目录
摘要 ......................................................................................................... I 1绪论 .. (1)
2正弦波振荡器 (2)
2.1 反馈振荡器产生振荡的原因及其工作原理 (2)
2.2平衡条件 (3)
2.3起振条件 (3)
2.4稳定条件 (4)
3电感三点式振荡器 (5)
3.1三点式振荡器的组成原则 (5)
3.2电感三点式振荡器 (5)
3.3 振荡器设计的模块分析 (6)
4 仿真与制作 (9)
4.1仿真. (9)
4.2分析调试 (10)
5心得体会 (18)
参考文献 (19)
摘要
反馈振荡器是一种常用的正弦波振荡器，主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。本文介绍了高频电感三点式振荡器电路的原理及设计，电感三点式容易起振，调整频率方便，变电容而不影响反馈系数。
正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。例如，无线发射机中的载波信号源，接收设备中的本地振荡信号源，各种测量仪器如信号发生器、频率计、fT测试仪中的核心部分以及自动控制环节，都离不开正弦波振荡器。根据所产生的波形不同，可将振荡器分成正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波，后者能产生矩形波、三角波、锯齿波等。
本文将简单介绍一种利用一款名为Multisim 11.0的软件作为电路设计的仿真软件，电容电感以及其他电子器件构成的高频电感三点式正弦波振荡器。电路中采用了晶体三极管作为电路的放大器，电路的额定电源电压为5.0 V，电流为1~3 mA，电路可输出输出频率为8 MHz（该频率具有较大的变化范围）。
关键词：高频、电感、振荡器
1绪论
在现代社会中，信息传递的作用日益变的重要。这就要求我们改进信息传递的方式，从而使信息的传递更加迅速，更加准确，更加安全。无线电通信的发展，信息加密技术的改进……这些为迅速准确的通信带来了便利。毋庸置疑，无线电技术带来了信息交流方面的一次伟大变革。
在本课程设计中，着眼于无线电通信的基础电路——LC正弦振荡器的分析和研究。通过对电感反馈式三端振荡器的分析、讨论。以求得到一些对实际应用电路有帮助的结论。在课程设计中，使用的仿真软件为multisim11.0。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。能够让使用者全面的收集电路的相关数据，进而有助于对电路进行改进。
常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC 振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。其中LC 振荡器和晶体振荡器用于产生高频正弦波。正反馈放大器既可以由晶体管、场效应管等分立器件组成，也可以由集成电路组成。
LC振荡器中除了有互感耦合反馈型振荡器之外，其最基本的就是三端式（又称三点式）的振荡器。而三点式的振荡器中又有电容三点式振荡器和电感三点式振荡器这两种基本类型。本文所要介绍的正是电感三点式振荡器。
2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。
2.1 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。图2.1所示为反馈振荡器构成方框图及相应电路。由
U，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
i
U，若o U 经反馈网络并在反馈网这一信号经放大器放大后，在输出端产生输出信号
o
U 与i U不仅大小相等，而且相位也相同，即实现了正反馈。络输出端得到的反馈信号
f
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
U输出，从而实统，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
o
现了自激振荡的目的。
图2.1 反馈振荡器的结构网络图
为了使振荡器的输出o U 为一个固定频率的正弦波，图 2.1 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f U 与i U 相同的条件而产生自激振荡，对其他频率的信号不满足f U 与i U 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。
2.2平衡条件
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：相位平衡条件决定了振荡器输出信号频率的大小。
2.3起振条件
振荡器在实际应用时不应有外加信号，而应是一加上电后即产生输出；振荡的最初来源是振荡器在接通电源时不可避免地存在的电冲击及各种热噪声。振荡开始时激励信号很弱，为使振荡过程中输出幅度不断增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大，即振荡开始时应为增幅振荡。
由 可知， 称为自激振荡的起振条件，
也可写为
分别称为起振的振幅条件和相位条件，其中起振的相位条件即为正反馈条件。[2]
1)()()(==ωωωj F j K j T ?
??==+===2,1,021)(n n KF j T F K T π
???ω()()()ωωωj U j U j T i i >'>，11)(>ωj T ?
??==++=>'=',2,1,021)(n n F R Y j T F L f T L f π
????ω
2.4稳定条件
振荡器的稳定条件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须具有阻止振幅变化的能力。具体来说，就是在平衡点附近，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)相位稳定条件
振荡器的相位平衡条件是φT （ω0）＝２ｎπ。 在振荡器工作时, 某些不稳定因素可能破坏这一平衡条件。如电源电压的波动或工作点的变化可能使晶体管内部电容参数发生变化, 从而造成相位的变化, 产生一个偏移量Δφ。
由于瞬时角频率是瞬时相位的导数, 所以瞬时角频率也将随着发生变化。为了保证相位稳定, 要求振荡器的相频特性φT （ω）在振荡频率点应具有阻止相位变化的能力。具体来说, 在平衡点ω=ω0附近, 当不稳定因素使瞬时角频率ω增大时, 相频特性φT （ω0）应产生一个-Δφ, 从而产生一个-Δω, 使瞬时角频率ω减小。[3]
i U U i
U K
3电感三点式振荡器
3.1三点式振荡器的组成原则
基本电路就是通常所说的三端式(又称三点式)的振荡器，即LC 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，如图3.1所示。X1、X2、X3三个电抗元件构成了决定振荡频率的并联谐振回路，同时也构成了正反馈所需的反馈网络。
根据谐振回路的性质，谐振时回路应呈纯电阻性，因而有
三个电抗元件不能同时为感抗或容抗，必须 由两种不同性质的电抗元件组成。
三端式振荡器能否振荡的原则：（1）X1和 X2的电抗性质相同； （2）X 3与X 1、 X2的电抗性质相反。即射同余异，源同余异。
3.2电感三点式振荡器
X1和X2为感性，X3为容性，满足三端式振荡器的组成原则，反馈网络是由电感元件完成的，称为电感反馈振荡器，也称为哈特莱(Hartley)振荡器。
图 3.2是两种基本的三端式振荡器 (a) 电容反馈振荡器;(b) 电感反馈振荡器
I
.
