最新高頻課設-電容三端式振蕩器

1、武漢理工大學?電子高頻?課程設計說明書課程設計任務書學生姓名： 專業(yè)班級：指導教師： 工作單位：題 目: 電容三端式振蕩器初始條件：電容三端式振蕩器原理，Multisim軟件要求完成的主要任務:1設計任務根據電容三端式振蕩器的原理，設計電路圖，并在multisim軟件仿真出波形結果。2設計要求 = 1 * GB3 正常工作狀況時的波形圖； = 2 * GB3 起振條件的仿真，要求改變偏置電阻、相位電容和電源電壓值，再觀察起振波形和振蕩電壓的變化情況。時間安排：1、 2023年 11月17 日集中，作課設具體實施方案與課程設計報告格式的要求說明。2、 2023年 11月 17 日，查閱相關資料，

2、學習根本原理。3、 2023年 11月 18 日 至 2023年11月20日，方案選擇和電路設計。4、 2023年 11月20 日 至 2023 年11月21日，電路仿真和設計說明書撰寫。5、 2023年 11月 23 日上交課程設計報告，同時進行辯論。課設答疑地點：鑒主13樓電子科學與技術實驗室。指導教師簽名： 年 月 日系主任或責任教師簽名： 年 月 日目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc24328 摘 要 摘 要克拉潑振蕩器是電容式三端振蕩器的改良型。本文的主要內容是利用Multisim軟件對克拉潑振蕩器進行仿真分析。首先介紹了克拉潑振蕩器的原理，根據其原理設

3、計電路圖，然后從原理上分析克拉潑振蕩器起振的條件及相關參數對電路的影響。然后再利用Multisim對克拉潑振蕩電路進行仿真分析。主要是對起振條件的仿真，要求改變偏置電阻、相位電容和電源電壓值，再觀察起振波形和振蕩電壓的變化情況。正常情況下的波形是正弦波，改變參數可能導致無法起振或致使波形失真。通過對仿真結果的分析，可以對克拉潑振蕩器有更深的認識。關鍵詞：克拉潑振蕩器； Multisim； 仿真Abstract The Clapp oscillator is three-terminal capacitance oscillator with improved.The main content

4、of this paper is on the simulation analysis of the Clapp oscillator using Multisim software. First introduced the Clapp oscillator principle, according to its principle to design the circuit diagram, and then analyze the vibration condition and related parameters of the circuit by the principle of t

5、he Clapp oscillator .Then simulate and analyze Clapp oscillation circuit by Multisim . Mainly on the simulation of the oscillating condition, request to change the bias resistors, phase capacitors and power supply voltage value,and then observe the change situation of vibration and oscillation volta

6、ge waveform. The waveform is a sine wave under normal circumstances, changing parameters may lead to no vibration or causing the waveform distortion. Through the analysis of simulation results, we can have a deeper understanding of the Clapp oscillator.Key Words: Clapp oscillantor; Multisim; Simulat

7、ion1 克拉潑振蕩器原理1.1 克拉潑振蕩器產生的原因克拉潑電路為改良后的電容三點式高頻振蕩器，電容三點式振蕩器屬于LC振蕩器的一種，是在晶體管的三個電極分別與連接兩個電容和一個電感元件而得名。由于電容三點式振蕩器的頻率和反應系數與這個三個電抗元件都有關系,當調節(jié)振蕩電路的工作頻率時,勢必使反應系數也會發(fā)生變化,這樣使振蕩電路穩(wěn)定性變差。因此為了克服這樣的缺點,使用改良后的電容三端式振蕩器克拉潑電路。在電容三點式振蕩器電路的回路中僅多加一個與、相串聯的電容即構成了克拉潑振蕩器。1.2 克拉潑振蕩器電路分析圖1-1和1-2分別是克拉潑振蕩器的實際電路和相應的交流等效電路。它是由電感和可變電容的

8、串聯電路代替原電容反應振蕩器中的電感構成。通常取值較小，滿足，回路總電容主要取決于。而回路中的不穩(wěn)定電容主要是三極管的極間電容，它們又都直接并接在、上，所以極間電容對總電容的影響較小，結果是減小了這些不穩(wěn)定電容對振蕩頻率的影響，并且、只是回路的一局部，晶體管以局部接入的形式與回路連接，減弱了晶體管與回路之間的耦合。1而且越小，這種影響就越小，環(huán)路增益就越小，回路標準性就越高。實際情況下，克拉潑電路的頻穩(wěn)度大體上比電容三點式電路高一個量級，達。1-1克拉潑實際電路1-1克拉潑實際電路1-2 交流等效電路1.3 克拉潑振蕩器起振條件1.3.1 相位條件反應振蕩器的相位平衡條件為n=0,1,2,，據

9、此可推出在克拉潑振蕩器中：只要電容與電感串聯電路等效為一電感，該電路即滿足三端式振蕩器的組成原那么，即與晶體管發(fā)射級相連的兩個電抗必須是同性質的，而與發(fā)射極相連的另一電抗與它們的性質相反2，那么該電路就滿足相位平衡條件。1.3.2振幅條件圖1-3是克拉潑振蕩器的高頻等效電路，表示除晶體管以外的電路所有電導折算到CE兩端后的總電導。為電容與電感串聯的等效電感。當不考慮的影響時，反應系數的大小為 1-1為流經電感的電流。工程上一般采用上式估算反應系數的大小。將折算到放大器的輸出端，有 1-2因此，放大器的總的負載電導為 1-3那么由振蕩器的振幅起振條件，可以得到 1-4只要在設計電路時晶體管的跨導

