1. 设计任务 (3) 1.2. 设计要求 (3) 第二章总体方案 (3) 2.1振荡器的选择 (3) 2.2信号输出波形的仿真选择 (4) 第三章电路工作原理 (4) 3.1 LC三点式振荡组成原理图 (4) 3.2 起振条件 (5) 3.3 频率稳定度 (5) 3.4 总原理图 (6) 3.5 LC振荡模块设计 (7) 第四章电路制作和调试 (12) 4.1元器清单 (12) 4.2 按设计电路安装元器件 (14) 4.3 测试点选择 (14) 4.4调试 (14) 4.5 实验结果与分析 (15) 4.6频率稳定度 (16) 第五章总结 (16) 第六章参考文献 (17)
第一章设计任务与要求 1.1 设计任务 (1).熟悉LC正弦波振荡器的工作原理，以及示波器的原理及用法。 (2).掌握LC正弦波振荡器的基本设计方法。 (3).理解LC正弦波振荡回路并掌握LC振荡器的设计，装载，调试，及其主要性能参数的测试方法和如何选择电路的测试点。 (4).了解外界因素、元件参数对振荡器工作稳定性及频率稳定度的影响情，以便提高振荡器的性能。 1.2 设计要求 (1).设计一个LC正弦波频振荡器。 (2).利用三端式振荡器原理产生正弦波信号，采用的具体电路不限。要求给出所选电路的优点和缺点并通过测量值进行证明。也可以进行不同三端式振荡器的性能比较。 (3).了解电路分布参数的影响及如何正确选择电路的静态工作点。 (4).电路的基本原理，LC正弦波振荡器是各种接收机和发射机中一种常见的电路，常用作载波振荡、本振混频振荡等。其典型形式为“三点式”振荡电路，其电路简单、频率稳定度高，它的工作原理是在正反馈的基础上，将直流电源提供的能量变成正弦交流输出。 (5).选择所需的方案，画出有关的电路原理图。 第二章总体方案 2.1振荡器的选择 LC振荡器的电路种类比较多，根据不同的反馈方式，又可分为互感反馈振荡器，电感反馈三点式振荡器，电容反馈三点式振荡器，其中互感反馈易于起振，但稳定
目录 摘要： (1) 0 前言 (2) 1 振荡器 (2) 1.1 什么是振荡器 (2) 1.2 振荡器的相关知识 (2) 1.3 反馈式振荡器的原理知识 (3) 2 正弦波振荡电路振幅条件的判定方法 (3) 3 LC正弦波振荡电路相位条件的判定方法 (5) 3.1 变压器耦合振荡器 (5) 3.2 三点式振荡器 (6) 4 判断三点式振荡器是否满足相位条件的简单方法 (9) 4.1 晶体管极间支路的电抗特性的分析 (9) 4.2 判断方法的实例应用 (14) 5 结论 (16) 参考文献 (16)
浅析LC正弦波振荡电路振荡的判断方法 摘要： 本文主要对LC正弦波振荡电路能否振荡的判断方法进行了浅要分析。当振荡电路同时满足起振的振幅条件和相位条件时就能产生振荡。于是本文主要阐述了正弦波振荡电路振幅条件的判定方法和LC正弦波振荡电路相位条件的判定方法。针对较复杂的三点式振荡器相位条件的辨别，通过对晶体管极间支路的电抗性质进行较全面的分析，并作出总结，之后利用这些结论，可使判断过程大大简化。 关键词： LC正弦波振荡电路；振幅条件；相位条件；电抗性质 0 前言 正弦波振荡器是《通信电子线路》一书中的重点章节。本文试图通过对LC正弦波振荡电路能否振荡的判断方法的浅要分析，来更深入地理解该章内容。 在实践中，正弦波振荡器有着相当广泛的应用。如在通讯、广播、电视系统中用作载波信号源，在工业方面用于高频加热、熔炼、淬火、超声波焊接，在医学方面用于超声诊断、核磁共振成象等。由此可见，学好正弦波振荡器是十分必要的！ 从结构上看，正弦波振荡器就是一个没有输入信号的带有选频网络的正反馈放大器。它也是一种能量转换器，无需外加信号，就能自动地把直流电转换成具有一定频率、一定波形和一定幅度的正弦交流电。 正弦波振荡器一般可分为：RC正弦波振荡器、LC正弦波振荡器、石英晶体振荡器，其中LC正弦波振荡器又可分为：变压器耦合振荡器、三点式振荡器。 本文通过对LC正弦波振荡电路的分析说明：当振荡电路同时满足起振的振幅条件和相位条件时就能产生振荡。需要特别指出的是，当三点式振荡器符合“射同基反”的构成原则时，就满足了振荡的相位条件[1-2]；对于电路较复杂的三点式振荡器，通过分析晶体管极间支路的电抗性质，并利用其分析结果，可以使其相位条件的判断过程大大简化。 1 振荡器 1.1 什么是振荡器 不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路称为振荡器。 1.2 振荡器的相关知识 1.2.1振荡器的分类 1
广州大学学生实验报告 院（系）名称 物理与信息工程系 班别 姓名 专业名称 学号 实验课程名称 模拟电路实验 实验项目名称 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器 实验时间 实验地点 实验成绩 指导老师签名 【实验目的】 1.进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件。 2.学会测量、调试振荡器。 【实验原理】 从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器， 一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器 电路型式如图6－1所示。 振荡频率 RC 21 f O π= 起振条件 |A &|＞3 电路特点：可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。 图6－1 RC 串并联网络振荡器原理图 注：本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC 正弦波振荡器。 【实验仪器与材料】 模拟电路实验箱 双踪示波器 函数信号发生器 交流毫伏表 万用电表 连接线若干
【实验内容及步骤】 1.RC 串并联选频网络振荡器 （1）按图6－2组接线路 图6－2 RC 串并联选频网络振荡器 （2）接通RC 串并联网络，调节R f 并使电路起振，用示波器观测输出电压u O 波形，再细调节R f ，使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数，即，测量振荡频率，周期并与计算值进行比较。 （3） 断开RC 串并联网络，保持R f 不变，测量放大器静态工作点，电压放大倍数。 （4）断开RC 串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。（输入小信号：f=1KHz,峰峰值为100mV 正弦波）用毫伏表测量u i 、u 0 就可以计算出电路的放大倍数。 （5）改变R 或C 值，观察振荡频率变化情况。 将RC 串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC 串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V ），频率由低到高变化，RC 串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC 串并联网络的输出将达最大值（约1V 左右）。且输入、输出同相位，此时信号源频率为 2πRC 1 f f ο== 【实验数据整理与归纳】 （1）静态工作点测量 U B （V ） U E （V ） U C (V) 第一级 2.48 2.96 4.66 第二级 0.84 11.51 1.01 （2）电压放大倍数测量： u i (mV) u o (V) Av 788 2.80 3.60