3
0321=++X X
X (a )
C (b )3
3
上图是电感反馈振荡器电路的(a) 实际电路；(b) 交流等效电路；(c) 高频等效电路 电感反馈振荡器中，电感通常是绕在同一带磁芯的骨架上，它们之间存在互感，用M 表示。同电容反馈振荡器的分析一样，振荡器的振荡频率可以用回路的谐振频率近似表示，
即
式中的L 为回路的总电感， 由相位平衡条件分析，振荡器的振荡频率表达式为
式中的g’L 与电容反馈振荡器相同，表示除晶体管以外的电路中所有电导折算到CE 两端后的总电导。振荡频率近似用回路的谐振频率表示时其偏差较小，而且线圈耦合越紧，偏差越小。[4]
电感反馈式三端振荡器优点(1)容易起振 (2)调整频率方便，变电容而不影响反馈系数。缺点(1) 振荡波形不够好，高次谐波反馈较强，波形失真较大。 (2) 不适于很高频率工作。
3.3 振荡器设计的模块分析
如图所示即为此次设计的主要模块——振荡电路模块。
E c
(a )
C
(b )
＋－
U b .＋－
′(c )
.＋
－LC
101=
≈ωωM L L L 221++=)
)((1
2211M L L g g g LC L oe ie -'++=ω
图 振荡电路模块原理图
与前面的对振荡器电路的分析一样，图3.2中的R1、R2和R3均为电路的偏置电阻，C1、C2分别为旁路电容和隔直流电容，而C1、L1和L2的连接方式也符合电感三点式振荡器的原则，因此整个电路就构成了设计所需要的振荡电路。
由振荡器的原理可以看出，振荡器实际上是一个具有反馈的非线性系统，精确计算是很困难的，而且也是不必要的。因此，振荡器的设计通常是进行一些设计考虑和近似估算，选择合理的线路和工作点，确定元件的参数值，而工作状态和元件的准确数值需要在调试中最后确定。设计时一般都要考虑一下一些问题：
晶体管的选择
从稳频的角度出发，应选择T
f 较高的晶体管，这样的晶体管内部相移较小。通常选
择T
f >(3~10)1max
f 。同时希望电流放大系数 大些，这既容易振荡，也便于减小晶体管
和回路之间的耦合。算然不要求振荡器中的晶体管输出多大的功率，但考虑到稳频等因素，晶体管的额定功率也应有足够的余量。
因此，在本次设计中将会 选取2N2222作为振荡电路的三极管。该三极管的集电极电流最大值为800mA ，在25℃时其功率可达到0.5 W ，最大集电极电压可达30V ，足够满足此次设计的各方面要求。
2．直流馈电线路的选择
为保证振荡器起振的振幅条件，起振工作点应设置在线性放大区；从稳频出发，稳定
状态应该在截至区，而不应在饱和区，否则回路的有载品质因数
L
Q 将降低。所以，通常
应将晶体管的静态偏置点设置在小电流区，电路应采用自偏压。对于小功率晶体管，集电
极电流约为1~4mA 。
3振荡回路元件的选择
从稳频出发，振荡回路中电容C 应尽可能大，但C 过大，不利于波段工作，因此，前页图3.2中各电容均选为0.1uF 已经可以满足电路的设计要求。而电感L 原本也应尽可能大，但L 大后，体积大，分布电容大，L 过小，回路的品质因数过小，因此应该合理选择L 的大小。根据此次设计的要求，输出频率为8MHz ，由计算公式
（式中L=L1+L2+2M,M 为L1和L2之间的互感）以及反馈系数22
0.1~0.5
11L M L F L M L +=≈=+的要求，按照图3.2中所示选取L1=2.2uH,L2=0.5uH 应该能够满足设计的要求。
4 仿真与制作
4.1仿真
在课程设计中，使用的仿真软件为multisim9.0。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。能够让使用者全面的收集电路的相关数据，进而有助于对电路进行改进。
仿真电路如图：
取电感L1，L2的值为2.2UH ,1UH,只要开环增益A>1,即可起振。若使振荡频率f=8MHz，有公式ω=1/LC得，此时电感C=50PF。
为保证三极管能够正常放大，要合理设置静态偏置，取R1=8kΩ，R2=3 kΩ，Vb=R2/（R1+R2）,Ve=Vb-0.7,Ve=5V,Ve>Vb>Vc,发射级正偏，集电极反偏，三极管处于放大区。
仿真示波器显示如图：
4.2分析调试
由仿真波形可见，电感电感三点式振荡器存在一定的失真，这是由其本身的缺点造成的。
由于晶体管存在极间电容，对电感反馈振荡器，极间电容与回路电感并联，在频率高时极间电容影响大，有可能使电抗的性质改变，电感反馈振荡器的工作频率不能过高；电容反馈振荡器，其极间电容与回路电容并联，不存在电抗性质改变的问题，工作频率可以较高。
振荡器在稳定振荡时，晶体管工作在非线性状态，在回路中除有基波电压外还存在少量谐波电压（其大小与回路Q值有关）。对电容反馈振荡器，由于反馈是由电容产生的，所以高次谐波在电容上产生的反馈压降较小；而对电感反馈振荡器，反馈是由电感产生的，所以高次谐波在电感上产生的反馈压降较大，因此电容反馈振荡器的输出波形比电感反馈振荡器的输出波形要好。[5]
改变电容能够调整振荡器的工作频率。电容反馈振荡器在改变频率时，反馈系数也将改变，会影响振荡器的振幅起振条件，故电容反馈振荡器一般工作在固定频率；电感反馈振荡器在改变频率时，并不影响反馈系数，工作频带较电容反馈振荡器的宽。但电感反馈振荡器的工作频带不会很宽，因为改变频率将改变回路的谐振阻抗，可能使振荡器停振。
5心得体会
通过本次课程设计，我们从中学到很多东西，提高了我们的逻辑思维能力，使我们在高频电路的分析与设计上有了很大的进步。电路设计过程中查找资料很重要，不仅应用到课本中所学习的内容还涉及到一些课外知识。所以在课设期间不要局限于课上所学的理论知识，还要拓宽自己的知识范围，并积极与同组者进行讨论，得出大家认为最为适当的电路设计。本次课设让我们意识到理论知识运用到实际操作中的重要性，必须要学会理论实际相结合。
参考文献
1、《高频电子线路》王卫东电子工业出版社 2009.3
2、《基于Multisim2001的电子电路计算机仿真设计与分析》黄智伟电子工业出版社2004.7
3、《Multisim 9在电工电子技术中的应用》董玉冰清华大学出版社 2008.11
目录 引言 (1) 1设计要求 (1) 2设计构思及理论 (1) 2.1设计思路 (1) 2.2设计构思的理论依据 (3) 3系统电路的设计及原理说明 (4) 3.1系统框图及说明 (4) 3.2电路设计说明 (5) 3.3关键元器件的介绍 (5) 4仿真验证叙述及效果分析 (5) 4.1仿真电路 (5) 4.2仿真运行结果 (6) 5工程设计 (6) 6制作（特点）叙述 (7) 7调试测试分析 (7) 8结束语 (7) 谢辞 (9) 参考文献 (10) 附图 (11)