10、滿足1-4式，振蕩器就可以振蕩。上式的右邊第一項表示輸出電導和負載電導對振蕩的影響，越大，越容易振蕩；第二項表示輸出電阻對振蕩的影響，、越大，越不容易振蕩。因此，考慮晶體管輸入電阻對回路的加載作用，反應系數并非越大越好。反應系數F的大小一般取0.10.5,。為保證振蕩器有一定的穩(wěn)定振幅。起振時環(huán)路增益一般取35。11-3 克拉潑高頻等效電路1-3 克拉潑高頻等效電路1.4 克拉潑振蕩器的振蕩頻率 由圖1-1，由于，因此回路的總電容C滿足 1-5 1-5那么有,那么輸出正弦波的頻率為 1-6 1-6如果設回路L兩端的等效負載為，那么折合到集電極回路作為集電極負載電阻： 1-7 1-7為回路總阻抗

11、反映到管子ce端的接入系數，為 1-8 1-8可見減小也減小，從而導致放大倍數下降，會影響起振條件。由于通過改變來改變振蕩頻率的同時會影響負載電阻變化，進而影響振蕩器的性能，故克拉潑振蕩器不適合用作頻率可變振蕩器。32 克拉潑振蕩器仿真分析2.1 正常起振的電路圖下列圖2-1為設計的克拉潑振蕩器的實際電路。偏置電阻的選擇主要是要使的三極管的靜態(tài)工作點處于放大狀態(tài)，即要求發(fā)射結正偏，集電結反偏。從探針4上的數據可以看到此時有，三極管處在放大狀態(tài)。極間電容的選擇主要根據式1-1，而反應系數的大小一般為0.10.5。相位電容要保證遠小于極間電容，但不可太小。圖2-2為仿真結果，使用頻率計測量輸出的振

12、蕩頻率，用示波器觀察輸出振蕩的波形5。從結果可以看出輸出的振蕩頻率為4.986MHz，輸出的振蕩波形為正弦波。使用式1-6計算頻率 結果與頻率計的結果十分接近。那么可知輸出的頻率主要由相位電容來決定，電容對其影響很小。圖2-1 克拉潑振蕩器設計電路圖 圖2-2 正常工作時頻率和波形的仿真2.2改變偏置電阻的仿真將變阻器調至30%得到圖2-3，將變阻器調至70%得到圖2-4。比照圖2-2與圖2-3可以看出電路的輸出頻率根本上沒有改變，但是變阻器的電阻變大會導致輸出波形的幅度減小。觀察圖2-4可以看出此時振蕩器沒有起振，觀察探針的結果可以看出此時不滿足偏置條件，三極管沒有處于放大的狀態(tài)，振蕩器無法

13、起振。可知偏置電阻主要影響振蕩器的起振及振蕩幅度。經過仿真此時的大小處于1570之間可以正常起振。圖2-3 時的仿真結果 圖2-4 時的仿真結果2.3改變相位電容的仿真將調至10%得到圖2-5，將調至70%得到圖2-6。觀察圖2-5可知此時振蕩器沒有起振，這是因為取值太小，根據式1-8可知此時放大倍數減小，影響起振。觀察圖2-6可知此時正常起振，振蕩頻率為4.289MHz，可知對頻率的影響較大。振蕩幅度的變化不大?？芍辔浑娙葜饕獙φ袷幤鞯钠鹫窦罢袷庉敵鲱l率產生影響。經仿真要大于30可以正常起振，根據振蕩器的組成原那么，自然可知電容的大小不可大于電感的大小。 圖2-5 時的仿真結果 圖2-6

14、時的仿真結果2.4改變電源大小的仿真將電壓大小調到8v得到圖2-7，將電壓大小調整15v得到圖2-8。觀察圖2-7可知，振蕩器的輸出振蕩頻率為4.974MHz，與圖2-2比照可知變化不大，但是幅度有了明顯的改變，比照可知幅度變小了。觀察圖2-8可知，振蕩器的輸出振蕩頻率為5.004MHz，與圖2-2比照可知變化不大，幅度明顯變大。那么可知電源的大小主要影響振蕩輸出幅度的大小，對振蕩器的輸出頻率影響較小。根據三極管的參數及偏置電阻，此時電源的電壓應該大于4.5v，仿真可知電壓應小于18v，即電壓大小處于4.5v18v之間可以正常起振。 圖2-7 電源電壓時的仿真結果 圖2-7 電源電壓時的仿真結

15、果3 心得體會本次課設主要是利用Multisim軟件對電容三端式振蕩器的仿真分析。模擬的結果與理論上的分析根本一致。說明Multisim軟件可以完成高頻仿真。通過此次高頻課設首先我學習和掌握了Multisim軟件，體會到了它的強大仿真能力，Multisim幫助我們更好地掌握課堂講述的內容，使我們加深對概念與原理的理解，僅僅靠課堂上的聽講很難加深我們對所學知識的理解，彌補了課堂教學存在的缺乏，通過電路仿真，使我們可以熟悉常用電子儀器的測量方法，培養(yǎng)我們綜合分析的能力，開發(fā)、創(chuàng)新的能力，排除故障的能力。相信它對以后的學習工作都會有所幫助。其次我對電容三端式振蕩器有了更加深刻的了解尤其是克拉潑振蕩器。首先是