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压控LC电容三点式振荡器设计及仿真

实验二压控LC 电容三点式振荡器设计及仿真

一、实验目的

1、了解和掌握LC 电容三点式振荡器电路组成和工作原理。

2、了解和掌握压控振荡器电路原理。

3、理解电路元件参数对性能指标的影响。

4、熟悉电路分析软件的使用。

二、实验准备

1、学习LC 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。

】

2、学习压控振荡器的工作原理。

3、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。

三、设计要求及主要指标

1、采用电容三点式西勒振荡回路，实现振荡器正常起振，平稳振荡。

2、实现电压控制振荡器频率变化。

3、分析静态工作点，振荡回路各参数影响，变容二极管参数。

4、振荡频率范围：50MHz~70MHz，控制电压范围3~10V。

5、三极管选用MPSH10（特征频率最小为650MHz，最大IC 电流50mA，可

】

满足频率范围要求），直流电压源12V，变容二极管选用MV209。

四、设计步骤

1、整体电路的设计框图

整个设计分三个部分，主体为LC 振荡电路，在此电路基础上添加压控部分，设计中采用变容二极管MV209 来控制振荡器频率，由于负载会对振荡电路的频率产生影响，所以需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。

？

2、LC 振荡器设计

首先应选取满足设计要求的放大管，本设计中采用MPSH10 三极管，其特征频率f =1000MHz 。LC 振荡器的连接方式有很多，但其原理基本一致，本实验中采用电容三点式西勒振荡电路的连接方式，该振荡电路在克拉泼振荡电路的基础上进行了细微的改良，增加了一个与电感L 并联的电容，主要利用其改变频率而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。电路图如下所示：

图2-2 LC 电容三点式西勒振荡器

图中变容二极管MV209 与电感L 1 并联，构成了西勒振荡电路形式。R 1\R 2 为静态偏置电阻，C 1\C 2 为反馈分压电容，C 3 即为克拉泼振荡电路中与C 1\C 2 串联的小电容，L 1\C 1\C 2\C 3 共同构成谐振回路。C 4\C 5 为隔直电容，其中放大管基极通过C 4 交流接地，同时保证其基极的偏置电压；而C 5 主要防止加载于变容二极管的直流电压影响前级电路。电感L 2 为扼流圈，用来防止振荡回路的振荡电 @

压会对变容二极管所加的反向偏压产生影响，采取上面这类隔离措施使得反向偏置电压与振荡回路分离。

接下来应该确定电路中振荡元器件的取值。根据振幅起振条件可知，振荡器开环增益()1osc T ω>，而开环增益与电容 C 1/C 2组成的反馈网路的反馈系数fv k 、负载大小以及放大管静态工作点有关。其中1

fv C k C C =

+,反馈系数太小会使

()osc T ω变小，影响起振；反馈系数太大则会影响回路Q 值，而且取值过大也同

样会降低()osc T ω，也会停振，所以应选择比较合理的反馈系数fv k ，一般取值范围为1/10~1/4，在振荡电路能正常起振的情况下，反馈系数较大，起振时间较短。

而静态工作点较高，可提高()osc T ω，容易起振，但不宜过大，否则造成回路有载品质因数过低，影响振荡频率稳定度。一般I CQ 取值1~5mA 。负载阻值不能过小，否则同样造成()osc T ω过低不能起振，图2-2 中振荡电路未接负载，可视为无穷大。

根据工程估算法则，振荡器的振荡频率是由谐振回路频率所决定的谐振回路中心频率：

osc f =

]

其中，C j 是变容二极管的等效电容值,'

123

1111C C C C =++ 根据设计要求：

min 50osc f MHz ==

max 70osc f MHz =

通过计算，取1260L nH =,则pF C 33max ≈∑，pF C m 13in ≈∑，由于电压控制部分

主要元件是选用MV209 变容二极管，其反向电压与电容C —V R 如下图所示：

图2-3 MV209 特性图

可以看出电容与电压变化不是呈线性变化，而是非线性变化的，只有在取值3到10V 之间其电容值与电压值最近似线性，即C j 的取值为 10~30pF 。因此，'C 的取值约为9pF ，由C 1\C 2\C 3 串联而得。考虑到克拉泼电路中要求C 3 取值不能过小，否则会降低()osc T ω，无法起振，并考虑放大管结电容的影响，最后确定各个电容值（此处需要反复调整以取得较佳取值），pF C 251=，pF C 2202=，

pF C 113=如下图所示：

3、缓冲器设计

在电容三点式振荡电路分析中有osc ω=

,可以看到负载对振荡器的稳定度会造成影响，甚至影响电路能否正常起振。尽管采用改进后的西勒电

路能减少这种影响，但为了进一步提高振荡器的振荡稳定性，以及驱动负载能力，需要设计缓冲器来实现与低阻抗的负载相连。缓冲器采用共集电极电路，也即高输入阻抗\低输出阻抗的射随器来实现。【

