电容三端式振荡器(克拉波

武汉理工大学《高频电子线路实训》课程设计任务书学生姓名：---------专业班级：电子科学与技术1101班指导教师：吴绿工作单位：信息工程学院题目:电容三端式振荡器（克拉波）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工作的原理，设计电路图，并在multisim软件仿真出波形结果。（2）设计要求①正常工作状态时的波形图；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：年月日武汉理工大学《高频电子线路实训》目录摘要...................................................................................................................................................IAbstract............................................................................................................................................II1设计原理说明...............................................................................................................................11.1反馈振荡器的原理............................................................................................................11.1.1原理分析.................................................................................................................11.1.2平衡条件.................................................................................................................21.1.3起振条件.................................................................................................................21.1.4稳定条件.................................................................................................................32电路设计与仿真...........................................................................................................................43仿真结果.......................................................................................................................................53.1正常工作状态时的波形图................................................................................................53.2改变偏置电阻时的波形图................................................................................................63.3改变相位电容时的波形图................................................................................................74课设小结.......................................................................................................................................8参考文献...........................................................................................................................................9武汉理工大学《高频电子线路实训》I摘要振荡器在现代科学技术领域有着广泛的应用，振荡器是一种能量转换器，其不需要外部激励，就能够自动的将直流电源供给的功率，转换成指定频率和振幅的交流信号功率输出。振荡器一般由晶体管等有源器件，和具有某种选频能力的无源网络组成。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。本设计即是基于Multisim仿真环境，完成克拉泼振荡器的设计与仿真，并且用电源、示波器和频率计进行测试与调整，最终完成本次设计的要求。武汉理工大学《高频电子线路实训》IIAbstractOscillatoriswidelyusedinthefieldofmodernscienceandtechnology,theoscillatorisakindofenergyconverter,itdoesnotneedexternalincentives,canautomaticallypowerdcpowersupply,intoaspecifiedfrequencyandamplitudeoftheacsignalpoweroutput.Oscillatorgenerallybyactivecomponents,suchastransistors,andwithacertainfrequencyselectiveabilityofpassivenetwork.Manydifferentkindsofoscillator,usingrangeisnotthesame,buttheirbasicprinciplesarethesame,allwanttomeetup,balanceandstabilityconditionofvibration.ThisdesignisbasedontheMultisimsimulationenvironment,completecaratspiltoscillatordesignandsimulation,andusethepower,scopeandfrequencymetertestandadjustment,tocompletethefinaldesignrequirements.武汉理工大学《高频电子线路实训》11设计原理说明1.1反馈振荡器的原理1.1.1原理分析反馈振荡器的原理框图如图1.1所示。由图可见，反馈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）作为负载，是一调谐放大器，反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。为了能产生自激振荡，必须有正反馈，即反馈到输入端的信号和放大器输入端的信号相位相同。图1.1反馈振荡器原理框图对于图1.1，设放大器的电压放大倍数为K(s)，反馈网络的电压反馈系数为F(s），闭环电压放大倍数为uK(s)，则)s()s()s(SOUUUK)s()s()s(IOUUK)s()s()s(OIUUF‘)s()s(s'iISUUU）（得)s(1)s()s()s(1)s()s(TKFKKKU其中放大电路A(S)反馈电路F(S)+武汉理工大学《高频电子线路实训》2)s()s()s()s()s('IIUUFKT称为反馈系统的环路增益。用s=jw代入，就得到稳态下的传输系数和环路增益。由上式可知，若在某一频率1上T（j1）等于1，)j(UK将趋于无穷大，这表明即使没有外加信号，也可以维持振荡输出。因此自激振荡的条件就是环路增益为1。即1)()j()j(jFKT1.1.2平衡条件振荡器的平衡条件可表示为1j)j()j(）（FKT也可以表示为1|)j(|KFTnFKT2n=0,1,2，……1.1.3起振条件振荡的最初来源是振荡器在接通电源时不可避免地存在的电冲击及各种热噪声等，其包含有很宽的频谱分量，在他们通过负载回路时，由谐振回路性质即只有频率等于回路谐振频率的分量才可以产生较大的输出，其他频率分量则不会产生压降，因此负载回路上只有频率为回路谐振频率的成分产生压降，该压降通过反馈网络产生出较大的正反馈电压，反馈电压又加到放大器的输入端，进行放大、反馈，不断地循环下去，谐振负载上将得到频率等于回路谐振频率的输出信号。在振荡开始时由于激励信号较弱，输出电压振幅较小，经过不断放大、反馈循环，输出幅度不断增大，否则输出信号幅值过小，无任何意义。为了使振荡过程中输出幅度不断增加，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，可得1)(jT武汉理工大学《高频电子线路实训》3称为自激振荡的起振条件，也可写为1)(FRYjTLfnFLT2'fn=0,1,2，……1.1.4稳定条件振荡电路中不可避免地要受到电源电压、环境温度、湿度等因数变化的影响，这将引起振荡电压幅度及其相移的起伏波动，从而破坏已维持的平衡条件。因此，振荡器还必须满足稳定条件，才能保证所处的平衡状态是稳定的。振幅稳定条件为0)(iAiUUiUjT相位稳定条件为1.2电容三点式克拉波振荡器电路组成如图所示图1.10)(0T武汉理工大学《高频电子线路实训》4特点是在电容三点式振荡器电路的基础上，用一电容C3与原电路中的电感L相串。功用主要是以增加回路总电容和减小管子与回路间的耦合来提高振荡回路的标准性。使振荡频率的稳定度得以提高。因为C3远远小于C1或C2，所以三电容串联后的等效电容约为C3。故克拉泼电路的振荡频率几乎与C1、C2无关,主要由C3决定。与电容三点式振荡电路相比，在电感L上串联一个电容。它有以下特点：1、振荡频率改变可不影响反馈系数。2。振荡幅度比较稳定；但C3不能太小，否则导致停振，所以克拉泼振荡器频率覆盖率较小，仅达1.2-1.4；所以，克拉泼振荡器适合与作固定频率的振荡器2电路设计与仿真该单元由放大器、反馈网络和选频网络组成，放大单元由2N2219三极管构成放大电路，将反馈信号放大，反馈网络起正反馈，将信号反馈到放大单元输入，进一步放大，选频网络根据自身参数，在复杂的频谱中选取与自身谐振频率相同的频率将其反馈，