正弦波振荡器的设计
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正弦波振荡器电路的设计一.设计要求1.要求振荡器的工作频率在30MHZ附近。
2.频率的稳定度为1%—5%。
二.设计原理正弦波振荡器可分为两大类,一类是利用正反馈原理构成的反馈振荡器,它是目前应用最广的一类振荡器。
另一类是负阻振荡器,它是将负阻器件直接连接到谐振回路中,领用负阻器件的负电阻效应去抵消回路中的损耗,从而产生出等幅的自由振荡。
本次实验采用负反馈振荡器产生正弦波。
原理框图如下:1、平衡条件与起振条件(1)振荡的过程当接通电源时,回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后,将其中某一频率的信号反馈到输入端,再经放大→反馈→放大→反馈的循环,该信号的幅度不断增大,振荡由小到大建立起来。
随着信号振幅的增大,放大器将进入非线性状态,增益下降,当反馈电压正好等于输入电压时,振荡幅度不再增大进入平衡状态。
(2)起振条件——为了振荡起来必需满足的条件由振荡的建立过程可知,为了使振荡器能够起振,起振之初反馈电压Uf 与输入电压Ui 在相位上应同相(即为正反馈);在幅值上应要求Uf >Ui ,即:起振条件:2T K F n ψψψπ=+=|()|1T jw KF => (3)平衡条件——为维持等幅振荡所需满足的条件振幅平衡条件:|()|1T jw KF == 相位平衡条件 :2T K F n ψψψπ=+=其中n=0,1,2,3…2、稳定条件振荡器工作时要处于稳定平衡状态,既要振幅稳定,而且相位要稳定。
振幅稳定条件:AF 与Ui 的变化方向相反。
相位稳定条件:相位与频率的变化方向相反三. 设计步骤 1.选定电路形式。
选择电容反馈式的改进型振荡器——克拉泼振荡器。
下图是克拉泼振荡器的交流等效电路。
它是用电感L 和电容C3的串联电路构成,且C3<<C1,C2。
C1C2L1C3.此回路的总电容C 只要由C3决定,因为C1,C2和并联对电路总电容的影响很小。
所以电路的振荡角频率为10311LC LC ωω≈== 反馈系数12C F C = 振荡器频率取32MHZ ,则C3电容取50PF ,电感L1取500nH 。
皮尔斯正弦波振荡器设计与仿真本文将介绍皮尔斯正弦波振荡器的设计与仿真方法。
1. 振荡器工作原理皮尔斯正弦波振荡器是一种经典的RC振荡器,其工作原理如下:当电容和电阻连接形成一个带负反馈的放大器时,如果反馈放大器增益达到某个临界值,放大器将开始振荡。
在这种情况下,电容和电阻将振荡器的频率控制在一个特定的频率。
2. 设计步骤(1) 选择电阻和电容的值在设计振荡器时,必须选择正确的电容和电阻来产生所需的振荡频率。
根据公式f=1/(2πRC),其中f为振荡器的频率,R为电阻,C 为电容,可选择合适的电容和电阻值。
例如,如果要产生1MHz的振荡器,可以选择1nF的电容和100kΩ的电阻。
(2) 选择放大器在振荡器中,放大器的选择非常重要。
常见的放大器包括普通的差动放大器、反相器、非反相器等。
在皮尔斯正弦波振荡器中,一般使用反相器。
(3) 加入反馈回路反馈回路是实现振荡器的关键,它使放大器的输出信号回到放大器的输入端口。
对于皮尔斯正弦波振荡器,可以使用RC网络来实现反馈回路。
3. 仿真结果使用一些常见的电路仿真软件(如LTSpice),可以进行振荡器的仿真,并观察输出波形。
在仿真过程中,可以调整电阻和电容的值,以达到理想的振荡器输出波形。
4. 实际电路实现完成仿真后,可以将振荡器电路实现在实际电路板上。
在实际电路实现过程中,需要注意电容和电阻的位置和连接方式,以及连接线和电源电压的正确连接。
5. 总结皮尔斯正弦波振荡器是一种简单且实用的振荡器,可以用于许多应用,如音频电路、射频通信电路等。
通过本文的介绍,希望读者能够了解皮尔斯正弦波振荡器的设计和仿真方法,并能够在实际应用中灵活运用。
浅析电容三点式正弦波振荡器的设计电容三点式正弦波振荡器是一种常用的电子电路,用于产生稳定的正弦波信号。
它广泛应用于通信、测量和科学研究领域。
本文将对电容三点式正弦波振荡器的设计原理和关键要素进行浅析,以帮助读者更好地理解该电路的工作原理和设计方法。
一、电容三点式正弦波振荡器的基本原理电容三点式正弦波振荡器是一种基于频率选择性反馈的振荡器电路。