4、整体电路图

图中C 6，R 5 是为了防止射随器对谐振回路产生影响而串接在两级之间，但会

造成射随器输入电压的衰减；为了使电路容易起振，一般在电路中增加一个起始激励脉冲V 3。

R19k

0V R8

22k

R31k

4.663V R102k

C3220p

10Vdc

4.012V

L21H

12 3.176V V112Vdc

4.012V R7

33k

TD = 0TF = 0PW = 2ns PER = 1s V1 = 0TR = 0V2 = 1mv C50.1u

10.00V C60.01u

L1260n 1

2R62k

3.840V V

4.663V

C411p

MPSH10

4.397V

R26k

MPSH10C2

25p

R52k

10.00V

R9500

C10.01u

12.00V

0.01u

D1MV2090

图2-5 整体电路图

5、仿真分析

图2-6/图2-7 分别表示控制电压为10V 和3V 时的仿真波形

】

图2-6(a) 控制电压为10V 时候负载上的振荡波形

图2-6(b) 控制电压为10V 时候负载上的振荡波形频谱

图2-7(a) 控制电压为3V 时候负载上的振荡波形

图2-7(b) 控制电压为3V 时候负载上的振荡波形频谱

《

控制电

压

（V）345678？

910

振荡频率

MHz

图2-8 控制电压与振荡频率关系图

由表2-1 和图2-8 可以看到，在8 个不同电压点实现了振荡频率的不同调节，调节关系基本呈线性，调节范围基本满足设计要求。

电容三点式震荡电路的设计..

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 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。

5.3.2 三点式振荡电路

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

电容三点式振荡器-高频课设

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 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。

2 三点式电容振荡器 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2.1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。图2.1 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A （S ）为开环放大器的电压放大倍数： ) () ()(S U S U S A i o = F(S)为反馈网络的电压反馈系数： ) () ()('S U S U S F o i = )(S A f 为闭环电压放大倍数： ) ()(1) ()()()(S F S A S A s U s U S A i o f ?-== 在振荡开始时，由于激励信号较弱，输出电压的振幅o U 则比较小，此后经过不断放大与反馈循环，输出幅度o U 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： 1)( jw T 因此起振的振幅条件是：

压控振荡器

压控振荡器一.基本原理信号的频率取决于输入信号电压的大小，因此称为“压控振荡器”。其它影响压控振荡器输出信号的参数还VCO（Voltage ControlledOscillator）（压控振荡器）是指输出信号的频率随着输入信号幅度的变化而发生相应变化的设备，它的工作原理可以通过公式（5-1）来描述。 (5-1）其中，u(t)表示输入信号，y(t)表示输出信号。由于输入信号的频率取决与输入信号的电压的变化，因此称为“压控振荡器”。其他影响压控振荡器输出信号的参数还有信号的幅度A c ，振荡频率f c ，输入信号灵敏度k c ，以及初始相位。压控振荡器的特性用输出角频率ω0与输入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表示。图中,uc为零时的角频率ω0,0称为自由振荡角频率；曲线在ω0,0处的斜率K0称为控制灵敏度。使振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。在通信或测量仪器中，输入控制电压是欲传输或欲测量的信号（调制信号）。人们通常把压控振荡器称为调频器，用以产生调频信号。在自动频率控制环路和锁相环环路中，输入控制电压是误差信号电压，压控振荡器是环路中的一个受控部件。压控振荡器的类型有LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄，RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽，LC 压控振荡器居二者之间。

