LC正弦波振荡器设计要点
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
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。LC振荡器是一种能量转换器，由晶体管等有源器件和具有选频作用的无源网络及反馈网络组成，其框图如图1所示。
放大电路选频网络
输出
正反馈网络
图1 振荡器框图
2.2信号输出波形的仿真选择
方案一：三种振荡器输出信号波形全部用Multisim仿真软件得出。
方案二：考毕兹振荡器的输出波形由仿真软件得出，其余两种振荡器由计算得出频率，画出相应的波形。
经比较用仿真软件得出的波形比较直观简单而且准确，即选择方案一。
第三章电路工作原理
3.1 LC三点式振荡组成原理图
其振荡频率f=LC π21
。当1X 和2X 为容性，3X
为感性时称为电容反馈振荡器，
其中C=212
1C C C C +；当1X 和2X 为感性，3X
为容性时称为电容反馈振荡器，其中 L=1L +2L .
3.2 起振条件
X1，X2必须是同性质的电抗，X3必须是异性质电抗，并且必须满足下面的关系：
X3= —（X1+X2）
根据起振条件，可以推导出三极管的跨导gm 应满足下面的不等式：
fu
10ugi f m k /g g k g ??
? ??'
>＋＋
上式中：
fu
k = X2/ X1 ——反馈系数
g1 ——为三极管b —e 间的输入电导 g0 ——为三极管c —e 间的输出电导
'
1g ——为三极管c —e 间的负载电导和回路损耗电导之和。
上式表明，起振时gm 与
fu
k 、 g0、g1、'1g 等有关。若管子参数和负载确定后，
fu
k 大小应合适，否则不易满足起振条件。另外，还必须考虑到频率稳定度和振荡幅
度等要求。
3.3 频率稳定度
频率稳定度是表示在一定时间范围内或一定的温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度。若频率相对变化越小，就表明振荡频率稳定度越高，否则稳定度就差。
由上述讨论知道，因为振荡回路元件是决定频率的主要因素，所以要提高频率稳定度，就是要设法提高振荡回路的标准性。因此除了采用高稳定和高Q (因为Q 值
越大相频特性曲线在
f 附近的斜率越大，选频特性就越好)的回路电容及电感外，
还可以采用负温度系数元件实现温度补偿，或采用部分接入，以减小管子极间电容和分布电容对振荡回路频率的影响。
由分析和实验知道，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，而石英晶体标准性Q 值都很高，接入系数也很小。频率稳定度可达6
10
-数量级。
3.4 总原理图
R15.1k
R227k
R3
3k
R41k
R55.1k
L110uH
C1100pF
C2100pF
C31nF
C40.1uF
C51nF
C610nF
C710nF
L2300mH
V112 V
7
3
6
8
Q2
2N2222A
2
1
4
图2 考毕兹振荡器
R124k R256k
R33k
R41k R55.1k
C1100pF
L110uH
L2300uH
C41nF
C51nF C610nF
C710nF
C2100pF 4
C3
30pF-VAR
Key = C
50%
6
Q1
2N2222A
1
3
2
V212 V
5
7
图3 克拉泼振荡器
R124k
R256k
R33k
R41k
R55.1k
C1100pF
L110uH
L2
300uH
C4
1nF
C51nF
C610nF
C710nF
C2100pF
C3
30pF-VAR
Key = A
50%
Q1
2N2222A
V212 V
6
2
3
1
4
C8
30pF-VAR
Key = C
50%
5
7
图4 西勒振荡器[1]
3.5 LC 振荡模块设计
LC 振荡电路采用三点式振荡，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。
方案一：考毕兹振荡器
R15.1k
R227k
R33k
R41k
R55.1k
L110uH
C1100pF
C2100pF