它由一个运放、几个电容和几个电阻组成。
其基本原理是利用电容和电阻的组合,将一部分信号反馈到输入端,从而使电路产生自激振荡。
当振荡器达到稳定状态时,输出波形将是一个稳定的正弦波信号。
1. 运放选择在电容三点式正弦波振荡器中,选择合适的运放对于振荡器的性能至关重要。
一般来说,采用增益高、输入阻抗大、输出阻抗小的运放能够提高振荡器的性能。
常用的运放有通用型运放、高速运放和运算放大器等。
2. 电容和电阻的选择电容和电阻的选择直接影响到振荡器的频率稳定性和波形失真程度。
在设计电容三点式正弦波振荡器时,需要根据所需的频率和波形要求选择合适的电容和电阻数值。
为了减小温度和供电波动对振荡器的影响,可采用温度补偿电容和电阻。
3. 反馈网络设计电容三点式正弦波振荡器的反馈网络决定了振荡器的频率特性和稳定性。
一般来说,采用RC网络作为反馈网络,可以实现较好的频率稳定性。
还可以根据具体应用需求选择适当的反馈网络结构,如Sallen-Key结构、MFB结构等。
4. 调节电路设计为了能够方便地调节振荡器的频率和幅度,通常需要设计调节电路。
常用的调节电路有变容二极管调谐电路、电位器调节电路等。
5. 输出波形整形电路振荡器产生的波形往往不够理想,需要经过整形电路进行处理。
常用的整形电路有限幅放大器、比较器、滤波器等。
1. 确定频率范围和波形要求在设计电容三点式正弦波振荡器时,首先需要确定所需的频率范围和波形要求。
根据具体的应用需求,选择合适的频率范围和波形要求。
根据所需的频率范围和波形要求,选择合适的运放、电容和电阻。
正弦波振荡器的设计高频电子线路课程设计
正弦波振荡器是一种能够产生正弦波的振荡器,在电子线路设计中非常重要。
它有着
广泛的应用,如信号源、调制器和解调器等。
本文主要介绍电子工程中一种高频正弦波振
荡器的设计原理。
正弦波振荡器的设计需要考虑的因素很多,其中比较重要的参数有振荡频率、可靠性、污染物、灵敏度和稳定性等。
综合以上几个参数可以构建出一个满足要求的正弦波振荡器。
实现正弦波振荡器的设计,首先需要搭建电路,电路框图如下所示:
(图)
这是一个普通的多级高频正弦波振荡电路。
它包括四个级别,分别是上放大级、下放
大级、延迟级和信号调节级。
由于这个电路有两个放大级,其频率可以调节范围比较大,但最大的频率不能超过2GHz。
像栅极电容器、延迟电阻等元件可用来控制和调节振荡频率。
这些元件不仅可提升振荡频率,而且还可以降低振荡振幅,以及改善振荡器的可靠
性和稳定性。
正弦波振荡器的设计是一项有趣的研究课题。
它可以满足工业和商业应用的各种需求,正弦波的清晰度和稳定度也极大地增强了电子设备的可靠性。
高频正弦波振荡器的设计原
理完全可以参考上文的框图,依据电路的架构结合参数,可以根据不同的特性需求进行振
荡电路的搭建。
具体实施方法还需要实验进行最后的优化,以获得更好的设计效果。
浅析电容三点式正弦波振荡器的设计
电容三点式正弦波振荡器是一种常见的振荡器电路。
它的基本原理是利用电容和电感的相互耦合,通过频率选择网络来实现正弦波的振荡输出。
电容三点式正弦波振荡器的设计涉及到以下几个关键因素:频率选择网络、幅度稳定电路、负反馈电路以及输出电路。
首先是频率选择网络的设计。
频率选择网络是决定振荡器振荡频率的关键部分,也是整个振荡器的起振条件。
常见的频率选择网络有LC谐振电路和RC谐振电路。
对于电容三点式振荡器,一般选择RC谐振网络。
RC谐振网络由一个固定的电阻和一个可变的电容组成,可以通过调节电容的大小来改变振荡频率。
其次是幅度稳定电路的设计。
由于振荡器是一个自激振荡的系统,输出的振荡幅度可能会受到电源波动的影响而不稳定。
为了保持幅度的稳定,需要设计一个幅度稳定电路。
常见的幅度稳定电路包括电流源和反馈电路。
电流源可以提供稳定的电流,保证振荡器在工作时有足够的驱动能力;反馈电路可以实现负反馈调节,使得输出信号的幅度能够稳定在设定值。
最后是输出电路的设计。
输出电路负责将振荡器的输出信号转换为可用的电压或电流信号。
常见的输出电路包括基准电路和放大电路。
基准电路用于提供稳定的基准电压或电流,以供振荡器输出信号参考;放大电路可以将输出信号放大到足够的幅度,以便于后续的使用或传输。