引言 三点式振荡电路是指电容或电感（反馈部分）的3个段分别接晶体管的三个极，故称为三点式振荡电路。目前三点式振荡电路主要分为电感三点式和电容三点式振荡电路。电感三点式振荡电路是指原边线圈的3个段分别接在晶体管的3个极。又称为电感反馈式振荡电路或哈特莱振荡电路。本次试验采用共基放大电路与电感三点式震荡回路结合成基本振荡器，再在后级加个共基放大电路来带动负载，并利用电容和电感的特性来改善输出波形。其特点是： 1.易起振。 2.调节频率方便。采用可变电容可获得较宽的频率调节范围，一般用于产生几十兆赫兹以下的正弦波。 3.输出波形较差。 1 设计要求 （1）要实现的功能：设计一个电感三点式振荡器，产生10MHz的震荡频率，并能带动620欧的负载。 （2）要求达到的技术指标：振荡频率f 0=10MHz，输出频率电压U ≥0.5V pp /620欧； 输出波形为正弦波（无明显失真）；供电电压V cc =12V。 （3）完成要求：设计与制作可供实际检测的实物样品，并且按要求完成课程设计报告。 2 设计构思及理论 2.1 设计思路 要设计一个电感三点式振荡电路，可以有几个电容和电感还有一个三极管和一个后级放大电路来达到要求。用改变电容的方法来调整震荡频率，方便调试而不会影响反馈系数，可以是波形输出更加稳定而没有明显的失真现象。但是为了达到输出频率电压技术指标，加一个共基放大电路，提高输出电压幅度。 1.电路组成 如图所示为电感三点式振荡电路的原理图。这种电路的LC并联谐振电路中的电感有首端、中间抽头和尾端三个端点，分别与放大器件的集电极、发射极（地）和基极相 连，反馈信号取自电感L 2 上的电压，因此，习惯上将图1所示电路称为电感三点式LC 振荡电路。
正弦波振荡器 本文重点 1．了解调谐放大器的电路结构、工作特点及工作原理。 2．理解正弦波振荡电路的工作原理、振荡条件。 3．掌握变压器耦合及三点式LC 振荡电路的工作原理及振荡频率。 4．了解石英晶体振荡电路。 本文难点 1．调谐放大器的选频能力。 2．正弦波振荡电路的振荡条件。 1 正弦波振荡器的基本知识 正弦波振荡器：一种不需外加信号作用，能够输出不同频率正弦信号的自激振荡电路。 .1 自激振荡的工作原理 LC 回路中的自由振荡 如图5 2.1(a )所示。 自由振荡——电容通过电感充放电，电路进行电能和磁能的转换过程。 阻尼振荡——因损耗等效电阻R 将电能转换成热能而消耗的减幅振荡。图6.2.1(b )所示。 等幅振荡——利用电源对电容充电，补充电容对电感放电的振荡过程，图6.2.1(c )所示。这种等幅正弦波振荡的频率称为LC 回路的固有频率，即 LC f π=210 (5.2.1) 图5 2.1 LC 回路中的电振荡 一、自激振荡的条件 振荡电路如图5.2.2所示。 振荡条件：相位平衡条件和振幅平衡条件。
1．相位平衡条件 反馈信号的相位与输入信号相位相同，即为正反馈，相位差是180? 的偶数倍，即 ? = 2n π (5.2.2) 其中，? 为v f 与v i 的相位差，n 是整数。v i 、v o 、v f 的相互关系参见图6.2.3。 2.振幅平衡条件 反馈信号幅度与原输入信号幅度相等。即 A V F = 1 (5.2.3) 图5.2.2 变调谐放大器为振荡器 图5.2.3 自激振荡器方框图 三、自激振荡建立过程 自激振荡器：在图5.2.2中，去掉信号源，把开关S 和点“2”相连所组成的电路。 自激振荡建立过程：电路接通电源瞬间，输入 端产生瞬间扰动信号v i ，振荡管V 产生集电极电流 i C ，因i C 具有跳变性，它包含着丰富的交流谐波。 经LC 并联电路选出频率为f 0的信号，由输出端输 出v o ，同时通过反馈电路回送到输入端，经过放大、 选频、正反馈、再放大不断地循环过程，将振荡由 弱到强的建立起来。当信号幅度进入管子非线性区 域后，放大器的放大倍数降低到 A V F = 1时，振幅 不再增加，自动维持等幅振荡。如图5.2.4所示。 [例5.2.1] 判断图5.2.5(a )所示电路能否产生 自激振荡。 解 (1) 振幅条件：因V 基极偏置电阻R b2被反馈线圈L f 短路接地，使V 处于截止状态，故电路不能起振。 (2) 相位条件：采用瞬时极性法，设V 基极电位为“正”，根据共射电路的倒相作用，可知集电极电位为“负”，于是L 同名端为“正”，根据同名端的定义得知，L f 同名端也为“正”，则反馈电压极性为“负”。显然，电路不能自激振荡。 如果把图5.2.5(a )改成图(b )。因隔直电容C b 避免了R b2被反馈线圈L f 短路，同时反馈电压极性为“正”，电路满足振幅平衡和相位平衡条件，所以电路能产生自激振荡。 图5.2.4 振荡的建立过程
5.3.2 三点式振荡电路 定义：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反馈型振荡器。 三点式振荡电路用电感耦合或电容耦合代替变压器耦合，可以克服变压器耦合振荡器只适宜于低频振荡的缺点，是一种广泛应用的振荡电路，其工作频率可从几兆赫到几百兆赫。 1、三点式振荡器的构成原则 图5 —20 三点式振荡器的原理图 图5 —20是三点式振荡器的原理电路（交流通路）为了便于分析，图中忽略了回路损耗，三个电抗元件
be ce bc X X X 、和构成了决定振荡频率的并联谐振回路。 要产生振荡，对谐振网络的要求：？ 必须满足谐振回路的总电抗0be ce bc X X X ++=，回路呈现纯阻 性。 反馈电压f u 作为输入加在晶体管的b 、e 极，输出o u 加在晶体管的c 、e 之间，共射组态为反相放大器，放大 器的的输出电压o u 与输入电压i u （即f u ）反相，而反馈 电压f u 又是o u 在bc X 、be X 支路中分配在be X 上的电压。 要满足正反馈，必须有 ()be be f o o be bc ce X X X X X u u u ==-+ （5.3.1） 为了满足相位平衡条件，f u 和o u 必须反相，由式（5.3.1）可知必有0be ce X X >成立，即 be X 和ce X 必须是同性质电抗，而 ()bc be ce X X X =-+必为异性电抗。 综上所述，三点式振荡器构成的一般原则： （1） 为满足相位平衡条件，与晶体管发射极相连
的两个电抗元件be X 、ce X 必须为同性， 而不与发射极相连的电抗元件bc X 的电 抗性质与前者相反，概括起来“射同基 反”。此构成原则同样适用于场效应管电路，对应 的有“源同栅反”。 （2） 振荡器的振荡频率可利用谐振回路的谐振频率来估 算。 若与发射极相连的两个电抗元件be X 、ce X 为容性的，称为电容三点式振荡器，也称为考比兹振荡器(Colpitts)，如图5 —21（a ）所示； 若与发射极相连的两个电抗元件be X 、ce X 为 感性的，称为电感三点式振荡器，也称为哈特莱振荡器(Hartley)，如图5 —21（b ）所示。 图5 —21 电容三点式与电感三点式振荡器电路原理图
. 太原理工大学现代科技学院 高频电子线路课程实验报告 专业班级信息13-1 学号2013101269 姓名 指导教师孙颖
