《LC正弦波振荡电路的仿真分析—课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LC正弦波振荡电路的仿真分析—课程设计（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、LC 正弦波振荡电路的仿真分析I摘 要本文主要叙述的是 LC 正弦波振荡电路的仿真分析 的设计。自激振荡器我们所学中有电容三点式振荡器，电感三点式振荡器。通过对比我们选择电容三点式振荡器。线路简单、易起振、电容三点式振荡器的频率调节范围一般比电感三点式频率调节范围小、输出波形好。电容三点式振荡器都放大器和选频网络组成，都要满足起振，平衡和稳定条件。设计之后用 mulsitim 进行仿真，进行分析。关键词:LC 正弦波振荡电路;电容三点式振荡电路;正弦波信号LC 正弦波振荡电路的仿真分析II目 录1、绪论 .12、方案的确定 .12.1 振荡电路的设计 .13、工作原理、硬件电路的设计或参数的计
2、算 .33.1 电容三点式振荡器 .33.1.1 振荡平衡条件一般表达式 .33.1.2 参数设计 .43.2 LC 正弦波振荡电路的工作原理 .43.3 LC 振荡器的振荡条件 .53.3.1 相位的平衡条件 .53.3.2 振幅平衡条件 .54、总体电路设计和仿真分析 .54.1 总体电路设计 .54.2 仿真分析 .64.3 调试过程 .85、心得体会 .9参考文献 .10附录 .11元器件清单 .11LC 正弦波振荡电路的仿真分析11、绪论LC 正弦波振荡电路使 用 非 常 广 泛 。 在日常生活中我们也离不开 LC 正弦波振荡电路电路的应用。例如无线电的收发设备，各种开关电源。它广泛
3、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。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。2、方案的确定如图 2.1 所示为方案框图。放大电路 选频网络正反馈网络输出图 2.1 振荡器方案框图2.1 振荡电路的设计方案一：电容三点式振荡电路。如图 2.2 所示。LC 正弦波振荡电路的仿真分析2图 2.2 电容三点式振荡电路电容三点式是利用电容 C2 将谐振回路的一部分电压反馈到基极上，而且也是将
4、 LC谐振回路的三个端点分别与晶体管三个电极相连，所以这种电路又叫电容式反馈三点式振荡器。方案二：电感三点式振荡电路。如图 2.3 所示。图 2.3 电感三点式振荡电路电感反馈三点电路，该电路是以 LC 谐振回路为集电极负载，并利用电感 L2 将谐振电压反馈到基极上，故称为电感反馈式振荡器。LC 正弦波振荡电路的仿真分析3方案比较：方案一：优点：（1）电容三点式 LC 振荡器的最大优点是减小了极间电容的影响，提高了电路频率的稳定性。 （2）振荡波形好。 （3）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：（1）振荡回路工作频率的改变，若
5、用调 C1或 C2实 现 时 ， 反 馈 系 数也将改变。使振荡器的频率稳定度不高。方案二：优点：（1）频率范围宽、容易起振。 （2）改 变 谐 振 回 路 的 电 容 C， 可 方 便 的调 节 振 荡 频 率 。缺点：（1）输出波形较差，不 能 抑 制 高 次 谐 波 的 反 馈 。经过振荡电路两个方案的对比，我选择电容三点式振荡电路。3、工作原理、硬件电路的设计或参数的计算整体电路如图 3.1 所示。图 3.1 电路的总设计图电路产生谐振。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LC 正弦波振荡
6、电路的仿真分析4倍数减小，最后达到平衡，即 ， 振 荡 幅 度 就 不 再 增 大 了 。 于是使振荡器只有在某1FA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。3.1 电容三点式振荡器3.1.1 振荡平衡条件一般表达式震荡条件为 1FA振幅平衡条件 相位平衡条件 nFAF23.1.2 参数设计对于电容三点式振荡器，反馈系数 F 的表达式为：（公式 1）21C+不考虑各极间电容的影响，这时谐振回路的总电容量为 、 的串联，即1C2（公式 2）21C振荡频率的近似为（公式 3）212CLf 反馈系数 F 为 （公式 4）12FLC 正弦波振荡电路的仿真分析53.2 LC 正弦波振荡