高频电子线路课程设计报告设计题目:LC正弦波振荡器的设计2012年6月10日前言 (1)一、设计任务与要求 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计要求 (1)二、总体方案 (2)2.1整体分析 (2)2.1.1 LC谐振回路原理 (2)2.1.2电感三点式振荡器 (3)2.1.3电容三点式振荡器 (4)2.1.4 克拉泼振荡器 (5)2.2综合比较最终选择方案 (6)三、设计内容 (6)3.1 电路工作原理 (6)3.1.1平衡条件 (6)3.1.2 起振条件 (9)3.1.3振幅的起振条件 (9)3.2仿真结果与分析 (11)四、总结 (14)五、参考文献 (14)前言正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。
它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。
它与放大器的区别在于,无需外加激励信号,就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。
常用正弦波振荡器主要由决定振荡率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。
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。
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,但前者的性能可以比后者做得好些,且工作频率也可以做得更高。
一、设计任务与要求1.1设计目的掌握LC正弦波振荡器的基本设计方法。
通过该设计,可以巩固所学的LC振荡器工作原理等电子技术知识,学习multisim仿真软件的使用,锻炼学生实际动手能力,促进学生所掌握的理论知识向实践应用的转变,从而达到培养学生电子综合应用实践能力的目的。
rc正弦波振荡器电路设计及仿真
!
正弦波振荡器电路的设计和仿真是电子技术的一个重要课题,对电子技术的研究有重
要的意义。
正弦波振荡器是一种典型的振荡电路,它可以用来产生正弦波和方波。
因其电
路简单,性能稳定,用途广泛,在电子电路技术中被广泛应用。
正弦波振荡器的基本原理是把正弦波加以无穷次平均,用此组成两极结构,即动态输
入和动态输出端口,把正弦波作为输入量,由输入端口输送到输出端口,通过反馈回路在
输入端口进一步处理,使其可以不断循环。
根据正弦波振荡器的工作原理,结合实际的应用需求,可以设计出一种满足要求的正
弦波振荡器电路。
其核心电路为双极复放机构,由输入阻抗器连接在振荡管的基极,另一
极连接地;反馈分支由调节圈提供反馈能量,当振荡管的基极的电压超过一定的值得时候,参考管会调节输出端口的电压,而正弦波振荡器就是通过这种反应机制实现正弦波振荡的。
在正弦波振荡器的设计与仿真中,可以采用SPICE模拟工具,运用电路技术与分析技术,对正弦波振荡器电路进行仿真,加以验证电路设计的可行性,并评估其性能参数,致
力于达到设计规定的要求。
总之,正弦波振荡器电路的设计与仿真是一个相当重要的课题,可以通过SPICE模拟
工具与电路技术来实现,并有效地验证仿真结果,为电子技术提供参考,提高电子产品的
质量。
浅析电容三点式正弦波振荡器的设计电容三点式正弦波振荡器是一种常用的电子电路,用于产生稳定的正弦波信号。
本文将从原理、电路设计和调试三个方面对电容三点式正弦波振荡器进行浅析。
一、原理电容三点式正弦波振荡器的原理是利用RC电路的充放电过程产生正弦波信号。
其电路由一个放大器、两个电容和四个电阻组成。
二、电路设计1. 放大器设计放大器部分通常采用运放作为放大器,通过选择合适的运放电路配置来实现放大器的设计。
根据具体要求选择合适的运放型号以及工作电压,同时要注意运放的输入偏置电流、增益带宽乘积等参数。
2. 电容配置电容是决定振荡频率的关键元件。
在电容三点式正弦波振荡器中,通常采用串联或并联电容的方式来决定振荡频率。
如果选择串联电容,需要注意电容的耐压和容值;如果选择并联电容,要注意电容的阻抗和容值。
3. 电阻选择电阻是为了限制电流流过电容,并且影响振荡的稳定性。
根据具体要求来选择合适的电阻值,通常在几千欧姆至几十千欧姆之间。
三、调试电容三点式正弦波振荡器的调试主要包括调整电容和电阻的数值以及运放的工作点等。
具体步骤如下:1. 先选择一个合适的放大器供电电压,一般选择正负12V或正负15V。
2. 根据要求选择合适的运放型号,放入电路中。