实验名称 正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器） 专业班级 信息13-1 学号 2013100 姓名 0 成绩 实验2 正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器） 2-1 正弦波振荡器的基本工作原理 振荡器是指在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定的波形的交变振荡能量的装置。 正弦波振荡器在电子领域中有着广泛的应用。在信息传输系统的各种发射机中，就是把主振器（振荡器）所产生的载波，经过放大、调制而把信息发射出去。在超外差式的各种接收机中，是由振荡器产生的一个本地振荡信号，送入混频器，才能将高频信号变成中频信号。 振荡器的种类很多。从所采用的分析方法和振荡器的特性来看，可以把振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。我们只讨论反馈式振荡器。根据振荡器所产生的波形，又可以把振荡器氛围正弦波振荡器和非正弦波振荡器。我们只介绍正弦波振荡器。 常用正弦波振荡器主要是由决定振荡频率的选项网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。按照选频网络所采用的元件不同，正弦波振荡器可以分为LC 振荡器、RC 振荡器和晶体振荡器等类型。 一、反馈型正弦波自激振荡器基本工作原理 以互感反馈振荡器为例，分析反馈型正弦自激振荡器的基本原理，其原理电路如图2-1所示； 当开关K 接“1”时，信号源Vb 加到晶体管输入端，这就是一个调谐放大器电路，集电极回路得到 ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………
正弦波振荡器总结 模块参数要求：设计制作20MHZ 石英晶体振荡器、30MHZ 克拉泼（串联改进型电容三点式振荡器）震荡器，40MHZ 西勒（并联改进型电容三点式振荡器）震荡器频率，工作电压+5V 。 模块完成情况：设计制作了20MHZ 石英晶体振荡器、24.1MHZ--38.7MHZ 克拉泼震荡器、38.9MHZ--40.5MHZ 西勒震荡器。 模块涉及的理论知识： 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。 为了使振荡器在接通直流电源后能够自动起振，要求反馈电压在相位上与放大器输入电压同相在幅度上则要求U f >Ui ，即 π??n F A 2=+ n=0，1，2，… 10>F A 式中，A0为振荡器起振时放大器工作于甲类状态时的电压放大倍数。 振荡建立起来之后，振荡幅度会无限制地增长下去吗？不会的，因为随着振荡幅度的增长，放大器的动态范围就会延伸到非线性区，放大器的增益将随之下降，振荡幅度越大，增益下降越多，最后当反馈电压正好等于原输入电压时，振荡幅度不再增大而进入平衡状态。 1=AF
综上所述，为了确保振荡器能够起振，设计的电路参数必须满足A0F>1的条件。而后，随着振荡幅度的不断增大，A0就向A过渡，直到AF=1时，振荡达到平衡状态。显然，A0F越大于1，振荡器越容易起振，并且振荡幅度也较大。但A0F过大，放大管进入非线性区的程度就会加深，那么也就会引起放大管输出电流波形的严重失真。所以当要求输出波形非线性失真很小时，应使A0F的值稍大于1。 当振荡器受到外部因素的扰动（如电源电压波动、温度变化、噪声干扰等），将引起放大器和回路的参数发生变化破坏原来的平衡状态。如果通过放大和反馈的不断循环，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，则表明原来的平衡状态是不稳定的。反之，如果通过放大和反馈的不断循环，振荡器能够产生回到原平衡点的趋势，并且在原平衡点附近建立新的平衡状态，则表明原平衡状态是稳定的。 一个振荡器除了它的输出信号要满足一定的幅度和频率外，还必须保证输出信号的幅度和频率的稳定，而频率稳定度更为重要。 评价振荡器频率的主要指标有两个，即准确度和稳定度。 LC振荡器振荡频率主要取决于谐振回路的参数，也与其它电路元器件参数有关。因此，任何能够引起这些参数变化的因素，都将导致振荡频率的不稳定。这些因素有外界的和电路本身的两个方面。其中，外界因素包括：温度变化、电源电压变化、负载阻抗变化、机械振动、湿度和气压的变化、外界磁场感应等。这些外界因素的影响，一是改变振荡回路元件参数和品质因数；二是改变晶体管及其它电路元件参数，而使振荡频率发生变化的。因此要提高振荡频率的稳外界因素定度可以从两方面入手：一是尽可能减小外界因素的变化；二是尽可能提高
课程设计任务书 学生姓名： XXX 专业班级：电信1102 指导教师：刘运苟工作单位：信息工程学院 题目一：高频正弦波振荡器 初始条件： 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、采用晶体三极管构成一个多功能正弦波振荡器； 2、额定电源电压5.0V ，电流1～3mA; 输出频率 6 MHz （频率具一定的变化范围）； 3、通过双变跳线可构成克拉勃和西勒的串、并联晶体振荡器； 4、有缓冲级，在100欧姆负载下，振荡器输出电压≥ 1 V (D-P); 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。 时间安排： 二十周一周，其中4天硬件设计与制作，3天调试及答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) 1.正弦波振荡器的基本原理 (2) 1.1自激振荡的平衡 (2) 1.2 振荡的建立和振荡条件 (2) 1.3 振荡器的稳定 (3) 2.三点式LC振荡器 (4) 2.1 电容三点式振荡器 (4) 2.2串联改进型电容三点式振荡器（克拉泼电路） (5) 2.3 并联改进型电容三点式振荡器（西勒电路） (6) 3.石英晶体谐振器 (7) 3.1 压电效应及其等效电路 (7) 3.2石英晶体的阻抗特性 (8) 3.3石英晶体振荡器电路 (8) 3.3.1并联型晶振电路 (8) 3.3.2 串联型晶体振荡器 (9) 4.振荡电路的总体设计及其仿真 (10) 4.1 主要原件参数设计 (11) 4.1.2 振荡电路设计部分 (11) 4.1.3 输出级 (13) 4.2 电路的仿真（multisim） (14) 5. 实物制作图 (18) 6.实践总结和心得 (19) 附录1.元件清单 (20) 参考文献 (21)
正弦波振荡器的基本原理
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正弦波振荡器的基本原理 1. 自激振荡的概念 电路中无外加输入信号，而在输出端有一定频率和幅度的信号输出，这种现象称为电路的自激振荡。 当 S 合于 1 时ui¢ = ui输出电压为 uo ； 当 S 合于 2 时，ui¢ = uf 如果 uf = ui ，输出电压 uo 不变。即产生自激振荡。 2. 自激振荡的平衡条件
当 uf = ui 时，电路能维持振荡。 uo = Aui uf = Fuo A ——基本放大电路的电压放大倍数； F ——反馈电路的反馈系数。 得自激振荡器平衡条件：AF = 1 。 自激振荡器平衡条件：AF = 1
