电容三点式振荡电路

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1、改进型电容三点式振荡电路的设计本次课设设计了改进型电容三点式高频振荡器，介绍了设计步骤，比较了各种设计方法的优缺点，总结了不同振荡器的性能特征。使用Protel2004DXP制作PCB板，并使用环氧树脂铜箔板和FeCl3进行了制板和焊接。使用实验要求的电源和频率计进行验证，实现了设计目标。关键词：电容三点式、西勒电路、Protel、印制电路板1实验原理1.1振荡的原理三点式LC正弦波振荡器的组成法则（相位条件）是：与晶体管发射极相连的两个电抗元件应为同性质的电抗，而与晶体管集电极—基极相连的电抗元件应与前者性质相反。图1-1所示为满足组成法则的基本电容反馈LC振荡器共基极接法的典型

2、电路。当电路参数选取合适，满足振幅起振条件时，电路起振。当忽略负载电阻、晶体管参数及分布电容等因素影响时，振荡频率可近似认为等于谐振回路的固有振荡频率，即（1）式中近似等于与的串联值（2）14图1-1电容反馈LC振荡器由图1-1所画出的分析起振条件的小信号等效电路如图1-2所示。图1-2分析起振条件的小信号等效电路由图1-2分析可知，振荡器的起振条件为：（3）式中为LC振荡回路的等效谐振电阻；电路的反馈系数（4）由式（3）看出，由于晶体管输入电阻对回路的负载作用，反馈系数并不是越大越容易起振，反馈系数太大会使增益A降低，且会降低回路的有载值，使回路的选择性变差，振荡波形产生失真，频

3、率稳定性降低；所以，在晶体管参数一定的情况下，可以调节负载和反馈系数，保证电路起振。的取值一般在0.1—0.5之间。图1所示的振荡器，由于晶体管各电极直接和振荡回路元件L、、14并联，而晶体管的极间电容（主要是结电容）又随外界因素（如温度、电压、电流等）的变化而变化，因此振荡器的频率稳定性不够高。为了提高振荡器的频率稳定性，实际中更多的采用能够减小晶体管与回路之间耦合的改进型电容反馈振荡器。1.2电容三点式振荡器电容三点式振荡器的基本电路如图1-3所示图2-1电容三点式振荡器由图可见：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，

4、根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。其工作过程是：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AF=1，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，于是得到单一频率的振荡信号输出。该振荡器的振荡频率为：反馈系数F为：若要它产生

5、正弦波，必须满足F=1/2-1/8，14太小不容易起振，太大也不容易起振。一个实际的振荡电路，在F确定之后，其振幅的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值。但是如静态电流取得太大，振荡管工作范围容易进入饱和区，输出阻抗降低使振荡波形失真，严重时，甚至使振荡器停振。所以在实用中，静态电流值一般ICO=0.5mA-4mA。电容三点式振荡器的优点是：1）振荡波形好。2）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。电路的缺点：振荡回路工作频率的改变，若用调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。2改进型电容三点式振荡电路设计电

6、容三点式课分为三种：考毕兹振荡器、克拉泼振荡器、西勒振荡器。2.1考毕兹振荡器电容三点式振荡器（又称考毕兹振荡器）如图2-1所示。图2-1考毕兹振荡器理论计算振荡器的频率为：14观察到的振荡波形如图2-2所示从波形看出其震荡极不稳定，测试其波形频率为f6.5MHz调解C1C2改变频率时，反馈系数也改变。由于极间电容对反馈振荡器的回路电抗均有影响，所以对振荡器频率也会有影响。而极间电容受环境温度、电源电压等因素的影响较大，所以电容三点式振荡器的频率稳定度不高。为克服共基电容三点式振荡器的缺点，可对其进行改进，即克拉泼电路和西勒电路。图2-2考毕兹振荡器输出信号波形2.2串联型改进电容

7、三端式振荡器(克拉泼电路)电容三点式改进型“克拉泼振荡器”如图2-3所示。14图2-3克拉泼振荡电路电路特点是在共基电容三点式振荡器的基础上，用一电容C3，串联于电感L支路。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为可调电容远小于C1或C2，所以电容串联后的等效电容约为C3。电路的振荡频率为：与共基电容三点式振荡器电路相比，在电感L支路上串联一个电容。但它有以下特点：1、振荡频率改变可不影响反馈系数