C31nF
C40.1uF
C51nF
C610nF
C710nF
L2300mH
V112 V
7
3
6
8
Q2
2N2222A
2
1
4
图4 考毕兹振荡器
图3 考毕兹振荡器输出信号波形
理论计算振荡器的频率为
f ≈
21212)(21C C C C L +π≈
7MHz
观察到的振荡波形如图3所示，从波形看出其震荡极不稳定，测试其波形频率为
f ≈9
101551-?=6.5MHz
调解C1C2改变频率时，反馈系数也改变。
方案二：克拉泼振荡器
克拉泼振荡器其振荡频率为f=LC π21
，式中C=3211111C C C +
+，此电路的频率稳定度较好，但在振荡范围较宽时，输出幅度不均匀，且频率升高后不易起振，其主要用于固定频率或波段范围较窄的场合。电容三点式改进型“克拉泼振荡器”如图4所示。
R124k R256k
R33k
R41k R55.1k
C1100pF
L110uH
L2300uH
C41nF
C51nF C610nF
C710nF
C2100pF 4
C3
30pF-VAR
Key = C
50%
6
Q1
2N2222A
1
3
2
V212 V
5
7
图4 克拉泼振荡器
克拉泼振荡器的频率为
f=
3
221C L π （C 1??C 3,C 2??C 3）
电路中C3为可变电容，调整它即可在一定范围内调整期振荡频率。
输出信号的幅值、频率等用时时监测法测试，调整C3观测震荡信号的波形和频率变化。观察到的振荡波形如图5所示：
图5 克拉泼振荡器输出信号波形
方案三：西勒振荡器
西勒振荡器其振荡频率为f=LC π21
，式中C=3211111
C C C +
++4C ，这种振荡器较易起振，振荡频率也较为稳定，波形失真较小，当参数设置得当时，其频率覆盖系数
较大。电容三点式的改进型“西勒振荡器”如图6所示。
R124k
R256k
R33k
R41k
R55.1k
C1100pF
L110uH
L2
300uH
C4
1nF
C51nF
C610nF
C710nF
C2100pF
C3
30pF-VAR
Key = A
50%
Q1
2N2222A
V212 V
6
2
3
1
4
C8
30pF-VAR
Key = C
50%
5
7
图6 西勒振荡器
其振荡器的频率为
f=
)
(21
362C C L +π (C 1??C 6,C 2??C 6)
输出信号的幅值、频率等用实时监测法测试，调整C6、C3观测震荡信号的波形和频率变化。
图7西勒振荡器输出波形
基于以上分析，西勒振荡器输出波形较好故选用方案三。
第四章电路制作和调试
4.1元件清单
元件序号型号主要参数数量备注R1 (图2) 5.1KΩ 1
R2（图2）27 KΩ 1
R3（图2） 3.0 KΩ 1
R4（图2） 1.0 KΩ 1
R5（图2） 5.1 KΩ 1
C1（图2）100pF 1
C2（图2）100 pF 1
C3（图2） 1.0nF 1
C4（图2） 1.0nF 1
C5（图2） 1.0nF 1
C6（图2）10nF 1
C7（图2）10nF 1
L1（图2）10uH 1
L2（图2）300 uH 1
Q1（图2）2N2222A 1
V1（图2）12V 1
R1 (图3) 24 KΩ 1
R2（图3）56 KΩ 1
R3（图3） 3.0 KΩ 1
R4（图3） 1.0 KΩ 1
R5（图3） 5.1 KΩ 1
C1（图3）100pF 1
C2（图3）100pF 1
C3（图3）30 pF 1 可变C4（图3） 1.0nF 1
C5（图3） 1.0nF 1
C6（图3）10 nF 1
C7（图3）10 nF 1
L1（图3）10μH 1
L2（图3）300μH 1
Q1（图3）2N2222A 1
V1（图3）12V 1
R1(图4) 24 KΩ 1
R2（图4）56 KΩ 1
R3（图4） 3.0 KΩ 1
R4（图4） 1.0 KΩ 1
R5（图4） 5.1 KΩ 1
C1（图4）100pF 1
C2（图4）100pF 1
C3（图4）30 pF 1
C4（图4） 1.0nF 1
C5（图4） 1.0nF 1
C6（图4）30pF 1 可变
C7（图4）10 nF 1
C8（图4）10 nF 1
L1（图4）10μH 1