(1) 振幅平衡条件： 即：反馈电压与输入电压的大小相等；Uf = Ui (2) 相位平衡条件: fA ——输入信号经放大电路的相移量； fF ——输出信号经反馈网络产生的相移量。 即：反馈电压与输入电压同相, 为正反馈； 结论：自激振荡电路是一个具有足够强正反馈的放大电路。 3. 自激振荡的建立 振荡电路利用外界微弱的干扰信号(如刚接通电源时各极电压、电流的扰动)作为初始信号，该信号包含各种频率成分，经放大器放大后，
由选频网络选出某一频率的信号，经正反馈电路送回到输入端、再放大、再选频、再反馈······，使输出信号从无到有，从小到大，从而建立起振荡。 由于晶体管的非线性及直流电源供给的能量有限，输出信号不会无限制地增大。 可见，产生自激振荡的条件是：AF ≥ 1 。 4. 正弦波振荡器的基本组成 放大电路：为满足振幅平衡条件必不可少的电路。 正反馈电路：为满足相位平衡条件必不可少的电路。 选频电路：为输出单一频率正弦波信号所必须的电路。 5.正弦波振荡器的类型： RC 正弦波振荡器：选频电路由 R、C 元件组成。 LC 正弦波振荡器：选频电路由 L、C 元件组成。
课程设计任务书 学生姓名：***专业班级：电子 指导教师：吴皓莹工作单位：信息工程学院 题目：高频电容三点式正弦波振荡器 初始条件： 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务： 1．采用晶体三极管或集成电路，场效应管构成一个正弦波振荡器； 2．额定电源电压5.0V ，电流1～3mA; 输出中心频率 6 MHz （具一定的变化范围）； 3．通过跳线可构成发射极接地、基极接地及集电极接地振荡器； 4．有缓冲级，在100欧姆负载下，振荡器输出电压≥ 1 V (D-P); 5．完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。 时间安排： 1．2011年6月3日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。 2．2011年6月4日至2011年6月9日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。 3. 2011年6月10日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要............................................................................................................. 错误!未定义书签。Abstract ........................................................................................................... 错误!未定义书签。 1 绪论............................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1 反馈振荡器的原理........................................................................... 错误!未定义书签。 2.1.1 原理分析................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.2 平衡条件................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.3 起振条件................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.4 稳定条件................................................................................. 错误!未定义书签。 2.2 电容三点式振荡器........................................................................... 错误!未定义书签。 3 设计思路及方案......................................................................................... 错误!未定义书签。 3.1 总体思路........................................................................................... 错误!未定义书签。 3.2 设计原理........................................................................................... 错误!未定义书签。 3.3 单元设计........................................................................................... 错误!未定义书签。 3.3.1 电容三点式振荡单元............................................................. 错误!未定义书签。 3.3.2 输出缓冲级单元..................................................................... 错误!未定义书签。 4 电路仿真与实现......................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1 基于................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2 硬件调试........................................................................................... 错误!未定义书签。 5 心得体会..................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献......................................................................................................... 错误!未定义书签。附录Ⅰ总电路图......................................................................................... 错误!未定义书签。附录Ⅱ元件清单......................................................................................... 错误!未定义书签。