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摘要 电子线路中，在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为高频信号发生器。 高频信号发生器主要是产生高频正弦震荡波，电路主要由高频振荡电路构成。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。它无需外加激励信号。 关键词：高频； LC正弦波振荡器；西勒电路；multisim 目录
摘要 (1) 第1章绪论 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 平衡条件 (1) 1.3 起振条件 (1) 1.4 稳定条件 (2) 1.4.1．振幅稳定条件 (2) 1.4.2 相位平衡的稳定条件 (3) 1.5 振荡器的频率稳定度 (4) 1.5.1 频率准确度和频率稳定度 (4) 1.5.2 提高频率稳定度的措施 (4) 1.5.3 LC振荡器的设计考虑 (4) 第2章 LC正弦波振荡器 (5) 2.1 LC三点式振荡器相位平衡条件的判断准则 (5) 2.2 电感三点式振荡器 (5) 2.3 电容三点式振荡器 (6) 2.4 克拉泼和西勒振荡器 (7) 2.4.1克拉泼振荡器 (8) 2.4.2．西勒振荡器 (9) 第3章调试与分析 (10) 3.1 调试中的问题 (10) 3.2 各振荡电路的方案比较与分 (11) 3.2.1 电容三点式振荡的特点： (11) 3.2.2 电感三点式振荡特点： (11) 3.2.3 克拉泼振荡特点： (12) 3.2.4 西勒振荡器特点： (13) 结论 (18) 参考文献 (19) 附录 (20)
致谢 (21)
实验六 RC 正弦波振荡器的设计及调试 一、实验目的 1、进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件； 2、学会测量、调试振荡器。 二、实验原理 从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大电路。若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器，一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。 1、RC 移相振荡器 电路型式如图8.1所示，选择R ＞＞R i 。 振荡频率：O f =起振条件：放大电路A 的电压放大倍数｜A ｜＞29 电路特点：简便，但选频作用差，振幅不稳，频率调节不便，一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。 频率范围：几Hz ～数十kHz 。 2、RC 串并联网络（文氏桥）振荡器 电路型式如图8.2所示。 振荡频率：12O f RC p = 起振条件：|A |＞3 电路特点：可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。 三、实验条件 1、12V 直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器 图8.1 RC 移相振荡器原理图 图8.2 RC 串并联网络振荡器原理图
4、频率计 5、直流电压表 6、3DG12×2或9013×2，电阻、电容、电位器等 四、实验内容 1、RC串并联选频网络振荡器 2、双T选频网络振荡器 3、RC移相式振荡器的组装与调试 五、实验步骤 1、RC串并联选频网络振 荡器 （1）按图8.4组接线路； （2）接通12V电源，调节 电阻，使得Vce1=7-8V， Vce2=4V左右。用示波器观察 图8.4 RC串并联选频网络振荡器有无振荡输出。若无输出或振 荡器输出波形失真，则调节Rf以改变负反馈量至波形不失真。并测量电压放大倍数及电路静态工作点。 （3）观察负反馈强弱对振荡器输出波形的影响。 逐渐改变负反馈量，观察负反馈强弱程度对输出波形的影响，并同时记录观察到 的波形变化情况及相应的Rf值。 （4）改变R（10KΩ）值，观察振荡频率变化情况； （5）RC串并联网络幅频特性的观察。 将RC串并联网络与放大电路断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC
高频电子线路课程设计 题目： 院（系、部）： 学生姓名： 指导教师： 年月日 河北科技师范学院教务处制
摘要 无论是从数学意义上还是从实际的意义上，正弦波都是最基本的波形之一——在数学上，任何其他波形都可以表示为基本正弦波的傅里叶组合;从实际意义上来讲，它作为测试信号、参考信号以及载波信号而被广泛的应用。在运算放大电路中，最适于发生正弦波的是文氏电桥振荡器和正交振荡器。 本文中介绍了一种基于运算放大器的文氏电桥正弦波发生器。文氏桥振荡电路由两部分组成：即放大电路和选频网络。由集成运放组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入电阻高、输出电阻低的特点。经测试，该发生器能产生频率为100-1000Hz的正弦波，且能在较小的误差范围内将振幅限制在2.5V以内。 关键词：正弦波；振荡器；文氏电桥
目录 摘要.................................................... 错误！未定义书签。1设计任务及要求. (9) 1.1.................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.2 ***............................................................................................ 错误！未定义书签。 2 方案论证 (10) 3 单元电路设计 (11) 4 电路原理图及PCB版图 (11) 5 总结................................................... 错误！未定义书签。附录及参考文献........................................... 错误！未定义书签。