在MATLAB中压控振荡器有两种：离散时间压控振荡器和连续时间压控振荡器，这两种压控振荡器的差别在于，前者对输入信号采用离散方式进行积分，而后者则采用连续积分。本书主要讨论连续时间压控振荡器。为了理解压控振荡器输出信号的频率与输入信号幅度之间的关系，对公式（5-1）进行变换，取输出信号的相角Δ为对输出信号的相角Δ求微分，得到输出信号的角频率ω和频率f分别为： ω=2πf c+2πk c u(t) (5-3） (5-4）从式(5-4)中可以清楚地看到，压控振荡器输出信号的频率f与输入信号幅度u(t)成正比。当输入信号u(t)等于0时，输出信号的频率f等于f c；当输入信号u(t)大于0时，输出信号的频率f高于f c；当输入信号u(t)小于0时，输出信号的频率f低于f c。这样，通过改变输入信号的幅度大小就可以准确地控制输出信号的频率。二.程序及结果分析定义一个锯齿波信号，频率是20HZ，幅度范围在0V和1V之间。现在用此信号 =20HZ,输入信号作为压控振荡器的输入控制信号，该压控振荡器的振荡频率f c 灵敏度，初始相位。使用MATLAB求得输出的压控振荡信号。MATLAB 程序如下： %MATLAB实现压控振荡器 clear all; clc; t0=0.15;%定义压控信号持续时间 ts=0.0001;%定义信号采样率 fc=50;%定义振荡频率 t=[0:ts:t0];%时间矢量 u0=20*t(1:length(t)/3);%定义压控信号（单周期） u=[u0,u0,u0,0];%定义压控信号（3个周期） Ac=1;%定义振幅 kc=0.1;%定义输入信号灵敏度 fi=0;%定义初始相位 %对压控信号进行积分 u_int(1)=0;%定义压控信号积分初值 for i=1:length(u)-1%进行离散积分 u_int(i+1)=u(i)+u_int(i);

电容三点式振荡电路

电容三点式振荡电路的分析与仿真摘要：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。基于频率稳定度、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本设计采用的是电容三点式振荡器。关键词：电容三点式、multisim、振荡器引言：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。按照产生的波形，振荡器可以分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。按照产生振荡的工作原理，振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。所谓反馈式振荡器，就是利用正反馈原理构成的振荡器，是目前用的最广泛的一类振荡器。所谓负阻式振荡器，就是利用正反馈有负阻特性的器件构成的振荡器，在这种电路中，负阻所起的作用，是将振荡器回路的正阻抵消以维持等幅振荡。反馈式振荡电路，有变压器反馈式振荡电路，电感三点式振荡电路，电容三点式振荡电路和石英晶体振荡电路等。本次设计我们采用的是电容三点式振荡电路。

设计原理： 1、电容三点式振荡电路（1）线路特点电容三点式振荡器的基本电路如图（1）所示。与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C2和C3；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件L。它的反馈电压是由电容C3上获得，晶体管的三个电极分别与回路电容的三个端点相连接，故称之为电容反馈三端式振荡器。电路中集电极和基极均采取并联馈电方式。C7为隔直电容。图（1）（2）起振条件和振荡频率由图可以看出，反馈电压与输入电压同相，满足相位起振条件，这时可以调整反馈系数F，使之满足A0F>1就可以起振。

高频课设电容三端式振荡器

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 电容三端式振荡器初始条件：电容三端式振荡器原理，Multisim软件要求完成的主要任务: （1）设计任务根据电容三端式振荡器的原理，设计电路图，并在multisim软件仿真出波形结果。（2）设计要求 ①正常工作状况时的波形图； ②起振条件的仿真，要求改变偏置电阻、相位电容和电源电压值，再观察起振波形和振荡电压的变化情况。时间安排： 1、2014 年11月17 日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2014 年11月17 日，查阅相关资料，学习基本原理。 3、2014 年11月18 日至2014 年11月20日，方案选择和电路设计。 4、2014 年11月20 日至2014 年11月21日，电路仿真和设计说明书撰写。 5、2014 年11月23 日上交课程设计报告，同时进行答辩。课设答疑地点：鉴主13楼电子科学与技术实验室。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) Abstract (2) 1 克拉泼振荡器原理 (3) 1.1 克拉泼振荡器产生的原因 (3) 1.2 克拉泼振荡器电路分析 (3) 1.3 克拉泼振荡器起振条件 (4) 1.3.1 相位条件 (4) 1.3.2振幅条件 (4) 1.4 克拉泼振荡器的振荡频率 (5) 2 克拉泼振荡器仿真分析 (6) 2.1 正常起振的电路图 (6) 2.2改变偏置电阻的仿真 (7) 2.3改变相位电容的仿真 (8) 2.4改变电源大小的仿真 (8) 3 心得体会 (9) 参考文献 (10)

压控振荡器的设计与仿真.