课程设计报告 课题名称 _____通信电子线路课程设计_ 学院电子信息学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师
目录 摘要................................................... I 1绪论. (1) 2正弦波振荡器 (2) 2.1 反馈振荡器产生振荡的原因及其工作原理 (2) 2.2平衡条件 (3) 2.3起振条件 (3) 2.4稳定条件 (4) 3电感三点式振荡器 (5) 3.1三点式振荡器的组成原则 (5) 3.2电感三点式振荡器 (5) 3.3 振荡器设计的模块分析 (6) 4 仿真与制作 (11) 4.1仿真 . (11) 4.2分析调试 (13) 5 心得体会...................................13= 参考文献 (14)
摘要 反馈振荡器是一种常用的正弦波振荡器，主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。本文介绍了高频电感三点式振荡器电路的原理及设计，电感三点式容易起振，调整频率方便，变电容而不影响反馈系数。 正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。例如，无线发射机中的载波信号源，接收设备中的本地振荡信号源，各种测量仪器如信号发生器、频率计、fT测试仪中的核心部分以及自动控制环节，都离不开正弦波振荡器。根据所产生的波形不同，可将振荡器分成正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波，后者能产生矩形波、三角波、锯齿波等。 本文将简单介绍一种利用一款名为Multisim 11.0的软件作为电路设计的仿真软件，电容电感以及其他电子器件构成的高频电感三点式正弦波振荡器。电路中采用了晶体三极管作为电路的放大器，电路的额定电源电压为5.0 V，电流为1~3 mA，电路可输出输出频率为8 MHz（该频率具有较大的变化围）。 关键词：高频、电感、振荡器
RC正弦波振荡电路 概念： 采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC正弦波振荡电路；它试用于低频振荡，产生1MHZ以下的低频信号。 电路原理图： 电路由放大电路和选频网络组成。放大电路是由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。选频网络由电阻电容串并联组成，同时兼作正反馈网络。 电路元件参数： 电阻４个（10Ｋ欧2个、4.95K欧、10K欧各一个）、电容２个10ｎＦ、LM358集成块一个、直流电源+12V、-12V。 RC串并联选频网络 RC串并联选频网络如下图（a）所示，它在正弦波振荡电路中既 为选频网络，又为正反馈网络，所以其输入电压为，输出电压为。 当信号频率足够低时，，因而网络的简化电路及其电压
和电流的向量如图(b)所示。超前，当频率趋于零时，相位超 前趋近于+900，且趋近于零。 当信号频率足够高时，，因而网络的简化电路及其电压 和电流的向量如图（c）所示。滞后，当频率趋近于无穷大时， 相位滞后趋近于-900，且趋近于零。 当信号频率从零逐渐变化到无穷大时，的相位将从+900逐渐变化到-900。因此，对于RC串并联选频网络，必定存在一个频率f0， 当f=f0时，=同相。通过计算可求出RC串并联选频网络的频 率特性，如下图所示，其谐振频率。
RC桥式正弦波振荡电路： ，从幅频特性曲线可得， 因为正弦波振荡器的起振条件是 当f=f0时，F=1/3，所以当A>3时，即RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数略大于3的正反馈放大器时，就可构成正弦波振荡器。 从理论上讲，任何满足放大倍数要求的放大电路与RC串并联选频网络都可组成正弦波振荡电路；但是，实际上，所选用的放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻，以减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络。因此，通常选用引入电压串联负反馈的放大电路，如同相比例运算电路。 由RC串并联选频网络和同相比例运算电路所构成的RC桥式正弦波振荡电路如图所示。 正反馈网络的反馈电压是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电压放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件
课程设计报告 课题名称_____通信电子线路课程设计_ 学院电子信息学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师
目录 摘要 ............................................................................................ I 1绪论.. (1) 2正弦波振荡器 (2) 2.1 反馈振荡器产生振荡的原因及其工作原理 (2) 2.2平衡条件 (3) 2.3起振条件 (3) 2.4稳定条件 (4) 3电感三点式振荡器 (5) 3.1三点式振荡器的组成原则 (5) 3.2电感三点式振荡器 (5) 3.3 振荡器设计的模块分析 (6) 4 仿真与制作 (10) 4.1仿真. (10) 4.2分析调试 (12) 5 心得体会...................................13= 参考文献 (14)
摘要 反馈振荡器是一种常用的正弦波振荡器，主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。本文介绍了高频电感三点式振荡器电路的原理及设计，电感三点式容易起振，调整频率方便，变电容而不影响反馈系数。 正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。例如，无线发射机中的载波信号源，接收设备中的本地振荡信号源，各种测量仪器如信号发生器、频率计、fT测试仪中的核心部分以及自动控制环节，都离不开正弦波振荡器。根据所产生的波形不同，可将振荡器分成正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波，后者能产生矩形波、三角波、锯齿波等。 本文将简单介绍一种利用一款名为Multisim 11.0的软件作为电路设计的仿真软件，电容电感以及其他电子器件构成的高频电感三点式正弦波振荡器。电路中采用了晶体三极管作为电路的放大器，电路的额定电源电压为5.0 V，电流为1~3 mA，电路可输出输出频率为8 MHz（该频率具有较大的变化范围）。 关键词：高频、电感、振荡器