3. 根据振荡频率的要求选择合适的电容,并在电路中连接好。
4. 根据需要选择合适的电阻,并与电容一起连接在电路中。
5. 连接好电路后,接入电源进行调试。
可以通过示波器观察输出波形,根据需要调整电阻和电容的数值,直到得到满意的正弦波输出。
总结:电容三点式正弦波振荡器是一种常用的电子电路,通过RC电路的充放电过程产生正弦波信号。
在设计和调试过程中需要注意选择合适的放大器、电容和电阻,并根据实际要求进行调整,以获得稳定的正弦波输出。
摘要:对于正弦波振荡电路的设计,基本确定了电路可由正弦波振荡电路和丙类高频谐振放大器等基本电路组成。
振荡器部分电路产生一个一定频率的正弦波形,然后经过丙类功率放大器进行放大后输出。
该设计电路可分为正弦波振荡电路,丙类高频谐振放大器等几部分,然后对这几部分一一进行设计,通过运用Multisim软件仿真基本上完成了设计的任务。
此正弦波振荡器包括电容三点式振荡电路和丙类功率放大器两部分。
正弦波振荡器是一种不需外加信号,能自动将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号的自激振荡电路。
功率放大器是依靠激励信号放大管电流的控制,起到把集电极电源的直接功率变换成负载回路的交流功率的作用,其负载是两个以互感方式耦合的耦合谐振回路,用以提高对谐波的抑制能力,改善输出波形。
关键字:正弦波振荡器;电容三点式;丙类功率放大器一、概述1 课题研究:在电子技术领域,广泛使用各种各样的振荡器。
在广播,电视,通信设备,测控仪器,各种信号源中,都是它们的必不可少的核心组件。
在测量、遥控、通信、自动控制、热处理和超声波电焊等加工设备之中,都有正弦波振荡器的应用,也作为模拟电子电路的测试信号。
在工程应用中,例如在实验用的低频及高频信号产生电路中,往往要求正弦波振荡电路的振荡频率有一定的稳定度,有时要求振荡频率十分稳定,如通讯系统中的射频振荡电路、数字系统的时钟产生电路等。
振荡器在无线电广播、卫星通信、电视机、开关电源、收音机等电子设备中都要用到。
2 课题分析:LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号,电路中的选频网络由电感和电容组成。
它们是储能元件,当能量充到一个饱和值得时候它又会慢慢放出来,电容电感的储能和放能正好相反,所以在它们两个之间就产生能量的交互,形成交变电流。
振荡器的基本原理是反馈原理,正反馈使得电路产生振荡。
3 设计任务:设计一个振荡器,产生高频正弦波,并且输出信号必须经高频功率放大器放大。
已知用于放大器的晶体管参数:Vcc=+12V,β=60,C b`c=5pF,C b`e=205pF,Uces=1.5V,三极管的损耗功率Pcm=1W;用于振荡器电路的三极管,根据设计的实际电路情况自行选择;高频功率放大器的输出采用互感变压器耦合方式,负载电阻为75Ω。
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。
浅析电容三点式正弦波振荡器的设计电容三点式正弦波振荡器是一种常见的电路设计,用于产生正弦波信号。
它由几个关键的元件组成,包括电容器、电阻和放大器。
在本文中,我们将浅析电容三点式正弦波振荡器的设计原理和关键要点。
一、电容三点式正弦波振荡器的基本原理电容三点式正弦波振荡器的基本原理是利用正反馈和负反馈的相互作用,使得电路中的电压和电流产生周期性的变化,从而产生正弦波信号。
它的基本电路图如下图所示:在这个电路中,电容C和电阻R1构成了反馈回路,而放大器的输出端与反馈回路连接,形成了一个反馈环。
当电路处于稳定工作状态时,输出端将会产生一个频率稳定的正弦波信号。
1. 选择合适的放大器放大器是电容三点式正弦波振荡器中的核心元件,它负责放大反馈回路中的信号,并使电路产生振荡。
常用的放大器类型包括晶体管放大器、运放放大器等。
在选择放大器时,需要考虑其增益、频率响应和功率等参数,以确保电路的稳定工作。
2. 确定反馈回路的参数反馈回路中的电容和电阻参数直接影响着电路的振荡频率和稳定性。
通常情况下,我们可以根据振荡频率的需求来选择合适的电容和电阻数值。
也需要注意电容的漏电流和电阻的温度漂移等因素,以确保电路性能的稳定性。
3. 考虑电源和地的影响电容三点式正弦波振荡器的稳定性也受到电源和地的影响。
