高频三级项目——基于multisim的正弦振荡器仿真

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1、项目名称：正弦波振荡器的仿真设计小组成员及分工：张曌（电路仿真图设计及PPT设计及论文撰写A）、翟小宝(查阅资料及论文撰写B)、陈春(查阅资料及论文撰写B)指导教师：田野日期：2016年目录摘要2前言3正文3一、正弦振荡器的原理及设计31.1振荡条件3二、互感耦合振荡器仿真设计42.1互感耦合振荡器的原理42.2振荡条件52.3仿真电路图的设计52.4互感系数对振荡频率的影响7三、电容三端式振荡器仿真设计83.1电路原理图83.2振荡条件分析83.3仿真设计93.4起振过程分析123.5探究偏置电路工作点设置对振荡

2、频率的影响12四、电感三端式振荡器134.1电路原理图13五、改进型电容三端式振荡器145.1克拉泼振荡器155.2西勒振荡器18六、并联型石英晶体振荡器206.1电路原理图216.2振荡分析216.3仿真设计226.4石英晶体的串联和并联谐振频率24七、串联型石英晶体振荡器257.1基本原理图257.2仿真设计26八、总结288.1电路振荡频率稳定度的对比288.2提高频率稳定度的措施288.4各振荡电路的应用情况28九、优缺点及问题29十、参考文献29摘要本文利用Mulitisim仿真软件对互感耦合调集正弦振荡

3、器、电容三端反馈式正弦振荡器、克拉泼振荡电路、西勒振荡电路、电感三端反馈式振荡器、并联石英晶体振荡器、串联石英晶体振荡器依次进行了电路设计及仿真，仿真结果表明各正弦振荡器均可实现其功能，产生高频正弦信号。第一部分对互感耦合振荡器的三种类型进行了介绍，选取最为常见的互感耦合调集电路进行设计，通过选取合适的偏置电路以及利用电位器对晶体管工作点的调整，选取合适的互感系数，从而得到了互感耦合振荡器的波形。然后利用理论值与实测值进行比较计算了相对准确度。第二部分对电容反馈式振荡器进行了设计，对其工作点的设置进行了详细的说明，

4、对偏置电路的各电阻值进行了数值的计算，以确定合适的工作点。利用Mulitisim仿真该电路，分析了起振过程，振荡波形及振荡频率。对振荡电路的一个性能指标——相对准确度，同样进行了数值分析。同时，通过改变静态工作点，探究了工作点的设置对振荡情况的影响。最后对改进式电容反馈式振荡器（克拉泼振荡器和西勒振荡器）进行了设计和分析。第三部分对电感反馈式振荡器进行了设计，利用Mulitisim仿真该电路，分析了振荡波形、振荡频率和相对准确度。第四部分对石英晶体振荡器进行了分析，先介绍了并联石英晶体振荡器，理论分析了其振荡频率的

5、数值计算公式。然后通过Mulitisim仿真得到实际的振荡频率，由石英晶体的参数可得到其并联振荡频率，或者通过搭建测试电路，用波特计测量其幅频特性曲线，从而得到并联和串联振荡频率。利用该两种方法得到理论频率，分别计算了并联振荡电路的相对准确度。最后对串联石英晶体振荡器进行了仿真分析，同样分析了振荡波形、振荡频率和相对准确度。关键词：正弦波振荡器、Multisim仿真、互感耦合振荡器、电容三端式振荡器、电感三端式振荡器、并联型石英晶体振荡器、串联型石英晶体振荡器前言LC振荡器按其反馈网络的不同，可分为互感耦合振荡器、

6、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器三种类型。研究主要是利用Mulitisim仿真软件对互感耦合调集正弦振荡器、电容三端反馈式正弦振荡器、克拉泼振荡电路、西勒振荡电路、电感三端反馈式振荡器、并联石英晶体振荡器、串联石英晶体振荡器依次进行了电路设计及仿真，预期结果为能通过各正弦振荡器均可实现其功能，产生高频正弦信号。该三级项目由张曌、翟小宝、陈春三位同学完成，张曌负责电路图的仿真设计、PPT制作及论文撰写；翟小宝负责查找资料、论文撰写；陈春负责查找资料和论文撰写。正文一、正弦振荡器的原理及设计LC振荡器按其反馈网络的不

7、同，可分为互感耦合振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器三种类型。1.1振荡条件1.2正弦振荡器的设计过程振荡器的设计通常是进行一系列设计考虑和近似估算，选择合理的线路和工作点，确定元件的数值，而工作状态和元件的准确数字需要在调整、调试中最后确定。二、互感耦合振荡器仿真设计2.1互感耦合振荡器的原理互感耦合振荡器是依靠线圈之间的互感耦合实现正反馈的，耦合线圈同名端的正确位置的放置，选择合适的耦合量M，使之满足振幅起振条件很重要。互感耦合振荡器有三种形式：调基电路、调集电路和调发电路，这是根据振荡回路是在集电极电

8、路、基极电路和发射极电路来区分的。2.1.1互感耦合调基振荡器调基电路振荡频率在较宽的范围改变时，振幅比较平衡。由于基极和发射极之间的输入阻抗比较低，为了避免过多地影响回路的Q值，故在调基和调发这两个电路中，晶体管与振荡回路作部分耦合。2.1.2互感耦合调集振荡器调集电路在高频输出方面比其它两种电路稳定，而且幅度较大，谐波成分较小。2.1.3互感耦合调发振荡