2015~2016学年第二学期
《高频电子线路》课程设计
任务书
题目电感三点式正弦波振荡器的设计
院系电气学院
班级14级通信工程（2）班
姓名黄江涛况友杰刘磊
鲁杰倪靖刘丙晟
指导教师王银花周珍艮
电气工程学院
2016年6月18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；电感三点式；正弦波；振荡器；缓冲级
目录
摘要 (2)
目录 (2)
第一章正弦波振荡器 (4)
1.1反馈振荡器产生振荡的原因及其工作原理 (4)
1.2平衡条件 (5)
1.3起振条件 (5)
1.4稳定条件 (5)
第二章电路设计 (5)
2.1三点式振荡器的组成原则 (6)
2.2电感三点式振荡器 (6)
2.3 振荡器设计的模块分析 (6)
第三章仿真软件Multisim10.0 简介 (8)
3.1 Multisim 基本概念 (10)
3.2 Multisim 软件启动界面 (10)
3.3 Multisim 仿真软件的特点 (11)
第四章仿真与调试 (13)
4.1 仿真 (13)
4.2 分析调试 (16)
第五章心得体会 (17)
参考文献 (17)
附录一:元件清单 (19)
附录二:总电路 (20)
答辩记录及评分表 (21)
第一章正弦波振荡器
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。
1.1 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1.1所示为反馈振荡器构成方框图及相应电路。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。
图1.1 反馈振荡器的结构网络图
为了使振荡器的输出U O为一个固定频率的正弦波，图 1.1 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U f与U i相同的条件而产生自激振荡，对其他频率的信号不满足U f与U i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。
1.2平衡条件
振荡器的平衡条件即为
1)()()(==ωωωj F j K j T
也可以表示为
()1T j KF ω==
20,1,2T K F n n φφφπ=+==???
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。 1.3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()()()1i i T j U j U j ωωω'>>，可知，1)(>ωj T 称为自激振荡的起振条件，也可写为
()1f L T j Y R F ω'=>
20,1,2,T f L F n n φφφφπ'=++==???
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。 1.4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，
0i iA
U U i
K U =?
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。
第二章 电路设计
2.1三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2.1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
1230
X X X
++=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。
图2.1 反馈网络
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）X3与X1、X2的电抗性质相反。即射同余异，源同余异。
2.2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。
(a) 电容反馈振荡器(b) 电感反馈振荡器
图 2.2 两种基本的三端式振荡器
(a) 实际电路 (b) 交流等效电路
(c) 高频等效电路 图2.3 电感反馈振荡器电路
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10ωω≈=
L 为回路的总电感，122L L L M =++ 由相位平衡条件分析，振荡器的振荡频率表达式为
1ω=
式中的L
g '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。
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。
2．3 振荡器设计的模块分析
如图2.4所示即为设计的第一个模块，也是此次设计的主要模块——
振荡电路模
块。
图2.4 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2.4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： （1）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 1max (310)f f >。同时希望电流放大系数β大些，这既容易振荡，也便于减小晶体管和回路之间的耦合。虽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BC107BP 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0.5W ，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QL 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2.4中各电容均选为100nF 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2-4MHz ，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