RC正弦波振荡电路 1. 技术指标 1.1 初始条件 直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡。 1.2 技术要求 设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡 2. 设计方案及其比较 2.1 方案一 RC文氏电桥振荡器：电路结构：放大电路，选频网络，正反馈网络和稳幅环节四个部分。电路如图A所示： 图A RC文氏电桥振荡器原理图 1
电路中噪声的电磁干扰就是信号来源，不过此频率信号非常微弱。这就要求振荡器在起振时做增幅振荡，既起振条件是|AF|>1。放大电路保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，本设计采用通用集成运放电路。 选频网络兼正反馈网络 RC串并联网络使电路产生单一的频率振荡，本设计要求产生500Hz的正弦波，采用RC串并联选频网络，中心频率f0=500 Hz，ω=1/RC,则f0=1/2πRC，故选取C=0.2uF,故R=1.6K另外还增加了R1和RF负反馈网络，合理的选择R1和RF可以保证环路增益大于一。 电压放大倍数A=1+(RF/R1), 因为产生振荡的最小电压放大倍数为3，所以RF>=2R1，通过仿真，我选择R1=5K,RF=20K的滑动电阻。 一开始波形失真很严重，当调到35%，就是大约7K时，出现失真很小的正弦波，测得周期为2.16ms，频率F=1000/2.16=463KH,误差较小，基本符合要求。仿真波形如下图B所示 图B RC文氏电桥振荡器仿真波形图 2
作用是使输出信号的幅值稳定，本实验采用双向并联二极管作为稳幅电路。利用电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时二极管动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。 2.2 方案二 RC移相振荡器 电路结构电：由反向输入比例放大器，电压跟随器，和三节RC相移网络组成。电路如图C所示： 图C RC移相振荡器原理图 电路原理：放大电路的相移为-180度，利用电压跟随器的阻抗变换作用减小放大电路输入电阻R1对RC相移网络的影响。为了满足相位平衡条件，要求反馈网络的相移为-180度，由RC电路的频率响应可知。一节RC电路的最大相移不超过正负90度，两节也不超过正负180度，而RC高通电路的频率也很低，此时输出电压已接近零，也不能满足振荡电路的相移平衡条件。对于三节RC电路，相移接近正负270度，有可能在一特定频率下满足条件，然后选取合理的器件参数，满足起振条件和振幅平衡条件，电路就会产生振荡。 起振条件：由电路的起振条件|AF|>1，经过计算可得|A|=(R2/R1)>=29时，电路产生振荡。本实验取R2=30K,R1=3K。 3
目录 摘要 (1) 1.引言 (3) 2.Multisim 简介 (4) 3.正弦波振荡器的基本原理 (6) 3.1起振过程与起振条件 (6) 3.2平衡过程与平衡条件 (7) 3.3平衡状态的稳定条件 (8) 4.三点式LC振荡器 (9) 4.1电容三点式振荡器 (9) 4.2克拉勃电路 (10) 4.3西勒电路 (11) 5.石英晶体振荡器 (12) 5.1 压电效应及其等效电路 (12) 5.2石英晶体的阻抗特性 (12) 5.3石英晶体振荡器电路 (13) 5.3.1并联型晶体振荡电路 (13) 5.3.2串联型晶体振荡电路 (14) 6.振荡电路的设计及仿真 (14) 6.1 主要原件参数设计 (14)
6.1.1振荡电路部分 (15) 6.1.2输出级部分 (17) 6.2 电路的仿真 (16) 7. 调试波形与实物图 (21) 8.总结 (24) 参考文献 (25) 附录1.元件清单 (26) 摘要： 石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件，如彩电的色副载波振荡器、电子钟表的时基振荡器及游戏机中的时钟脉冲振荡器等，石英晶体成本较高，故在要求不太高的电路中一般采用陶瓷谐振元件。 本设计对利用石英晶体构成正弦波的振荡器的方法做了较深入的研究，对振荡器的原理及石英晶体振荡器原理做了详细的介绍并通过Multisim 软件设计、仿真出串并联可交换的石英晶体振荡器，最后按照原理图进行实物的连接、调试和参数的计算。 关键词：晶体；振荡器；串并联；Multisim仿真
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1001班 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目：高频晶体正弦波振荡器 初始条件： 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务： 1. 采用晶体三极管构成一个多功能正弦波振荡器； 2. 额定电源电压12V ，电流1～3mA; 输出频率10 MHz； 3. 通过跳线可构成串、并联晶体振荡器； 4. 有缓冲级，在100欧姆负载下，振荡器输出电压≥1 V (D-P); 5. 完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。 时间安排： 1．2013年12月23日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。 2．2013年12月24日至2013年12月26日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。 3. 2013年12月27日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。 指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要 (1) 绪论 (2) 1 设计内容及要求 (3) 2 石英晶体特性简介 (3) 2.1压电效应 (3) 2.2等效电路及电抗特性 (4) 2.3晶振的优缺点 (5) 3 晶体振荡器 (5) 3.1起振和稳幅 (5) 3.2并联型晶体振荡器 (5) 3.3串联型晶体振荡器 (6) 3.4输出缓冲级 (7) 3.5晶体正弦波振荡器原理图及参数计算 (8) 4 电路仿真 (9) 4.1高频晶体振荡器输出测试 (9) 4.2实物制作与调试 (10) 5 元器件清单 (11) 6 心得体会 (12) 参考文献 (10)
北方民族大学课程设计报告 院（部、中心）电气信息工程学院 姓名郭佳学号21000065 专业通信工程班级1 同组人员 课程名称通信电路课程设计 设计题目名称500KHz 电容三点式 LC 正弦波振荡器的设计起止时间2013.3.4 —— 2013.4.28 成绩 指导教师签名 北方民族大学教务处制
