电容三点式振荡器课设.doc

目 录 1、绪论 2 2、电容三点式振荡器 3 2.1反馈振荡器的原理和分析 3 2.2 实验原理 4 2.3电路元件选用 6 2.4三极管N2221A的工作原理 6 3、仿真实验内容和步骤 7 3.1组建仿真电路和调整电路静态工作点 7 3.2测电路的振荡频率和幅度 8 3.3数据分析及仿真结果 10 3.4误差分析 13 4、设计总结 14 5、心得体会 14 参考文献 14 附录 15 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 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 和输入电压 要相等，这是振幅平衡条件。二是 和 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。 自激振荡器的一种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。 2.1 反馈振荡器的原理和分析 反馈振荡器原理方框图如图1所示。反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路，放大器通常是以某种选频网络（如振荡回路）作负载，是一个调谐放大器。 注明：下图中“+”号表示加号 图1 反馈振荡器方框图 为了能产生自激振荡，必须有正反馈，即反馈到输入端的自你好与放大器输入端的信号相位相同。定义为开环放大器的电压放大倍数： 为反馈网络的电压反馈系数： 为闭环电压放大倍数： 在振荡开始时，由于激励信号较弱，输出电压的振幅则比较小，此后经过不断放大与反馈循环，输出幅度开始逐渐增大，为了维持这一过程使输出振幅不断增加，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，即： 因此起振的振幅条件是： 起振的相位条件是： 要使振荡器起振必须同时满足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。 2.2 实验原理 电容反馈的三点式振荡器主要是通过电容反馈，所以可减弱高次谐波的反馈，使振荡产生的波形得到改善，且频率稳定度高，又适用于较高波段工作，目前已被广泛的应用于本振，调频，VCD压控振荡器等高频电路中。 产生正弦振荡的相位条件是由振荡电路的结构保证的，图2（a）为电路原理图，图2（b）为其交流通路。 图2（a）电路原理图 图2（b）交流通路 由图可知发射极与两个同性质电抗相连，集电极与基极间连接一个异性质电抗，满足了相位平衡条件。 由此可求得电路的振荡频率为: （2.2.1） 式中， 由于晶体管极间存在寄生电容，它们均与谐振回路并联，会使震荡频率发生偏移，而且晶体管极间电容的大小会随晶体管工作状态变化而变化，这将引起震荡频率的不稳定。为了减小晶体管极间电容的影响，可采用改进型电容三点式震荡电路，即在谐振反馈电感支路中增加一个电容。其取值比较小，要求。则谐振回路的总电容量为： （2.2.2） 式（2.2.2）中， 略去了晶体管极间电容的影响。因此震荡频率近似等于： 由此可见，、对震荡频率的影响显著减小，那么与、并接的晶体管极间电容的影响也就很小了，越小，震荡频率的稳定度就越高。但谐振回路接入后，使晶体管输出端（、）与回路的耦合减弱，晶体管的等效负载减小，放大器的放大倍数减小，振荡器输出幅度减小，如果过小，振荡器因不满足振幅起振条件而会停止震荡。 引起震荡频率不稳定的原因还有谐振回路的参数随时间、温度和电源电压的变化而变化、晶体管参数的不稳定，以及振荡器负载的变化等。为了得到稳定的震荡频率，除选用高质量的电路原件、采用直流稳压电源以及恒温等措施外，还应提高震荡回路的品质因数值，因为值越大，相频特性曲线在附近的斜率也越大，选频特性就越好。 2.3电路元件选用 表1 电路元器件清单 元器件名称 数值 数量（个） 电阻 4.3 1 5.1 1 1 1 1