0.1~0.511
L M L F L M L +=
≈=+的要求，按照图2.4中所示选取L1=5mH,L2=100uH
应该能够满足设计的要求。
第三章仿真软件Multisim10.0 简介
3.1 Multisim 基本概念
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。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。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
3.2 Multisim10.0 软件启动界面
如图3.1 所示，即为Multisim10.0软件的启动界面图。
图3.1
3.3 Multisim 仿真软件的特点
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，与其他仿真软件相比，Multisim具有其自身特点。
NI Multisim软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。作为Windows 下运行的个人桌面电子设计工具，NI Multisim 是一个完整的集成化设计环境。NI Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识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造出真正属于自己的仪表。NI Multisim软件绝对是电子学教学的首选软件工具。
（1）直观的图形界面
整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的；（2）丰富的元器件
提供了世界主流元件提供商的超过17000多种元件，同时能方便的对元件各种参数进行编辑修改，能利用模型生成器以及代码模式创建模型等功能，创建自己的元器件。
（3）强大的仿真能力
以SPICE3F5和Xspice的内核作为仿真的引擎，通过Electronic workbench 带有的增强设计功能将数字和混合模式的仿真性能进行优化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、电路向导等功能。
（4）丰富的测试仪器
提供了22种虚拟仪器进行电路动作的测量：
Multimeter(万用表)
Function Generatoer(函数信号发生器)
Wattmeter(瓦特表)
Oscilloscope(示波器)
Bode Plotter(波特仪)
Word Generator(字符发生器)
Parameter Sweep Analysis（参数扫描分析）
Temperature Sweep Analysis（温度扫描分析）
Transfer Function Analysis（传输函数分析）
Worst Case Analysis（最差情况分析）Pole Zero Analysis（零级分析）
Monte Carlo Analysis（蒙特卡罗分析）
Trace Width Analysis（线宽分析）
Nested Sweep Analysis（嵌套扫描分析）
Batched Analysis（批处理分析）
User Defined Analysis（用户自定义分析）
它们利用仿真产生的数据执行分析，分析范围很广，从基本的到极端的到不常见的都有，并可以将一个分析作为另一个分析的一部分的自动执行。集成LabVIEW和Signalexpress快速进行原型开发和测试设计，具有符合行业标准的交互式测量和分析功能；
（5）独特的射频(RF)模块
提供基本射频电路的设计、分析和仿真。射频模块由RF-specific（射频特殊元件，包括自定义的RF SPICE模型）、用于创建用户自定义的RF模型的模型生成器、两个RF-specific仪器（Spectrum Analyzer频谱分析仪和Network Analyzer网络分析仪）、一些RF-specific分析（电路特性、匹配网络单元、噪声系数）等组成；
（6）强大的MCU模块
支持4种类型的单片机芯片,支持对外部RAM、外部ROM、键盘和LCD等外围设备的仿真，分别对4 种类型芯片提供汇编和编译支持；所建项目支持C代码、汇编代码以及16进制代码,并兼容第三方工具源代码；包含设置断点、单步运行、查看和编辑内部RAM、特殊功能寄存器等高级调试功能。
（7）完善的后处理
对分析结果进行的数学运算操作类型包括算术运算、三角运算、指数运行、对数运算、复合运算、向量运算和逻辑运算等；
（8）详细的报告
能够呈现材料清单、元件详细报告、网络报表、原理图统计报告、多余门电路报告、模型数据报告、交叉报表7种报告；
（9）兼容性好的信息转换
提供了转换原理图和仿真数据到其他程序的方法，可以输出原理图到PCB布线（如Ultiboard、OrCAD、PADS Layout2005、P-CAD和Protel）；输出仿真结果到MathCAD、Excel或LabVIEW；输出网络表文件；向前和返回注；提供Internet Design Sharing（互联网共享文件）
总的来说，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。凭借NI Multisim中完整的器件库，用户可以快速创建原理图，并利用工业标准SPICE仿真器仿真电路。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，电路设计者能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。
第四章仿真与调试
4.1 仿真
在课程设计中，使用的仿真软件为multisim10.0。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4.1：
图4.1震荡电路原理图
取电感L1，L2的值为5mH 100uH,只要开环增益A>1,即可起振。若使振荡频率f=16MHz，有公式ω=1/LC得，此时电容C=100PF。