目录 1 引言 (2) 2 振荡器的原理 (5) 2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5) 2.2 起振条件 (9) 2.3 压控振荡器的数学模型 (10) 3 利用ADS仿真与分析 (11) 3.1 偏置电路的的设计 (12) 3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13) 3.3 压控振荡器的设计 (15) 3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18) 3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23) 4 结论 (24) 致谢 (25) 参考文献 (25)

压控振荡器的设计与仿真 Advanced Design System客户端软件设计电子信息工程（非师范类）专业指导教师摘要：ADS可以进行时域电路仿真，频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计，并可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率。本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计，设计出满足设计目标的系统，具有良好的输出功率，相位噪声性能及震荡频谱线性度。本论文从器件选型开始，通过ADS软件仿真完成了有源器件选型，带通滤波器选型，振荡器拓扑结构确定，可变电容VC特性曲线，瞬态仿真及谐波平衡仿真。实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。关键字：压控振荡器，谐波平衡仿真，ADS 1 引言振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。人们对振荡器的研究未曾停止过。从早期的真空管时代当后期的晶体管时代，无论是理论上还是电路结构和性能上，无论是体积上还是制作成本上无疑都取得了飞跃性的

电容三点式振荡器电路设计与实现

郑州轻工业学院本科通信电子线路课程设计总结报告设计题目：电容三点式振荡器电路设计与实现学生姓名：赵玉春系别：计算机与通信工程学院信息与通信工程系专业：通信工程班级：08级1班学号：58号指导教师：曹瑞、黄敏 2010年12月25日

郑州轻工业学院课程设计任务书题目：电容三点式振荡器电路设计与实现专业、班级通信工程08-1学号 58姓名赵玉春主要内容、基本要求、主要参考资料等： 1、主要内容 1) 焊接振荡器电路板。 2) 通过LC振荡器和晶体振荡器输出的波形，对比分析LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度。 2、基本要求元器件排放错落有致，节点焊接正确，设计结构设合理，实验数据可靠，结果输出稳定。 3、主要参考资料 [1]张启民编著．通信电子线路．西安：西安电子科技大学出版社，2004． [2]董尚斌等编．通信电子线路．北京：清华大学出版社，2007. [3]顾宝良编著．通信电子线路教程．北京：电子工业出版社，2007．完成期限：2010年12月25日指导教师签名：课程负责人签名： 2010年12月25日

目录 1、设计题目 (4) 2、设计内容 (4) 3、设计思路 (4) 4、设计原理 (4) 5、运行结果 (9) 6、实验体会 (10) 7、参考文献 (11)

一：设计题目：电容三点式振荡器电路设计与实现二：设计内容： 1) 振荡器电路板的设计与焊接。 2) 调节LC振荡器和晶体振荡器中静态工作点，并了解反馈系数及负载对振荡器的影响。 3) 测试、分析比较LC振荡器与晶体振荡的稳定状况。三：设计思路：焊接一个符合电容三点式的电路板，电路板上包含有LC振荡电路和集体震荡器震荡电路。焊接好电路板之后，调节LC振荡器和晶体振荡器的静态工作点。观察LC振荡器和晶体振荡器的波形图，同时对LC振荡器和晶体振荡器所产生的波形图进行对比分析。四：设计原理：本次实验首先需要焊接电路板，在焊接电路板时需要注意一些节点的焊接，同时避免焊接时出现短路现象。本次实验验中振荡器包含电容反馈LC三端振荡器和一个晶体振荡器。振荡电路主要由振荡回路模块、偏置电路模块、输出缓冲电路模块组成。它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振荡电路或晶体振荡电路，现在分别应用这两种电路，分别比较它们的频稳性。 1) 三点式震荡电路的基本模型

高频课设报告---通信电子线路课程设计——电容三点式正弦波振荡器

目录一课程设计目的 (2) 二课程设计题目 (2) 三课程设计内容 (2) 3.1 仿真设计部分 (2) 3.1.1设计方案的选择 (2) 3.1.2振荡器的原理概述 (3) 3.1.3方案对比与选择 (5) 3.1.4电路设计方案 (7) 3.1.5元器件的选择 (9) 3.1.6电路仿真 (9) 3.1.7元器件清单 (12) 3.2系统制作和调试 (13) 3.2.1系统结构 (13) 3.2.2系统制作 (15) 3.2.3调试分析 (16) 四课后总结和体会 (17) 参考文献 (17)

一课程设计目的《高频电子线路》课程是电子信息专业继《电路理论》、《电子线路(线性部分)》之后必修的主要技术基础课，同时也是一门工程性和实践性都很强的课程。课程设计是在课程内容学习结束，学生基本掌握了该课程的基本理论和方法后，通过完成特定电子电路的设计、安装和调试，培养学生灵活运用所学理论知识分析、解决实际问题的能力，具有一定的独立进行资料查阅、电路方案设计及组织实验的能力。通过设计，进一步培养学生的动手能力。二课程设计题目 1、模块电路设计（采用Multisim软件仿真设计电路） 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）； 2、高频电路制作、调试

