课程设计LC振荡器的设计与制作

1、西南科技大学课 程 设 计 报 告课程名称： 高频电路课程设计设计名称：LC振荡器的设计与制作 姓 名：季正中学 号: 20105312班 级：电子信息工程1001班指导教师：魏东梅起止日期：西南科技大学信息工程学院制课 程 设 计 任 务 书学生班级：电子1001班学生姓名：季正中学号：20105312设计名称：LC高频振荡器起止日期： 指导教师：魏东梅设计要求：采用LC分立元件设计电容三点式振荡器，在满足电路能够工作的情况下，尽可能提高频率稳定度，并与后级电路有良好的隔离，振荡信号幅度>500mV；振荡频率：6MHz课 程 设 计 学 生 日 志时间设计内容12月28日查阅资料，确定

2、设计方案12月29日设计电路，进行电路仿真，确定各个原件参数12月30日领取原件并组装电路，完成焊接12月31日调试实物电路以打到设计要求1月1日真理数据，撰写设计报告1月6日答辩课 程 设 计 考 勤 表周星期一星期二星期三星期四星期五课 程 设 计 评 语 表指导教师评语：成绩： 指导教师： 年 月 日高频LC振荡器一、 设计目的和意义1. 熟悉电容三点式振荡电路的工作原理2. 掌握电容三点式振荡器的基本设计设计方法3. 掌握三点式振荡器的改进方法（考毕兹电路、克拉泼电路，西勒电路）4. 进一步熟悉实际电路的装配、焊接测试和调试方法5. 设计并制作一个高频LC正弦波振荡器，输出指定的频率二

3、、 设计原理l 振荡电路的分类：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。LC振荡器是一种能量转换器，由晶体管等有源器件和具有选频作用的无源网络及反馈网络组成。便能自行产生输出振荡信号，低频的RC振荡器和高频的电容、电感三点式振荡器以及晶体振荡器。按照产生的振荡的波形，振荡器分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路。按照产生振荡的工作原理，可以分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。振荡器的原理如图：构成一个振荡器必须具备下列三个条件：三、 一套振荡回路，包含两个（或两个以上）储能元件。在这两个元件中，当一个释放能量时，另一个就接收能量。释放与接收能量可以往返进行，其频率决定于元件的数值

4、。四、 一个能量来源，补充由振荡回路电阻所产生的能量损失。在晶体管振荡器中，这个能源就是直流电源。五、 一个控制设备，可以使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失，以维持等幅振荡。这是由有源器件和正反馈电路完成的。反馈式振荡器就是利用正反馈原理构成的振荡器，是目前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，基本的电容三点式振荡电路是考毕兹电路、克拉珀电

5、路和西勒电路。电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。由所学知识可知，西勒电路具有该电路频率稳定性非常高，振幅稳定，频率调节方便，适合做波段振荡器等优点。所以在本设计中拟采用并联改进型的西勒电路振荡器。l 电容三点式反馈振荡电路电容三点式振荡器又称为考毕兹振荡器，与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C1和C2；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标准，该电路满足相位条件。其原理电路如图：反馈系数F的表达式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，即振荡频率的近似为与电感三端震荡电路想比，电容三端振荡器的优点是输出波形较好

6、，这是因为集电极和基极电流可通过对谐波为低阻抗的电容支路回到发射极，所以高次谐波的反馈减弱，输出的谐波分量减少，波形更加接近于正弦波。其次，该电路中的不稳定电容（分布电容、器件的结电容等）都是与该电路并联的，因此适当的加大回路电容量，就可以减弱不稳定因素对振荡器的影响，从而提高了频率稳定度。最后，当工作频率较高时，甚至可以只利用器件的输入和输出电容作为回路电容。因而本电路适用于较高的工作频率。这种电路的缺点是:调或来改变震荡频率时，反馈系数也将改变。但只要在L两端并上一个可变电容器，并令与为固定电容，则在调整频率时，基本上不会影响反馈系数。l 克拉泼电路振荡器克拉泼电路时一种高稳定度的LC震荡

7、电路，电路图如下：它的特点是在前述的电容三点式振荡谐振回路电感支路中增加了一个电容C3，其取值比较小，要求C3<< C1，C3<< C2。先不考虑各极间电容的影响，这时谐振回路的总电容量C为C1、C2 和C3的串联，即于是，振荡频率为使上式成立的条件是C1和C2都要选得比较大，由此可见，C1、C2对振荡频率的影响显著减小，那么与C1、C2并接的晶体管极间电容的影响也就很小了，提高了振荡频率的稳定度。由于Cce的接入系数大大减小，对振荡频率的影响也大大减小，但克拉泼电路只适合与用作固定频率的振荡器或波段覆盖系数较小的可变频率振荡器，其覆盖系数一般在1.21.3之间。l 西

8、勒电路振荡器西勒电路是在克拉泼电路的L两端并联上一个电容得到的，有效的改善了克拉泼电路可调范围小的缺点，电路图如图所示：所以振荡频率该电路频率稳定性非常高，振幅稳定，频率调节方便，适合做波段振荡器。通过对以上的几种电路的分析，可以看出：1. 电感反馈式三端振荡器：容易起振，调频方便，但波形失真较大；2. 电容反馈式三端振荡器：波形好，频率稳定性好，但调频不方便；3. 克拉泼振荡器：调频方便但可调范围小；4. 西勒振荡器：频率稳定性高，振幅稳定，调频方便。 所以，在本设计中拟采用并联改进型的西勒电路振荡器。六、 详细设计步骤Ø 经过比较选择西勒电路作为本设计的基本参考电路Ø

9、单元电路设计与参数计算l 三极管选用2N3904l 静态工作点的设置选ICQ=2.75mA，VCEQ=4.5V，=70.计算的Rc+Re=(Vcc-Vceq)/Icq=2.8K，取Re=1K，Rc=1.8Kl 正反馈网络反馈系数F=C1/(C1+C2)应为1/21/4,这里选1/2,所以取C1=C2=470pF。l 选频网络=6MHz，取L=6.8H，则C3+C4=103pF取C3=75pF，C4选用可变电容以便于调整输出频率l 根据以上数据利用Multisim仿真设计好的电路测到静态工作点为4.43V，2.74mA仿真波形如图：探针测的频率为5.99MHz，振幅为4.21V。七、 设计结果及

10、分析在实际的焊接制作中，使用的三极管为S9014，导致静态工作点较仿真设计是的略微偏高，。该电路的输出频率可以在一定的范围内调节。但是振荡器的频率稳定性不是很高，经常在小范围内跳动，频率比较准确，基本达到设计要求。八、 体会这次课程设计对我的收获很大，通过这次设计，我熟悉了电容三点式振荡电路的原理和使用。一开始对静态工作点的设置不熟练而遇到了一些困难，仔细查阅资料后顺利完成了计算；实际的操作中，焊接的技术不到位电路也出现了一些问题，但最终还是成功解决了这些问题，达到了设计要求。在设计中我复习巩固了三极管和LC振荡的一些基本知识；在焊接电路中锻炼了实践动手能力，熟悉了实际电路的测量和调试方法。在反复研究和计算后，对L