摘要 本次课设介绍了电容三点式高频振荡电路的设计方法，反馈振荡器的原理和分析 以及电容三点式电路参数的计算，并利用其它相关电路为辅助工具来调试放大电路，解决了放大电路中经常出现的自激振荡问题和难以准确的调谐问题。同时也给出了具体的理论依据和调试方案，从而实现了快速、有效的分析和制作，振荡器电路。并以 500KHz的振荡器为例，利用 multisim 制作仿真的模型。 关键字：电容三点式振荡仿真
目录 目录 (3) 1、概述 (4) 2、三点式电容振荡器 (5) 2.1 反馈振荡器的原理和分析 (5) 2.2 电容三点式参数 (6) 2.3 设计要求 (8) 3、电路设计 (8) 4 、调试与总结 (10) 1 仿真 (10) 2、总结： (11) 5、心得体会 (11)
1、概述 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 f 0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 f和输入电压U i要相等，这是振幅平衡条件。二是U f和U i必须相位相同，这是相位平衡条件，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。 振荡器的用途十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接收机的主要部分各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，其核心部分都离不开正弦波振荡器。功率振荡器在工业方面 ( 例如感应加热、介质加热等 ) 的用途也日益广阔。 正弦波是电子技术、通信和电子测量等领域中应用最广泛的波形之一。能够产生正弦波的电路称为正弦波振荡器。通常，按工作原理的不同，正弦振荡器分为反馈型和负载型两种，前者应用更为广泛。在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定波形和一定振幅的交变振荡信号输出。
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） 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
目录 摘要 ......................................................................................................... I 1绪论 .. (1) 2正弦波振荡器 (2) 2.1 反馈振荡器产生振荡的原因及其工作原理 (2) 2.2平衡条件 (3) 2.3起振条件 (3) 2.4稳定条件 (4) 3电感三点式振荡器 (5) 3.1三点式振荡器的组成原则 (5) 3.2电感三点式振荡器 (5) 3.3 振荡器设计的模块分析 (6) 4 仿真与制作 (9) 4.1仿真. (9) 4.2分析调试 (10) 5心得体会 (18) 参考文献 (19)
摘要 反馈振荡器是一种常用的正弦波振荡器，主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。本文介绍了高频电感三点式振荡器电路的原理及设计，电感三点式容易起振，调整频率方便，变电容而不影响反馈系数。 正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。例如，无线发射机中的载波信号源，接收设备中的本地振荡信号源，各种测量仪器如信号发生器、频率计、fT测试仪中的核心部分以及自动控制环节，都离不开正弦波振荡器。根据所产生的波形不同，可将振荡器分成正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波，后者能产生矩形波、三角波、锯齿波等。 本文将简单介绍一种利用一款名为Multisim 11.0的软件作为电路设计的仿真软件，电容电感以及其他电子器件构成的高频电感三点式正弦波振荡器。电路中采用了晶体三极管作为电路的放大器，电路的额定电源电压为5.0 V，电流为1~3 mA，电路可输出输出频率为8 MHz（该频率具有较大的变化范围）。 关键词：高频、电感、振荡器
三点式振荡器 （学号：） （物理与电子信息学院 10级电子信息工程1班，内蒙古呼和浩特 010022） 指导教师： 摘要：三点式振荡器是以LC谐振回路作为选频网络的反馈振荡器。本文主要介绍的是三点式振荡器的基本工作原理，对电感三点式及电容三点式振荡器的原理电路进行分析并讨论了三点式振荡器简化交流通路的画法和判断产生振荡的一般原则，并通过例子来对方法进行验证。 关键词：电感三点式；电容三点式；交流通路；振荡电路 中图分类号：TN752 1引言 振荡器用于产生一定频率和幅度的信号，它无需外部激励就能自动的将直流电源供给的功率转换为指定频率和振幅的交流信号功率输出。振荡器的种类很多，根据产生振荡波形的不同，可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。本文所讨论的三点式振荡器是一种反馈振荡器，它是正弦波振荡器的一种，利用正反馈原理构成。 振荡器在现代科学技术领域中有着广泛的应用，例如，在广播、电视、通信设备中振荡器用来产生所需要的载波和本机振荡信号；在各种信号源、测量仪器中用来产生各种频段的正弦信号等。它是不可缺少的的核心组成部分之一，是一种最基本的电子线路。 本文先讨论三点式振荡器的基本工作原理，然后分别对电感三点式和电容三点式电路进行分析，最后通过例子来对三点式振荡器简化交流通路的画法和判断产生振荡的一般原则进行验证。 2三点式振荡器的基本工作原理 我们应该要了解振荡器正常工作所需满足的三个条件即平衡条件、起振条件以及稳定条件，这样有利于后面我们对三点式振荡器原理的认识。
图1 反馈振荡器的构成框图 2.1振荡的平衡条件 当反馈信号f u 等于放大器的输入信号i u ，或者说，反馈信号f u 恰好等于产生输出电压o u 所需的输入电压i u ，这时振荡电路的输出电压不再发生变化，电路达到平衡状态， 因此，将i f U U =称为振荡的平衡条件。根据图1可知，放大器开环电压放大倍数A 和反馈网络的电压传输系数F 分别为： i O U U A =；O f U U F = (1.1.1) 所以 i O f U A F U F U == (1.1.2) 由此可得，振荡的平衡条件为 1||)(===+f a j e F A F A T ?? (1.1.3) 式中，T 为反馈系统环路增益；||A 、a ?为放大倍数A 的模和相角；||F 、f ?为反馈系数F 的模和相角。 由(1.1.3)式可知，振荡器正常工作时的相位平衡条件为 π???n f a T 2=+= ( ,2,1,0=n ) (1.1.4) 振幅平衡条件为 1||==F A T (1.1.5)