LC 高频振荡器的制作和调试三课程设计内容 3.1 仿真设计部分 3.1.1设计方案的选择电容反馈式振荡电路的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2-0 所示。由图可见，除晶体管外还有三个电抗元件X1、X2、X3，它们构成了决定振荡器频率的并联谐振回路，同时构成了正反馈所需的网络，为此根据振荡器组成原则，三端式振荡器有两种基本电路，如图2-0所示。图2-0中X1和X2为容性，X3为感性，满足三端式振荡器的组成原则，反馈网络是由电容元件完成的，称电容反馈振荡器电容反馈式振荡电路的设计及原理分析电路由放大电路、选频网络、正反馈网络组成。总体设计方案框图如下： V 0 图2-1 三端式振荡器基本电路

lc压控振荡器实验报告doc

lc压控振荡器实验报告篇一：实验2 振荡器实验实验二振荡器（A）三点式正弦波振荡器一、实验目的 1. 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。 2. 通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。 3. 研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。二、实验内容 1. 熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2. 进行LC振荡器波段工作研究。 3. 研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。 4. 测试LC振荡器的频率稳定度。三、基本原理图6-1 正弦波振荡器（4.5MHz）【电路连接】将开关S2的1拨上2拨下， S1全部断开，由晶体管Q3和C13、C20、C10、CCI、L2构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI可用来改变振荡频率。振荡频率可调范围为：

?3.9799?M??f0??? ? ?4.7079?M? CCI?25p CCI? 5p 调节电容CCI，使振荡器的频率约为4.5MHz 。振荡电路反馈系数: F= C1356 ??0.12 C20470 振荡器输出通过耦合电容C3（10P）加到由Q2组成的射极跟随器的输入端，因C3容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。射随器输出信号Q1调谐放大，再经变压器耦合从J1输出。四、实验步骤根据图6-1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。 1. 调整静态工作点，观察振荡情况。 1）将开关S2全拨下，S1全拨下，使振荡电路停振调节上偏置电位器RA1，用数字万用表测量R10两端的静态直流电压UEQ(即测量振荡管的发射极对地电压UEQ)，使其为5.0V(或稍小，以振荡信号不失真为准)，这时表明振荡管的静态工作点电流IEQ=5.0mA（即调节W1使

实验3 电容三点式LC振荡器实验指导

实验3 电容三点式LC振荡器一、实验准备 1．做本实验时应具备的知识点： ●三点式LC振荡器 ●西勒和克拉泼电路 ●电源电压、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器工作的影响 2．做本实验时所用到的仪器： ●LC振荡器模块 ●双踪示波器 ●万用表二、实验目的 1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统； 2．掌握电容三点式LC振荡电路的基本原理，熟悉其各元件功能； 3．熟悉静态工作点、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器振荡幅度和频率的影响； 4．熟悉负载变化对振荡器振荡幅度的影响。三、实验电路基本原理 1.概述ＬＣ振荡器实质上是满足振荡条件的正反馈放大器。ＬＣ振荡器是指振荡回路是由ＬＣ元件组成的。从交流等效电路可知：由ＬＣ振荡回路引出三个端子，分别接振荡管的三个电极，而构成反馈式自激振荡器，因而又称为三点式振荡器。如果反馈电压取自分压电感，则称为电感反馈ＬＣ振荡器或电感三点式振荡器；如果反馈电压取自分压电容，则称为电容反馈ＬＣ振荡器或电容三点式振荡器。在几种基本高频振荡回路中，电容反馈ＬＣ振荡器具有较好的振荡波形和稳定度，电路形式简单，适于在较高的频段工作，尤其是以晶体管极间分布电容构成反馈支路时其振

荡频率可高达几百ＭＨＺ～ＧＨＺ。 2.ＬＣ振荡器的起振条件一个振荡器能否起振，主要取决于振荡电路自激振荡的两个基本条件，即：振幅起振平衡条件和相位平衡条件。 3.LC振荡器的频率稳定度频率稳定度表示：在一定时间或一定温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，常用表达式：Δf０／f０来表示（f０为所选择的测试频率；Δf０为振荡频率的频率误差，Δf０＝f０２－f０１；f０２和f０１为不同时刻的f０），频率相对变化量越小，表明振荡频率的稳定度越高。由于振荡回路的元件是决定频率的主要因素，所以要提高频率稳定度，就要设法提高振荡回路的标准性，除了采用高稳定和高Q值的回路电容和电感外，其振荡管可以采用部分接入，以减小晶体管极间电容和分布电容对振荡回路的影响，还可采用负温度系数元件实现温度补偿。 4.LC振荡器的调整和参数选择以实验采用改进型电容三点振荡电路（西勒电路）为例，交流等效电路如图3-1所示。图3-1 电容三点式LC振荡器交流等效电路 (1)静态工作点的调整合理选择振荡管的静态工作点，对振荡器工作的稳定性及波形的好坏，有一定的影响，偏置电路一般采用分压式电路。