在设计电路时,需要充分考虑电源的稳定性和地线的布局,以减小电路受到干扰的可能性。
4. 进行仿真和调试在进行实际的电路设计和制作之前,通常会先进行仿真和调试。
通过仿真软件,可以快速地验证电路设计的正确性,并进行参数调整和优化。
在实际制作电路时,也需要进行严密的调试工作,以确保电路能够正常工作。
电容三点式正弦波振荡器在电子领域有着广泛的应用。
它主要用于产生频率稳定的正弦波信号,可以作为测量仪器的驱动源,也可以用于音频信号发生器、通信设备、调频电路等领域。
在实际应用中,电容三点式正弦波振荡器的性能稳定性和频率稳定性至关重要。
对于其设计和制作来说,需要特别注意电路的参数选择、电源和地的布局等关键要点,以确保电路的性能和可靠性。
集成RC正弦波振荡器实验报告引言在电子技术领域中,正弦波振荡器是一种常见且重要的电路。
它能够产生稳定的正弦波信号,被广泛应用于通信、测量以及控制系统中。
本实验旨在通过集成RC电路设计和实现一个正弦波振荡器,并进行详细的探索和分析。
一、电路设计1. RC电路原理RC电路是由电阻(R)和电容(C)组成的一种基本电路。
在充电过程中,电容器会通过电阻放电,导致电压逐渐减小;在放电过程中,电容器会再次通过电阻充电,导致电压逐渐增大。
当电容器充放电周期很短而频率很高时,RC电路就能产生连续变化的电压,形成一个振荡器。
2. RC正弦波振荡器的设计要求一个RC正弦波振荡器的设计需要满足以下要求:•可以产生稳定的正弦波信号;•输出波形的频率和幅度应可调节。
3. RC正弦波振荡器的基本原理RC正弦波振荡器的基本原理是通过将一个放大器的输出信号反馈至输入端,形成一个正反馈回路。
当回路增益大于等于1时,系统会不断振荡产生正弦波信号。
二、电路实现1. 基本RC正弦波振荡器电路图为了实现RC正弦波振荡器,我们可以采用如下电路图:•在非反相输入端连接一个电阻R和电容C,形成一个低通RC滤波器;•输出通过一个放大器反馈至输入端,产生正反馈。
2. 具体电路参数的选择在设计RC正弦波振荡器时,我们需要选择合适的电阻和电容数值,以控制振荡器的频率和幅度。
这里我们选择R=10kΩ和C=1μF。
3. 搭建电路实验平台为了实现RC正弦波振荡器,我们需要搭建一个电路实验平台:•使用集成运算放大器(Op-Amp)作为放大器,例如LM741;•将电阻R和电容C按照电路图连接至Op-Amp;•使用函数发生器作为输入信号源,连接至Op-Amp的输入端;•连接示波器至Op-Amp的输出端,用于观测输出波形。
三、实验过程1. 搭建实验电路根据电路图和参数选择,通过实验器材搭建RC正弦波振荡器实验电路。
2. 设置函数发生器参数设置函数发生器的频率和幅度,以达到所需的正弦波输出。
正弦波振荡器的设计与测试1. LC 振荡器设计方法与步骤 LC 正弦波振荡器在其振荡建立并达到平衡之后,晶体管工作在非线性状态,工作频率较 高,晶体管参数也不再为一实数。
振荡的物理过程变得十分复杂,因此企图用严密的理论分 析进行设计计算是不现实的。
通常行之有效的方法是:根据振荡器的工作原理和设计原则, 合理的选择电路形式和器件,然后进行近似的估算,最后进行实验调整,使其达到所要求的 技术指标。
(1)选择振荡电路形式 振荡电路的选择主要是根据所给定的工作频率(或工作频段)频率稳定度的要求。
LC 振 荡电路一般适用于数百千赫到数百兆赫的频率范围,它的短期频稳度一般在 10−3 到 10−4 的 数量级。
在小功率通讯机中所使用的可变频率振荡器, 一般都要求波段范围内频率连续可调, 故可选 用互感耦合三点式振荡电路。
互感量的调节比较方便, 其输入与输出电路的馈电方式互不影 响。
但是,由于结构复杂,特别是电路中含有电感元件,故这种电路较适用于中短波波段, 在短波段以上,一般多采用考毕兹电路。
对于可变频率振荡器,其频率稳定度要求提高时, 几乎都采用克拉泼电路或西勒电路,它的频稳度达到 10−4~10−5。
若采用高质量回路元件, 再加上一些措施,频稳度还可进一步提高。
一般频率稳定度要求在 10−5 ~10−6 以上的固定频率振荡器(如广播发射机的主振器)时, 必须选用石英晶体振荡器。
表 3.4.1 各种振荡器的频率精确度和稳定度 分 类 无稳态多谐振荡器 LC 振荡器 RC 振荡器 晶体振荡器 稳定化晶体振荡器 (2)振荡管的选择 小功率振荡器输出一般为毫瓦数量级,一般晶体管均可满足功率的要求。