为保证三极管能够正常放大，要合理设置静态偏置，取R1=150kΩ，R2=30 kΩ，Vb=R2/（R1+R2）,Ve=Vb-0.7,Ve=1V,Ve>Vb>Vc,发射级正偏，集电极反偏，三极管处于放大区。为了防止高频信号干扰直流电源，故接一滤波电容以消除影响。
由于频率较高，如果在输出端直接接示波器，由于示波器电容的影响，振荡回路频率将发生变化。为了减少示波器对振荡回路的影响，故加入射级跟随器。旁路电容10uf，起到隔直通交的作用。
仿真示波器显示如图4.2：
图4.2波形显示
从仿真结果，可以看出正弦波明显变得平滑，失真度变小，且输出电压峰峰值接近1V，频率未变，满足实验要求。
修改参数可以使震荡频率达到20MHZ，但是信号质量不好，有严重的失真。
仿真示波器显示如下图4.3所示:
图4.3失真波形显示
当电容C很小时，输出频率可以达到很高（20MZH），但是输出波形产生了越来越明显的失真，如上图所示。这说明电感三点式正弦波振荡器在很高振荡频率状态下的反馈电压中高次谐波分量较多，导致输出波形差。
图4.4 输入电压图4.5 输出电压
有上述图4.4，图4.5所示，可以轻易看出输入电压为12V，输出电压为1V，根据设计要求可知，本电路设计符合设计要求。
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。
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。
第五章心得体会
通过本次课程设计，我学会了使用Multisim10.0软件，学会了设计电路，这次课程设计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。加深了我们对晶体管放大电路与振荡电路的认识，进一步增进了对一些常见电子器件的了解。尤其是正弦波振荡器和LC振荡器，还有高频电感三点式正弦波振荡器。这次高频课程设计, 首先，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。其次，查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。最后，相互讨论共同研究也是很重要的，经常出现一些问题，比如电路仿真时，一开始的时候波形严重失真，和理论上完全不一样，但是和其他的同学讨论后，通过调整相关电阻和电容的值，最终波形出来了。
总之，通过这次高频课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。本次课程设计的题目是高频电感三点式正弦波振荡器的设计，主要应用了高频电子线路三点式振荡器电路内容。因为高频的知识本来就不容易懂，所以查找资料和查阅基础知识，花了很长的时间。这些都应归咎于自己基础知识的匮乏。通过查找资料，结合书本中所学的知识，我最终完成了课程设计的内容。把书中所学的理论知识和具体的实践相结合，有利于我们对课本中所学知识的理解，并加强了我们的动手能力。
这次设计让我更好地掌握了常用元件的识别和测试，更加深刻地理解了课本知识。在此次做课程设计的过程中，我深深地感受到了自己所学到知识的有限和自身的不足，并且学会了对所找内容的取舍及分析。总之，从中我学习到了如何解决遇到的困难，而且进一步熟悉了晶体管的应用并掌握了其工作原理和具体的使用方法，增强了对实验的思考能力。
参考文献
【1】曾兴文、刘乃安、陈健．高频电子线路．[M].北京：高等教育出版社，2007 【2】张肃文等．高频电子线路（第四版）．[M].北京：高等教育出版社，2004 【3】聂典等．Multisim 10计算机仿真．[M].北京：电子工业出版社，2010
【4】王志纲《现代电子线路》，[M].清华大学出版社，2003
【5】张肃文《高频电子线路》，[M].高等教育出版社，1993
【6】杨翠娥《高频电子线路实验与课程设计》，[M].哈尔滨工程大学出版社，1996 【7】高如云《通信电子线路》，[M].西安电子科技大学出版社，2005
【8】李银花《电子线路设计指导》，[M].航空航天大学出版社，2005
【9】朱力恒《电子技术仿真实验教程》，[M.]电子工业出版社，2003
【10】康华光《电子技术基础》，[M].高等教育出版社，2000
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。
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。
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。
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
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）
目录 摘要 (2) 1．系统基本方案 (2) 1.1 正弦波振荡电路的选择与论证 (2) 1.2. 运算放大器的选择 (3) 1.3最终的方案选择 (3) 2.正弦波发生器的工作原理 (3) 2.1正弦波振荡电路的组成 (3) 2.1.1 RC选频网络 (3) 2.1.2放大电路 (6) 2.1.3正反馈网络 (6) 2.2产生正弦波振荡的条件 (6) 2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤 (7) 3．系统仿真 (7) 4．结论 (8) 参考文献： (11) 附录 (13)
1KHZ 桥式正弦波震荡器电路的设计与制作 摘要 本设计的主要电路采用文氏电桥振荡电路。如图1-1文氏桥振荡电路由放大电路和选频网络两部分组成,施加正反馈就产生振荡，振荡频率由RC 网络的频 率特性决定。它的起振条件为： ，振荡频率为： 。运算放大 器选用LM741CN,采用非线性元件（如温度系数为负的热敏电阻或JFET ）来自动调节反馈的强弱以维持输出电压的恒定，进而达到自动稳幅的目的，这样便可以保证输出幅度为2Vp-p ；而频率范围的确定是根据式RC f π21 0= 以及题目给出的频 率范围来确定电阻R 或电容C 的值，进而使其满足题目的要求。 关键词：文氏电桥、振荡频率、LM741CN 1．系统基本方案 1.1 正弦波振荡电路的选择与论证 本设计选用文氏电桥振荡电路。