三点式振荡器

改进型电容三点式振荡电路的设计摘要高频信号发生器主要用来向各种电子设备和电路提供高频能量或高频标准信号，以便测试各种电子设备和电路的电气特性。高频信号发生器主要是产生高频正弦振荡波，故电路主要是由高频振荡电路构成。振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于各类电子设备中。为此,振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路,也是从事电子技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。本次课设设计了改进型电容三点式高频振荡器，介绍了设计步骤，比较了各种设计方法的优缺点，总结了不同振荡器的性能特征。使用 Protel2004DXP制作PCB板，并使用环氧树脂铜箔板和FeCl3进行了制板和焊接。使用实验要求的电源和频率计进行验证，实现了设计目标。 1 实验原理 1.1 振荡的原理三点式LC正弦波振荡器的组成法则（相位条件）是：与晶体管发射极相连的两个电抗元件应为同性质的电抗，而与晶体管集电极—基极相连的电抗元件应与前者性质相反。图1-1所示为满足组成法则的基本电容反馈LC振荡器共基极接法的典型电路。当电路参数选取合适，满足振幅起振条件时，电路起振。当忽 f可近似认为等略负载电阻、晶体管参数及分布电容等因素影响时，振荡频率 osc f，即于谐振回路的固有振荡频率 o f=（1）

式中 C 近似等于1C 与2C 的串联值 12 12 C C C C C ≈ + （2）图1-1 电容反馈LC 振荡器由图1-1所画出的分析起振条件的小信号等效电路如图1-2所示。图1-2 分析起振条件的小信号等效电路由图1-2分析可知，振荡器的起振条件为： e L e L m ng g n g g n g +=+>'''1 )(1 （3）式中 '011 ,//L e L e e g g R R r = = 0e R 为LC 振荡回路的等效谐振电阻；电路的反馈系数 1 12 f C k n C C =≈ + （4）由式（3）看出，由于晶体管输入电阻e r 对回路的负载作用，反馈系数f k 并不是越大越容易起振，反馈系数太大会使增益A 降低，且会降低回路的有载Q 值，使回路的选择性变差，振荡波形产生失真，频率稳定性降低；所以，在晶体管参数一定的情况下，可以调节负载和反馈系数，保证电路起振。f k 的取值一般在0.1—0.5 之间。

电容三点式震荡电路

摘要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。基于频率稳定度、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本设计采用的是电容三点式振荡器的两种改进型振荡器之一的西勒振荡器。其具有输出波形好、工作频率高、改变电容调节频率时不影响反馈系数等优点，适用于宽波段、频率可调的场合。西勒振荡器由起能量控制作用的放大器、将输出信号送回到输入端的正反馈网络以及决定振荡频率的选频网络组成。但没有输入激励信号，而是由本身的正反馈信号来代替。当振荡器接通电源后，即开始有瞬变电流产生，经不断地对它进行放大、选频、反馈、再放大等多次循环，最终形成自激振荡，把输出信号的一部分再回送到输入端做输入信号，从而就会产生一定频率的正弦波信号输出。西勒振荡器广泛应用于各种电子设备中，特别是在通信系统中起着重要作用。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；并在自动控制装置和医疗设备等许多技术领域也得到了广泛的应用关键词：电容三点式、西勒电路、mulsitis

1 设计原理 1.1电路选取不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路称为振荡器。按照产生的波形，振荡器可以分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。按照产生振荡的工作原理，振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。所谓反馈式振荡器，就是利用正反馈原理构成的振荡器，是目前用的最广泛的一类振荡器。所谓负阻式振荡器，就是利用正反馈有负阻特性的器件构成的振荡器，在这种电路中，负阻所起的作用，是将振荡器回路的正阻抵消以维持等幅振荡。反馈式振荡电路，有变压器反馈式振荡电路，电感三点式振荡电路，电容三点式振荡电路和石英晶体振荡电路等。本次设计我们采用的是电容三点式振荡电路，有与电容三点式振荡电路有一些缺陷，通过改进，得到了西勒振荡器。 1.2 电容三点式振荡器电容三点式振荡器的基本电路如图1-3所示图1-1电容三点式振荡器由图可见：与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C 1和C 2 ；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件L，根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。其工作过程是：振荡器接通电源后，由于电路中的电流从无到有变化，将产生脉动信号，因任一脉冲信号包含有许多不同频率的谐波，因振荡器电路中有一个LC谐振回路，具有选频作用，当LC谐振回路的固有频率与某一谐波频率相等时，电路产生谐振。虽然脉动的信号很微小，通过电路放大及正反馈使振荡幅度不断增大。当增大到一定程度时，导致晶体管进入非线性区域，产生自给偏压，使放大器的放大倍数减小，最后达到平衡，即AF=1，振荡幅度就不再增大了。于是使振荡器只有在某一频率时才能满足振荡条件，于是得到单一频率的振荡信号输出。该振荡器的振荡频率o f为：