选管时主要 考虑是在满足工作频率和起振条件前提下, 应尽可能提高振荡器的频稳度, 因此振荡管应满 足以下几点要求: 频 率 精 确 度 10−1 5×10−2 5×10−2 5×10−5 10−6 频 率 稳 定 度 10−1 5×10−2 5×10−2 5×10−5 10−6PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ①特征频率 fT 或最高频率 fmax 要足够高。
实验六 RC 正弦波振荡器的设计及调试一、实验目的一、进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件;二、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。
假设用R 、C 元件组成选频网络,就称为RC 振荡器,一样用来产生1Hz ~1MHz 的低频信号。
一、RC 移相振荡器电路型式如下图,选择R >>R i 。
振荡频率:26O f RC 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,频率调剂不便,一样用于频率固定且稳固性要求不高的场合。
频率范围:几Hz ~数十kHz 。
二、RC 串并联网络(文氏桥)振荡器电路型式如下图。
振荡频率:12O f RC 起振条件:|A|>3 电路特点:可方便地持续改变振荡频率,便于加负反馈稳幅,容易患到良好的振荡波形。
图 RC 移相振荡器原理图图 RC 串并联网络振荡器原理图三、实验条件一、12V直流电源二、函数信号发生器3、双踪示波器4、频率计五、直流电压表六、3DG12×2或9013×2,电阻、电容、电位器等四、实验内容一、RC串并联选频网络振荡器二、双T选频网络振荡器3、RC移相式振荡器的组装与调试五、实验步骤一、RC串并联选频网络振荡器(1)按图组接线路;(2)接通12V电源,调剂电阻,使得Vce1=7-8V,图RC串并联选频网络振荡器Vce2=4V左右。
用示波器观看有无振荡输出。
假设无输出或振荡器输出波形失真,那么调剂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)观看负反馈强弱对振荡器输出波形的阻碍。
慢慢改变负反馈量,观看负反馈强弱程度对输出波形的阻碍,并同时记录观看到的波形转变情形及相应的Rf 值。
(4)改变R (10K Ω)值,观看振荡频率转变情形;(5)RC 串并联网络幅频特性的观看。
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 串并联网络,维持输入信号的幅度不变(约3V ),频率由低到高转变,RC 串并联网络输出幅值将随之转变,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)。
第一章 设计内容第一节:设计题目:正弦波振荡电路的设计与实现 第二节:设计指标振荡频率: f=7MHZ ;频率稳定度:小时/105/30-⨯≤∆f f ; 电源电压:V=12V ; 波形质量 较好;第三节: 方案设计与选择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。
所以选择电容反馈三点式振荡器是不容置疑的,而电容反馈三点式振荡器又分为考毕兹振荡器,克拉波振荡器,西勒振荡器。
本次课程设计我们选择考毕兹振荡器,因为此振荡电路适用于较高的工作频率。
第二章 设计原理第一节 自激振荡的工作原理正弦波振荡器: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。
LC 回路中的自由振荡如图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图1 LC 回路中的电振荡一、自激振荡的条件振荡电路如图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 ϕ=2n π 。
其中,ϕ 为vf 与vi 的相位差,n 是整数。
vi 、vo 、vf 的相互关系参见图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AVF=1图2 变调谐放大器为振荡器 图3 自激振荡器方框图二、自激振荡建立过程自激振荡器:在图2中,去掉信号源,把开关S 和点“2”相连所组成的电路。