图1 RC 桥式振荡电路 这种电路的特点是：它由放大器即运算放大器与具有频率选择性的反馈网络构成，施加正反馈就产生振荡。振荡频率由RC 网络的频率特性决定。它的起振条件为： 12R R f > 。它的振荡频率为：RC f π21 0= 。 1.2. 运算放大器的选择 考虑到综合性能和题目要求的关系这里我们选用LM741CN 作为运算放大。 1.3最终的方案选择 文氏电桥振荡电路适用的频率范围为几赫兹到几千赫兹，可调范围宽，电路简单易调整，同时波形失真系数为千分之几。很适合我们题目的要求。故采用文氏电桥振荡电路. RC 文氏电桥振荡电路是以RC 选频网络为负载的振荡器. 这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。放大电路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。而选频网络则由Z1、Z2组成，同时兼做正反馈网络。 2正弦波发生器的工作原理 2.1正弦波振荡电路的组成 放大电路 选频网络 正反馈网络 2.1.1 RC 选频网络
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)
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
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
题目：RC正弦波振荡电路的设计校名：福州大学至诚学院 年级班级： 姓名： 学号：210992 指导教师：
目录 一、RC正弦波振荡电路原理 (1) 二、设计指导要求 (2) 三、RC正弦振荡电路图 (2) 四、参数计算 (3) 五、安装调试 (4) 六、设计结论 (5) 七、心得体会 (6) 八、参考文献 (6)
一、RC正弦波振荡电路原理 采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它使用于低频振荡，一般用于产生1HZ~1MHZ的低频信号。常用的RC振荡电路有RC桥式振荡电路和RC移相式振荡电路。 RC桥式振荡电路 RC桥式振荡电路如图所示，RC串并联网络接在运算放大器的输出端和同相端构成了带有选频作用的正反馈电路，另外、Rf、R1接在运算放大器的输出端与反相端之间，与集成运放一起构成负反馈放大电路。 对于负反馈放大电路，输入信号由同相端输入，根据虚短，虚断可求
得负反馈带你呀放大倍数 振幅起振条件： 二、设计指导要求 要求：设计一个振荡频率f=500HZ的RC正弦波振荡电路。 内容要求：1、设计报告，元器件清单 2、组装，调整RC正弦振荡电路，使电路产生振荡输出。 3、当输出波形稳定且不失真时，测出输出电压的频率和 幅值，检验电路是否满足设计指标。若不满足，调整设计参数。 4、若要求输出500HZ的方波，余姚增加哪些元件予以实 现? 三、RC正弦振荡电路
集成运放 四、参数计算 令 R1=R2=R ， C1=C2=C f0=1 / 2πRC 取 R=16K ，f0=500HZ
C=1 / 2πRf0 =0.02 uf 取标准电容 0.022uf R F≥2.1 R3 R=R3∥R F R3=3.1R/2.1≈24K R F= R f∥rd+Rp rd=10K 二极管取IN4007 R f=10K R p=68K 五、安装调试
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
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
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导老师：刘辛工作单位：武汉理工大学理学院 题目：正弦波振荡电路设计 初始条件：直流可调稳压电源一台、示波器一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具 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、技术要求： 设计一个正弦波振荡电路，使它能输出频率一定的正弦波信号，振荡频率测量值与理论值的相对误差小于±5%，电源电压变化±1V时，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。 2、主要任务： （一）设计方案 （1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较； （2）以模拟器件电路为主，设计一个正弦波振荡电路（实现方案）； （3）依据设计方案，进行预答辩； （二）实现方案 （4）根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图； （5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数； （6）在面包板上组装电路； （7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求； （8）撰写设计说明书，进行答辩。 3、撰写课程设计说明书： 封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期 任务书 目录（自动生成） 正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案； 4、调试过程及结论； 5、心得体会； 6、参考文献 成绩评定表 时间安排： 课程设计时间：17周－18周 17周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩； 18周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。 指导教师签名：年月日 系主任（或负责老师）签名：年月日