高频电子线路课程设计-电容三点式LC振荡器的设计与制作

高频课设实验报告实验项目电容三点式LC振荡器的设计与制作系别专业班级/学号学生姓名实验日期成绩指导教师

电容三点式 LC 振荡器的设计与制作一、实验目的 1．了解电子元器件和高频电子线路实验系统。 2．掌握电容三点式LC 振荡电路的实验原理。 3．掌握静态工作点、耦合电容、反馈系数、等效Q 值对振荡器振荡幅度和频率的影响4．了解负载变化对振荡器振荡幅度的影响。二、实验电路实验原理 1.概述 2．L C振荡器的起振条件一个振荡器能否起振，主要取决于振荡电路自激振荡的两个基本条件，即：振幅起振平衡条件和相位平衡条件。 3．LC振荡器的频率稳定度频率稳定度表示：在一定时间或一定温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，常用表达式：△f0／f0来表示（f0为所选择的测试频率：△f0为振荡频率的频率误差，Δf0=f02 -f01：f02和f01为不同时刻的f0），频率相对变化量越小，表明振荡频率的稳定度越高。由于振荡回路的元件是决定频率的主要因素，所以要提高频率稳定度，就要设法提高振荡回路的标准性，除了采用高稳定和高 Q 值的回路电容和电感外，其振荡管可以采用部分接入，以减小晶体管极间电容和分布电容对振荡回路的影响，还可采用负温度系数元件实现温度补偿。 4．LC振荡器的调整和参数选择以实验采用改进型电容三点振荡电路（西勒电路）为例，交流等效电路如图1-1 所示。（1）静态工作点的调整合理选择振荡管的静态工作点，对振荡器工作的稳定性及波形的好坏有一定的影响。偏置电路一般采用分压式电路。当振荡器稳定工作时，振荡管工作在非线性

状态，通常是依靠晶体管本身的非线性实现稳幅。若选择晶体管进入饱和区来实现稳幅，则将使振荡回路的等效 Q 值降低，输出波形变差，频率稳定度降低。因此，一般在小功率振荡器中总是使静态工作点远离饱和区靠近截止区。（2）振荡频率 f 的计算式中 CT为 C1、C2和 C3的串联值，因 C1（300p）>>C3（75p），C2（1000P）>> C3（75p），故 CT≈C3，所以，振荡频率主要由 L、C 和 C3 决定。（3）反馈系数F的选择反馈系数 F不宜过大或过小，一般经验数据 F≈0.1～0.5，本实验取F=0.3 5.克拉波和西勒振荡电路图 1-2 为串联改进型电容三点式振荡电路——克拉泼振荡电路。图1-3 为并联改进型电容三点式振荡电路——西勒振荡电路。 6.电容三点式 LC 振荡器电路电容三点式LC振荡器电路如图1-4所示。图中1K01打到“S”位置（右侧）时，为改进型克拉泼振荡电路，打到“P”位置（左侧）时，为改进型西勒振荡电路。开关IS03控制回路电容的变化。调整1W01可改变振荡器三极管的电源电压。1Q02为射极跟随器。1TP02为振荡器直流电压测量点。1W02用来改变输出幅度。二、实验目的

电容三点式振荡器与变容二极管直接调频电路设计

咼频实验报告（二） --- 电容三点式振荡器与变容二极管直接调频电路设计组员座位号16 __________________ i

实验时间__________ 周一上午 ________ 目录一、实验目的 (3) 二、实验原理 (3) 2.1 电容三点式振荡器基本原理 (3) 2.2 变容二极管调频原理 (5) 2.3 寄生调制现象 (8) 2.4 主要性能参数及其测试方法 (9) 三、实验内容 (10) 四、实验参数设计 (11) 五、实验参数测试 (14) 六、思考题 (15) ii