7、电路的工作原理振荡器接通电源后，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 ，1AF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。3.3 LC 振荡器的振荡条件3.3.1 相位的平衡条件（1） 、 应为同性质的 电抗元件。即与晶体管发射极相连的两个电抗元件
8、1X22X性质相同，要么均为感性元件，要么均为容性元件。（2) 与 、 的电抗性质相反。即与晶体管基极相连的两个电抗元件性质相反。3123.3.2 振幅平衡条件反馈信号的振幅应该大于或等于输入信号的振幅，即 。振荡器接通电源后，1.FA由于电路中存在某种扰动，这些微小的信号，通过电路放大及正反馈使振荡不断增大。当增大到一定的程度时，导致晶体管进入非线性区域，产生子给偏压，引起晶体管的放大倍数减少。最后达到平衡，即 。震荡幅度就不再增大了。振荡器有一个 LC 并联谐振回1.FA路，由于其选频作用，所以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，这个振荡器就是正弦波振荡器
9、。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 ，振荡幅度就不再增大了。于是使振荡器只有在1AFLC 正弦波振荡电路的仿真分析6某一频率时才能满足振荡条件。4、总体电路设计和仿真分析4.1 总体电路设计如图 4.1 所示。图 4 .1 电路的总体设计4.2 仿真分析如图 4.2 所示 LC 正弦波振荡器的起振过程。LC 正弦波振荡电路的仿真分析7图 4 .2 LC 正弦波振荡器的起振过程如图 4.3 所示 LC 正弦波振荡器电路的波形图。图 4.3 所示 LC 正弦波振荡器电路的波形图LC 正弦波振荡电路的仿真分析8如图 4.4 所示 的
10、示数。0f图 4.4 所示 的示数。 0f因为 2121CLf C1=200pF C2=100nF经计算 MHzf49.04.3 调试过程在我们要测试各原件的作用。就是开路或者短路该原件，观察振荡器的工作情况。观察波形。现在我将电路中的 R2 开路，即删除 R2。通过 Multisim 软件再次进行仿真。如图 4.5 所示。LC 正弦波振荡电路的仿真分析9图 4.5 开路 R2 电路图Multisim 进行仿真后看到的对波形的影响，如图 4.6 所示图 4.6 R2 影响后的波形图我们可以看到，由于开路了 R2，使得振荡器发生变化，波形图中的正弦波变得失真。5、心得体会深刻懂得了 LC 正弦波
11、振荡电路以及设计思想与方法我们学会了很多东西，培养了动手能力也为我们以后的工作打下了良好的基础。通过这次课程设计使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，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思 考 的 能 力 。 在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固有了深刻的理解。在这个设计当中，我学会了振荡电路中的一些基础理论知识，在设计电路元件参数的时候首先要考虑电路起振条件和平衡条件，这分别包含振幅条件和相位条件
12、。经过了这次课程设计，我更加深入的了解了课本里的知识，学会了如何熟练的使用 Multisim 软件。更加明白了应该如何细心耐心的去完成一件事。这是我学习之外体会到的东西。这LC 正弦波振荡电路的仿真分析10次 课 程 设 计 终 于 顺 利 完 成 了 ， 在 设 计 中 遇 到 了 很 多 专 业 知 识 问 题 ， 最 后 在 老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！感谢老师的用心指导。参考文献1于洪珍主编. 通信电子电路. 清华大学出版社，2005.82许晓华主编. Multisim10 计算机仿真及应用.清华大学出版社，2006 年 5 月 3刘乃安，陈健主编. 高频电路原理与分析. 西安电子科技大学出版社,2003，6.4康华光主编. 电子技术基础（模拟部分） 。 北京：高等教育出版社，2006 年5郑步生,吴渭主编. Multi