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、示波器一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、 镊子等必备工具。 1.2技术要求 设计一个正弦波振荡电路，使它能输出频率一定的正弦波信号，振荡频率测量值与理论值的相对误差小于±5%，电源电压变化±1V时，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。 1.3正弦波振荡电路原理 正弦波振荡电路是一个没有输入信号，依靠自激振荡产生正弦波输出信号的电路。正弦波振荡电路也称为正弦波振荡器，其实质是放大器引正反馈的结果。正弦波振荡电路一般由放大电路、选频网络、正反馈电路、稳幅环节四部分组成。选频网络通常不是独立存在，有时和正反馈网络合二为一，有时和放大电路合二为一。其基本原理如下：在直流电源闭合的瞬间，频率丰富的干扰信号串入振荡电路的输入端，经过放大后出现在电路的输出端，但是由于幅值很小而频率又杂，不是所要求的信号。此信号再经过选频及正反馈网络把某一频率信号筛选出来（而其他信号被抑制），再送回放大电路的输入端，整个电路的回路增益应略大于1，这样不断循环放大，得到失真的输出信号，最后经稳幅环节可输出一个频率固定、幅值稳定的正弦波信号。 总的来说，正弦波振荡电路大致作用过程如图1所示： 图1 正弦波振荡电路作用过程 2.设计方案及其比较 正弦波振荡电路的类型根据选频网络的组成元件可大致分为RC正弦波振荡电路、LC
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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)
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.. ||1AF > 写成模与相角的形式：.. ||1AF = 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= 21 f 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
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正弦波振荡器仿真实验 1电容三点式 (1) (C1 , C2, L1)=(100nF,400nF,10mH) (2) (C1 , C2, L1)=(100nF,400nF,4mH) Oscilloscope-XSCl Time-ChanndjS.ChflnndJ 27.342 ms603.146frtV-5.577 V Reverse T2 * +2X401 im-l-SH V4,297 V T2-TI5a. 712 LB-Z?2￥9.374 V Xu Fi!-. hinnpf IVne base Charnel 占Chamd E rnoger Scale；SOusE :Scab： 11 V/Ofv5cate ；.2 V/Dw Ed^e-SE E |Ext D Tpog.tDw): 0r piM i0D4v)： D Level:fl v1 B/A AC 'O|[K]? |K|[~Q~[bir|? Sngte Auto
Spectrum andllyzer-XSA1i (C I ,C2,L I ) U o /V Ui/V 增益A 相位 差 谐振频率f o /KHz 测量值 理论值 测量值 理论值 (100 nF ,400nF,10mH) 9.246 2.281 4.053 4 1.063* n 5.959 5.627 15.567ms 15.472ms (100 nF,400nF,4mH) 9.874 2.462 4.010 4 1.042* n 8.851 8.897 27.401ms 27.342ms (100 nF,900nF,4mH) 10.302 1.143 9.013 9 1.032* n 8.025 8.388 14.575ms 14.514ms a.asi^-s ^.2H3 v < Entef d9 Ln Span: IM kHz Rai^e: 2 | Start: 1 kH? Ref! D dB Genter: 51 Resihjtion freq: &>d: 101 鴉 1 Itflz LOW kHz StarE Sbqp Reverse Sh (MM redder. Set... Span oaitrol Set span 壬⑴ 翼即 Fili qpan Frequmv Antpilu^ Inpul ? Tr 沟ger (3) (C1 , C2, L1)=(100nF,900nF,4mH)
实验十三 LC 正弦波振荡器 一、实验目的 1、 掌握变压器反馈式LC 正弦波振荡器的调整和测试方法 2、 研究电路参数对LC 振荡器起振条件及输出波形的影响 二、实验原理 LC 正弦波振荡器是用L 、C 元件组成选频网络的振荡器，一般用来产生1MHz 以上的高频正弦信号。根据LC 调谐回路的不同连接方式，LC 正弦波振荡器又可分为变压器反馈式（或称互感耦合式）、电感三点式和电容三点式三种。图13－1为变压器反馈式LC 正弦波振荡器的实验电路。 其中晶体三极管T 1组成共射放大电路，变压器T r 的原绕组 L 1（振荡线圈）与电容C 组成调谐回路，它既做为放大器的负载，又起选频作用，副绕组L 2为反馈线圈，L 3为输出线圈。 该电路是靠变压器原、副绕组同名端的正确连接（如图中所示），来满足自激振荡的相位条件，即满足正反馈条件。在实际调试中可以通过把振荡线圈L 1或反馈线圈L 2的首、末端对调，来改变反馈的极性。而振幅条件的满足，一是靠合理选择电路参数，使放大器建立合适的静态工作点，其次是改变线圈L 2的匝数，或它与L 1之间的耦合程度，以得到足够强的反馈量。稳幅作用是利用晶体管的非线性来实现的。由于LC 并联谐振回路具有良好的选频作用，因此输出电压波形一般失真不大。 振荡器的振荡频率由谐振回路的电感和电容决定 式中L 为并联谐振回路的等效电感（即考虑其它绕组的影响）。 振荡器的输出端增加一级射极跟随器，用以提高电路的带负载能力。 图13－1 LC 正弦波振荡器实验电路 三、实验设备与器件 1、 ＋12V 直流电源 2、双踪示波器 3、 交流毫伏表 4、直流电压表 5、 频率计 6、振荡线圈 7、 晶体三极管 3DG6×1(9011×1) LC 2π1f 0
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)