图4 振荡的建立过程自激振荡建立过程:电路接通电源瞬间,输入端产生瞬间扰动信号vi,振荡管V产生集电极电流iC,因iC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f0的信号,由输出端输出vo,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AVF=1时,振幅不再增加,自动维持等幅振荡。
如图4所示。
第二节正弦波振荡器的电路组成基本电路组成:(1)放大电路:保证放大信号,并向电路提供能量。
(2)反馈网络:引入正反馈,使之满足相位和幅度平衡条件。
(3)选频网络:选择某一频率,满足起振条件,保证输出为单一频率的正弦波信号(4)稳幅措施的电路:保证正弦波振荡器输出具有稳定幅度的正弦波信号。
三点式振荡电路的基本模型电路图5 三点式振荡电路第三章 选择合适的振荡电路振荡电路的组成:振荡回路模块、偏置电路模块、输出缓冲电路模块。
振荡电路的选择主要是根据所给定的工作频率(或工作频段)频率稳定度的要求。
因为设计的电路要求是高频信号,故选择LC 振荡电路。
LC 正弦波振荡电路:一、变压器耦合式LC 振荡器电路特点:用变压器耦合方式把反馈信号送到输入端。
常用的有以下两种。
1.共发射极变压器耦合LC 振荡器 (1) 电路结构如图6(a)所示。
图中V 为振荡放大管,电阻R1、R2、R3为分压式稳定工作点偏置电路,C1、C2为旁路电容,LC 并联回路为选频振荡回路,L3-4为反馈线圈,L7-8为振荡信号输出端,电位器RP 和电容C1组成反馈量控制电路。
(2) 工作原理交流通路如图6(b)所示。
对频率f=f0的信号,LC 选频振荡回路呈纯阻性,此时o v '和vf ,反相,即φ1为180º。
输出电压vo '再通过反馈线圈L3-4,使4端为正电位,即fv '与o v '的φ2为180º。
于是︒=︒+︒=+36018018021ϕϕ,保证了正反馈,满足了相位条件。
如果电路具有足够大的放大倍数,满足振幅条件,电路就能振荡。
调节RP 可改变输出幅度。
图6 共发射极变压器耦合振荡器2.共基极变压器耦合LC 振荡器 (1) 电路结构如图7(a)所示。
图中V 为振荡放大管,电阻R1、R2、R3为分压式稳定工作点偏置电路,C1为基极旁路电容,C2为隔直耦合电容,L2为反馈线圈,L 与C 串联组成选频振荡电路。
(2) 工作原理交流通路如图7(b)所示。
接通电源瞬间,LC 回路振荡电压加到管子基射之间,形成输入电压,经V 放大后,输出信号经反馈线圈L2与L 之间的互感耦合反馈到管子基射之间,若形成正反馈。
在满足振幅平衡条件下,电路产生振荡。
综上分析,变压器反馈电路的反馈强度,可通过L2与L1之间的距离来调节。
变压器耦合振荡电路的振荡频率为LC f π=210 若调节L 、C ,可改变振荡频率。
图7 共基极变压器耦合振荡电路二、三点式LC振荡电路电路特点:LC振荡回路三个端点与晶体管三个电极相连。
图8 电感三点式振荡器图9 电容三点式振荡器1.电感三点式振荡器电路如图8(a),交流通路如图8(b)所示。
相位条件:当线圈1端电位为“+”时,3端电位为“-”,此时2端电位低于1端而高于3端,即vf与vo反相,经倒相放大后,形成正反馈,即满足相位条件。
振幅条件:适当选择L2和L1的比值。
使1>F A V ,满足振幅条件。
电路就能振荡。
由于反馈电压vf 取自L2两端,故改变线圈抽头位置,可调节振荡器的输出幅度。
L2越大,反馈越强,振荡输出越大,反之,L2越小,反馈越小,不易起振。
电路振荡频率为CM L L LCf )2(212121++π=π=其中M 是L1与L2之间的互感系数。
优点:工作频率范围为几百kHz~几MHz ;反馈信号取自于L2, 其对f0的高次谐波的阻抗较大,因而引起振荡回路的谐波分量增大,使输出波形不理想; 缺点:波形失真较大。
2.电容三点式振荡器电容三点式振荡器电路如图9(a)所示,交流通路如图9(b)所示。
相位条件:当线圈1端电位为“+”时,3端电位为“-”。
此电压经C1、C2分压后,2端电位低于1端而高于3端,即vf 与vo 反相,经V 倒相放大后,使1端获“+”电位,形成正反馈,满足相位条件。