L2（图4）300μH 1
Q1（图4）2N2222A 1
V1（图4）12V 1
高频信号发生器 QF1055A 1台
数字示波器 TDS210 1台
频率特性测试仪 BT-3C 1台
数字万用表 M300817 1台
直流稳压电源 HY1711-2 1台
超高频毫伏表 DA22A
4.2 按设计电路安装元器件
由于调频振荡器的工作频率较高，晶体管的结电容、引线电感、分布电容及测量仪器对电路的性能影响均不能忽略。因此，在电路装调及测试时应尽量减小这分布参数的影响。
安装时应合理布局，减小分布参数的影响。电路元件不要排得太松，引线尽量不要平行，否则会在元件或引线之间产生一点的分布参数，引起寄生反馈。多级放大器应排成一条直线，尽量减小未级和前级之间的耦合。地线应尽可能粗，以减小分布电感引起的高频损耗，制印刷电路板时，地线的面积应尽量大。为减小电源内
阻形成的寄生反馈，应采用滤波电容(C)及滤波电感（L）组成的（∏）型或（T）型滤波电路，一般（L）为几十微亨至几百微亨，（C）为几百皮法至几十千皮法。4.3 测试点选择
正确选择测试点，减小仪器对被测电路的影响。在高频情况下，测量仪器的输入阻抗（包含电阻和电容）及连接电缆的分布参数都有可能影响被测电路的谐振频率及谐振回路的Q值，为尽量减小这种影响，应正确选择测试点，使仪器的输入阻抗远大于电路测试点的输出阻抗。对于图2所示电路，高频电压表接于C点，示波器接于E点，数字频率计接于A点，（C4）的值要小，以减小数字频率计的输入阻抗对谐振回路的影响。所有测量仪器如高频电压表，示波器，扫描仪，数字频率计等的地线及输入电缆的地线都要与被测电路的地线连接好，接线尽量短。
4.4 调试
一般高频电路的实验板应为印刷电路板，以保证元器件可靠焊接及连接导线固定，使电路的分布参数基本固定。高频电路的调试方法与低频电路的调试方法基本相同，也是先调整静态工作点，然后观测动态波形并测量电路的性能参数。所不同的是按照理论公式计算的电路参数与实际参数可能相差较大，电路的调试要复杂一些。
振荡电路接通电源后，有时不起振，或者在外界信号强烈触发下才起振（硬激励），在波段振荡器中有时只在某一频段振荡，而在另一频段不振荡等。所有这些现象无非是没有满足相位平衡条件或振幅平衡条件。如果在全波段内不振荡，首先要看相位平衡条件是否满足。对三端振荡电路要看是否满足对应的相位平衡判断标准。此外，还要在振幅平衡条件所包含的各种因素中找原因。
4.5 实验结果与分析
1.静态工作点选的太小，电源电压过底，使振荡管放大倍数太小。
2.负载太重，振荡管与回路间耦合过紧，回路Q值太低。
3.回路特性阻抗ρ或介入系数pce太小，使回路谐振阻抗RO太低。
4.反馈系数kf 太小，不易满足振幅平衡条件。但kf 并非越大越好，应适当选取。
5.有时在某一频段内高频端起振，而低频端不起振，这多半是在用调整回路电容来改变振荡频率的电路中，低端由于C 增大而L/C 下降，致使写真阻抗降低所起。反之，有时低端振高端不振，原因可能有：
（1）选用晶体管fT 不够高。 （2）管的电流放大倍数β太小。
（3）低端已处于起振的临界边缘状态，在高频工作时晶体管输入电容CBE 的作用使反馈减弱，或者是由于CB ’E 的反馈作用显著等。
4.6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4
10-数量级，而石英晶
体标准性Q 值都很高，接入系数也很小。频率稳定度可达6
10-。
第五章 总结
此次课程设计主要针对各种电容反馈三点式电路提出自己的设计方案，并利用仿真软件Multisim 来实现自己的设计电路图。设计中用到了考毕兹振荡器，克拉波振荡器，西勒振荡器电路等在高频电子线路课程中学到的知识。由于对所学电路不熟悉，导致在设计的过程中无法画出正确的电路图，算不出电路中元器件的参数，使得在设计过程中绕了许多弯路，做了许多的无用功。但在室友们的帮助下，再加上自己不断的查找相关资料，利用图书馆和网络，最终克服了所有困难。同时也巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
第六章参考文献
参考文献
[1]张肃文.《高频电子线路》.西安交通大学出版社.2008.
