用Multisim软件模拟正弦波振荡器电路

正弦波振荡器电路的设计一．设计要求1．要求振荡器的工作频率在30MHZ附近。2．频率的稳定度为1%—5%。二．设计原理正弦波振荡器可分为两大类，一类是利用正反馈原理构成的反馈振荡器，它是目前应用最广的一类振荡器。另一类是负阻振荡器，它是将负阻器件直接连接到谐振回路中，领用负阻器件的负电阻效应去抵消回路中的损耗，从而产生出等幅的自由振荡。本次实验采用负反馈振荡器产生正弦波。原理框图如下：1、平衡条件与起振条件（1）振荡的过程当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大→反馈→放大→反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。（2）起振条件——为了振荡起来必需满足的条件由振荡的建立过程可知，为了使振荡器能够起振，起振之初反馈电压Uf与输入电压Ui在相位上应同相（即为正反馈）；在幅值上应要求Uf＞Ui，即：起振条件：2TKFn|()|1TjwKF(3)平衡条件——为维持等幅振荡所需满足的条件振幅平衡条件：|()|1TjwKF相位平衡条件:2TKFn其中n=0,1,2,3…2、稳定条件振荡器工作时要处于稳定平衡状态，既要振幅稳定，而且相位要稳定。振幅稳定条件：AF与Ui的变化方向相反。相位稳定条件：相位与频率的变化方向相反三．设计步骤1．选定电路形式。选择电容反馈式的改进型振荡器——克拉泼振荡器。下图是克拉泼振荡器的交流等效电路。它是用电感L和电容C3的串联电路构成，且C3C1,C2。C1C2L1C3.此回路的总电容C只要由C3决定，因为C1，C2和并联对电路总电容的影响很小。所以电路的振荡角频率为10311LCLC反馈系数12CFC振荡器频率取32MHZ，则C3电容取50PF，电感L1取500nH。2．选管子因为要求振荡器的频率为30MHZ，且通常为了稳频，选Tf（3—10）f，2N222A型的NPN管，其Tf为250MHZ，所以选择2N222型三极管。3．确定反馈系数为了保证振荡器有一定的稳定振幅及容易起振，应选择FLYRF=3~5，反馈系数范围为0.1~0.5，此振荡器的反馈系数取0.4。因为振荡器C3电容取50pF，要使C3C1,C2，所以C1=400pF,C2=1000pF。4．直流偏置取直流电源电压为12V，集电极电流约为1~4mA。5．振荡器辅助电路电路采用电压偏执，所以需要偏置电容，还需要旁路电容和隔直电容，防止避免高频信号被旁路，且为晶体管集电极构成直流通路，所以要在集电极加上一个扼流圈。辅助电路见电路图。四．模拟电路图及模拟结果用Multisim软件模拟正弦波振荡器。电路图如下：探针1的参数：振荡波形为：五．实验调测及结果分析实验中出现的问题，比如振荡不稳定，振荡一会就停振，还有直流偏置电流不符合，导致不振或者振动不稳定，这个时候就要选符合参数要求的三极管和反馈系数，调节直流电路，尤其是图中那个变阻电阻。又图中得振荡器的频率为30.7MHZ，而设计要求的振荡器频率为32MHZ,所以频率稳定度1000|||30.732|4%32fffff误差在5%之内，基本符合要求。六．实验总结通过这次实验，不仅巩固了课本上学的理论知识，复习了关于振荡器的知识，而且锻炼了动手能力，将理论和实际联系了起来。最重要的是学会了耐心和坚持不懈，锻炼了解决问题的能力和实际操作能力，这些是在课本上学不到的。所以，这个实验学到了很多。