实验目的 1. 掌握电容三点式LC 振荡电路的基本原理。 2. 掌握电容三点式LC 振荡电路的工程设计方法。 3. 了解高频电路中分布参数的影响及高频电路的测量方法。 4. 熟悉静态工作点、反馈系数、等效 Q 值对振荡器振荡幅度和频谱纯度的影响。 5. 掌握变容二极管调频电路基本原理、调频基本参数及特性曲线的测量方法。实验原理 2.1电容三点式振荡器基本原理电容三点式振荡器基本结构如图所示: 在谐振频率上，必有 X i + X 2 + X 3 =0,由于晶体管的 V b 与V c 反相，而根据振荡器的振荡条件|T| = 1，要求V be = — V ce ,即i X i = i X 2，所以要求 X i 与X 2为同性质的电抗。综合上述两个条件，可以得到晶体管 LC 振荡器的一般构成法则如下：在发射极上连接的两个电抗为同性质电抗，另一个为异性质电抗。原理电路如图3.2所示：图3.2原理电路共基极实际电路如图3.3所示: Xi ―I X 2 I — 图3.1电容三点式振荡器基本结构 C1 C2 图3.3共基极实际电路

LC压控振荡器课程设计(含程序)

LC压控振荡器课程设计（含程序）武汉理工大学《学科基础课群课设》摘要本设计是一个功能完善,性能优良的高频VCO(Voltage Control Oscillation)。主振器由分立元件组成。电压对频率的控制是通过变容二极管来实现的。即通过改变变容二极管的反向压降，从而改变变容二极管的结电容，继而改变振荡频率。系统的输出频 ,3率范围为10MHz—40MHz。频率稳定度在以上。设计以单片机为控制核心，实现频10 率和电压值的实时测量及显示并控制频率步进，步进有粗调和细调的功能。粗调可实现较大步进值调节，是调可实现较小步进值调节。该功能使得频率的准确定位十分方便。本电路在调频部分为提高输出频率精度，采用单片机控制主振器参数，根据产生不同的频率范围控制不同的主振器参数而达到提高精度和稳定度的目的。为了高频信号的良好传输，本设计的部分电路板采用了人工刻板使得本设计更加特色鲜明，性能优良。关键字:VCO 单片机变容二极管 ADC0804 Abstract

This design is a high frequency VCO with comprehensive and perfect function. The main vibrator is made up of several separable components. Voltage control on the frequency is realized by way of varicap diode. That, changing the reverse voltage of diode can adjust the frequency. The frequency of the apparatus can output from 10MHz to 40MHz, and its I 武汉理工大学《学科基础课群课设》 ,3frequency stability can reach .This design uses a single-chip as control core to measure 10 and display the frequency and voltage and regulate frequency. The frequency adjustment includes two procedures -approximate adjusting and slight adjusting, The slight adjusting can realize the precise frequency output. In order to change the precision of frequency to output, the circuit control the main vibrator with a single-chip. In order go gain what we to. we can change the different parameters of the main vibrator. In addition, Some part of the design wield arterial pattern plate. It nape the circuit mare perfect. Key words: VCO MCU DIODE ADC0804 目录 1. 系统设计 (1) 1.1 设计要求 (1)

电容三点式正弦波振荡器要点

课程设计报告课题名称 _____电容三点式正弦波振荡器__ 学院电子信息学院专业通信工程班级学号姓名好人指导教师陈布雨

绪论振荡器是用来产生重复电子信号（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。能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出的电子电路或装置。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、电感电感振荡器、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、科研等方面。振荡器的种类很多，使用范围也不相同，但是它们的基本原理都是相同的，都要满足起振、平衡和稳定条件。振荡器可以分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。按照产生振荡的工作原理，振荡器可分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。所谓反馈式振荡器，就是利用正反馈原理构成的振荡器，是目前用的最广泛的一类振荡器。所谓负阻式振荡器，就是利用正反馈有负阻特特性的器件构成的振荡器。在这种电路，负阻所起的作用，是将振荡器回路的正阻抵消以维持等幅振荡。反馈式振荡器电路，有变压器反馈式振荡电路，电感三点式振荡电路，电容三点式振荡电路和石英晶体振荡电路等。本次课设设计了电容三点式正弦波振荡器。

一设计原理说明 (4) 1.1 反馈振荡器的原理 (4) 1.1.1 原理分析 (4) 1.1.2 平衡条件 (5) 1.1.3 起振条件 (5) 1.1.4 稳定条件 (6) 1.2 电容三点式振荡器 (6) 1.3 设计原理 (7) 二电路设计与仿真 (8) 2.1 参数设置 (8) 2.2仿真电路图形 (10) 三仿真结果 (11) 四课设小结 (12) 参考文献 (13)