LC正弦波振荡电路的仿真分析
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。
LC正弦波振荡电路详解
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）
LC正弦波振荡器的设计
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)
LC正弦波振荡器设计要点
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
浅析LC正弦波振荡电路振荡的判断方法
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
LC正弦波振荡器课程设计
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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)
LC正弦波振荡器仿真实验
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
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
LC正弦波振荡器设计
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。 1.2设计要求 使用电感、电容等器件设计一个LC正弦波振荡器，包括方案设计、电路设计和仿真验证。具体要求如下：设计正弦波振荡器，输出稳定正弦波信号，输出频率可调范围为10~20MHz。
实验2 正弦波振荡器(LC振
实验2 正弦波振荡器（LC振荡器和晶体振荡器） 一．实验目的 1.掌握电容三点式LC振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件的功能； 2.掌握LC振荡器幅频特性的测量方法； 3.熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响； 4.了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响，感受晶体振荡器频率稳定度高的特点。二．实验内容 1.用示波器观察LC振荡器和晶体振荡器输出波形，测量振荡器输出电压峰-峰值，并以频率计测量振荡频率； 2.测量LC振荡器的幅频特性； 3.测量电源电压变化对振荡器的影响； 4.观察并测量静态工作点变化对晶体振荡器工作的影响。 三．实验步骤 1.实验准备 插装好LC振荡器和晶体振荡器模块，接通实验箱电源，按下模块上电源开关，此时模块上电源指示灯点亮。 振荡实验（为防止晶体振荡器对LC振荡器的影响，应使晶振停振，即将3W03顺时针调到底。） （1）西勒振荡电路幅频特性的测量 3K01拨至LC振荡器，示波器接3TP02，频率计接振荡器输出口3P02。调整电位器3W02，使输出最大。开关3K05拨至“P”，此时振荡电路为西勒电路。四位拨动开关3SW01分别控制3C06（10P）、3C07（50P）、3C08（100P）、3C09（200P）是否接入电路，开关往上拨为接通，往下拨为断开。四个开关接通的不同组合，可以控制电容的变化。例如开关“1”、“2”往上拨，其接入电路的电容为10P+50P=60P。按照表2-1电容的变化测出与电容相对应的振荡频率和输出电压（峰-峰值V P-P），并将测量结果记于表中。 表2-1 根据所测数据，分析振荡频率与电容变化有何关系，输出幅度与振荡频率有何关系，并
正弦波振荡器振荡电路分析
正弦波振荡器分析 1．振荡器的振荡特性和反馈特性如图9.10所示，试分析该振荡器的建立过程，并判断A、B两平衡点是否稳定。 解：根据振荡器的平衡稳定条件可以判断出A点是稳定平衡点，B点是不稳定平衡点。因此，起始输入信号必须大于U iB振荡器才有可能起振。 图9.10 图9.11 2．具有自偏效应的反馈振荡器如图9.11所示，从起振到平衡过程u BE波形如图9.12所示，试画出相应的i C和I c0波形。 解：相应的和波形如图9.13所示。 图9.12 图9.13 3．振荡电路如图9.11所示，试分析下列现象振荡器工作是否正常： （1）图中A点断开，振荡停振，用直流电压表测得V B＝3V，V E＝2.3V。接通A点，振荡器有输出，测得直流电压V B＝2.8V，V E＝2.5V。 （2）振荡器振荡时，用示波器测得B点为余弦波，且E点波形为一余弦脉冲。
解：（1）A点断开，图示电路变为小信号谐振放大器，因此，用直流电压表测得 V ＝3V，V E＝2.3V。当A点接通时，电路振荡，由图9.12所示的振荡器从起振到平B 衡的过程中可以看出，具有自偏效应的反馈振荡器的偏置电压u BEQ，从起振时的大于零，等于零，直到平衡时的小于零（也可以不小于零，但一定比停振时的u BEQ小），因此，测得直流电压V B＝2.8V，V E＝2.5V是正常的，说明电路已振荡。 （2）是正常的，因为，振荡器振荡时，u be为余弦波，而i c或i e的波形为余弦脉冲，所示E点波形为一余弦脉冲。 4．试问仅用一只三用表，如何判断电路是否振荡？ 解：由上一题分析可知，通过测试三极管的偏置电压u BEQ即可判断电路是否起振。短路谐振电感，令电路停振，如果三极管的静态偏置电压u BEQ增大，说明电路已经振荡，否则电路未振荡。 5．一反馈振荡器，若将其静态偏置电压移至略小于导通电压处，试指出接通电源后应采取什么措施才能产生正弦波振荡，为什么？ 解：必须在基极加一个起始激励信号，使电路起振，否则，电路不会振荡。 6．振荡电路如图9.14所示，试画出该电路的交流等效电路，标出变压器同名端位置；说明该电路属于什么类型的振荡电路，有什么优点。若L＝180μH，C2＝30pF，C 的变化范围为20～270pF，求振荡器的最高和最低振荡频率。 1 图9.14