振幅条件:适当的选择C1、C2的数值,使电路具有足够大的放大倍数,电路可产生振荡。
电路振荡频率为C L f 'π≈210 而2121C C C C C +='电路特点:频率较高,可达100MHz 以上; 反馈电压中高次谐波分量较小;电容三点式电路的反馈系数决定于两个电容容抗的比值,调节振荡频率,电容三点式电路反馈系数就会随着频率改变而改变。
优点:输出波形好;电路的频率稳定度较高。
工作频率可以做得较高,可达到几十MHz 到几百MHz 的甚高频波段范围.缺点:调节频率不方便。
第四章设计的结果与分析第一节静态工作点对振荡器的影响分析:对于一个振荡器,当其负载阻抗及反馈系数F已经确定的情况,静态工作点的位置对振荡器的起振以及稳定平衡状态(振幅大小、波形好坏)有着直接或间接的关系。
工作点偏高,振荡器工作范围容易进入饱和区,输出的阻抗的降低将会使振荡波形严重失真,严重时甚至是振荡器停振。
工作点偏低,避免了晶体管工作范围进入饱和区,对于小功率振荡器,一般都取在靠近截止区,但不能太低,否则不易起振。
第二节设计合适的偏置电路及静态工作点分析静态工作点的选择及偏置电路元件的估算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密切的关系。
-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。
根据上述原则,一般小功率振荡器集电极电流ICQ大约在0.5~2mA之间选取,各极电压大致可取为:集电极对地电压:Vco=(1~0.6)Vcc;发射极对地电压:Veo=0.2Vcc图10振荡管的偏置电路对于振荡器来说,稳定静态工作点的主要措施是采用高稳定度的偏置电路。
目前广泛采用的是混合反馈式偏置电路。
对于这种电路,各偏置元件可按下列公式选取:Ic Vec VE ≈21Rb Vbq Vbq Vcc Rb -= Rb2>(2~6)Re 发射极电阻旁路电容CE 可按下式计算:12102)1(102⨯+≥hie C πβ。
为了满足 Cb 1<<Rb 的关系,隔直电容CB 可按下面经验公式进行计算:6103~5.1⨯≥fRb Cb 。
其中,Rb=Rb1//Rb2//hie ;f 为工作频率,单位为MHz 。
需要指出的是,CERE 之值不能太大,否则将会产生间歇振荡现象。
静态工作点的确立:ICQ=2mA ,VCEQ=6V ,β=60,则:RC+RE=3K,取RC=2K ,RE=3.6K ,RB1=150K ,RB2=30K ,IBQ=33.3UA第三节 振荡频率分析图11中L 1、L 2、C 1组成谐振回路,L 2兼作反馈网络,通过耦合电容C2将L 2上反馈电压送到三极管的基极。
由交流通路看出,谐振回路有三个端点与三极管的三个电极相连,而且与发射极相接的是L 1、L 2,与基极相接的是L 2、路必然满足相位平衡条件。
当回路的Q 值较高时,该电路的振荡频率基本上等于LC 回路的谐振频率,即式中L = L1+L2+2M 为回路总电感。
该电路的特点与变压器反馈式振荡电路极为相似。
须指出:它的输出波形较差,这是由于反馈电压取自电感的两端,而电感对高次谐波的阻抗较大,不能将它短路,从而使U f 中含有较多的谐波分量,因此,输出波形中也就含有较多的高次谐波。
不难证明其振荡频率为:图11第五章、 振荡电路总原理图及元件清单一、 设计的考毕兹振荡器的振荡电路原理图:图12 考毕兹振荡器理论计算振荡器的频率f ≈21212)(21C C C C L +π≈7MHz 调解C 1C 2改变频率时,反馈系数改变。
频率稳定度:小时/105/30-⨯≤∆f f 。
LC 谐振回路的标准性和Q 值都不高,频率稳定度不高于410-数量级。
二、元件清单第六章设计体会第十九周,我们进行通信高频电子线路的课程设计。
通过此次课程设计,我能对正弦波振荡器的原理有了比较深刻的认识,加深了对这门课的理解。
在这次的正弦波振荡电路的设计任务中,我是负责设计LC振荡电路画图这一环节,是本次课程设计不可或缺的部分。
当然,在设计中,遇到过不少的困难,但是,通过网上查找相关资料,及参考书本,得到了意想不到的结果。
通过这次课程设计,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,才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。