高频课程设计(lc正弦波振荡器)
高频电子线路课程设计报告设计题目：LC正弦波振荡器 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 教师评分
目录 一、设计任务与要求 (1) 二、总体方案 (1) 三、设计内容 (4) LC振荡电路工作原理 (4) 构成振荡器的条件 (4) 由正反馈的观点来决定振荡的条件 (4) 振荡器平衡和稳定条件 (5) LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准 (6) 西勒电路工作原理 (7) 仿真结果与分析 (7) 各种条件下仿真波形图 (7) 参数计算 (10) 四、电路制作和调试 (11) 元器件清单及参数 (11) 五、总结 (12) 六、主要参考文 (13)
LC 正弦波振荡器的设计 一、 设计任务与要求： 通过LC 正弦波振荡器的设计进一步巩固高频电子线路的相关知识，并在设计制作的过程中运用并熟悉multisim10电子仿真软件，在实践的过程中培养我们发现问题，并利用所学知识或利用一切可以利用的资源解决问题的能力，掌握振荡器的工作原理知识，设计一个LC 正弦波振荡器，要求该电路输出稳定的正弦波信号，输出频率可调范围为10M~~20MHZ 。 二、 总体设计方案： LC 振荡电路采用三端式振荡，其中包括电感反馈式哈特莱振荡器、电容反馈式克拉泼振荡器、改进型电容反馈式西勒振荡器。 方案一：电感反馈式三端振荡器——哈特莱振荡器 哈特莱振荡器其振荡频率为f= LC 21,式中L=1L +2L +2M 。 优点：由于L 1与L 2之间有互感存在，所以比较容易起振。其次是改变回路电容来调整频率时，基本上不影响电路的反馈系数，比较方便。 主要缺点：与电容反馈振荡电路相比，其振荡波形不够好。这是因为反馈支路为感性支路，对高次谐波成高阻抗，故对于LC 回路中高次谐波反馈较强，波形失真较大。其次是当工作频率较高时，由于L 1和L 2上的分布电容和晶体管的极间电容均并联于L 1与L 2两端，这样反馈系数F 随频率变化而改变。工作频率越高，分布参数的影响越严重，甚至可能使F 减小到满足不了起振条件。 方案二：电容反馈式三端振荡器考毕兹振荡器 V (a ) 原理电路 (b ) 交流等效电路
LC正弦波振荡器设计(新版)
中北大学 课程设计说明书 学生姓名：宋可为学号：15 学院：信息商务学院 专业：电子信息工程 题目：电子综合应用实践： LC正弦波振荡器的设计 韩建宁 指导教师：职称: 讲师 2011 年 1 月 7 日
中北大学 课程设计任务书 10/11 学年第一学期 学院：信息商务学院 专业：电子信息工程 学生姓名：宋可为学号：15 课程设计题目：电子综合应用实践： LC正弦波振荡器的设计 起迄日期：2010年12月27 日～2011年1月7日课程设计地点：201，503，1号楼教室 指导教师：韩建宁 系主任：王浩全
下达任务书日期: 2010 年12月27 日 课程设计任务书 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，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。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：使用电感、电容等器件设计一个LC正弦波振荡器，包括方案设计、电路设计和 仿真验证。同组成员合作完成。 具体设计要求： f10MHz±10KHz； （1）振荡频率 o （2）频率稳定度Δf/f ≤10-4； o （3）输出幅度U ≥0.3V(峰-峰值)。 o 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：
（1）查阅相关文献资料，了解LC正弦波振荡器的相关知识；（2）确定设计方案、绘制电路原理图； （3）仿真验证； （4）撰写课程设计说明书。
课程设计任务书 4．主要参考文献： [1]《电子线路设计·实验·测试》，第三版，谢自美主编，华中科技大学出版社 [2]《高频电子线路实验与课程设计》，杨翠娥主编，哈尔滨工程大学出版社 [3]《高频电路设计与制作》，何中庸译，科学出版社 [4]《通信电子线路》，第三版，高如云主编，西安电子科技大学出版社 [5]《模拟电子技术》。胡宴如主编，高等教育出版社 [6]《电子技术基础实验与课程设计指导》，第二版，高吉祥，主编，电子工业出版社 5．设计成果形式及要求： 提供课程设计说明书一份； 设计原理图。 6．工作计划及进度： 2010年12月27日~ 2010年12月29日：查阅资料； 2010年12月30日~ 2011年1月4日：设计方案； 2011年 1月 5日~ 2011年1月6日：完成实验；撰写课程设计说明书； 2011年1月7日：答辩