课程设计：高频电感三点式正弦波振荡器设计

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1、课程设计说明书NO.1高频电感三点式正弦波振荡器1．课程设计的目的（1）.培养我们根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考﹑深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。（2）.通过实际电路方案的分析比较，设计计算﹑元件选取﹑安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。（3）.掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。（4）.了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设

2、计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。2．设计方案论证2.1电感三点式（哈特莱）振荡器的电路组成三点式振荡器是指LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而组成的一种振荡器。三点式振荡器电路用电容耦合或自耦变压器耦合代替互感耦合,可以克服互感耦合振荡器振荡频率低的缺点,是一种广泛应用的振荡电路,其工作频率可达到几百兆赫。电感三点式：便于用改变电容的方法来调整振荡频率，而不会影响反馈系数，但是反馈电压中高次谐波分量比较多，输出波形差。电感三点式振荡电路是指原边线圈的3个段分别接在晶

3、体管的3个极。又称为电感反馈式振荡电路或哈特莱振荡电路。其典型电路图如图1，,交流等效电路图如图2所示：沈阳大学课程设计说明书NO.2图1电感三点式（哈特莱）振荡电路图2电感三点式振荡器交流等效电路2．2电路基本原理振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路，根据其结构特点主要分为RC，LC振荡器和晶体振荡器。其中采用RC网络作为选频移相网络的振荡器统称为RC正弦振荡器,属音频振荡器；而采用LC振荡回路作为移相和选频网络的正反馈振荡器称为LC振荡器。至于晶体振荡

4、器，则是使用石英晶体作为主要谐振器件的振荡器。在本次设计实验中，我们主要研究的是LC三点式振荡器。沈阳大学课程设计说明书NO.3LC振荡器可以分为如下几类：变压器耦合式：单管LC正弦振荡器；差分对管LC正弦振荡器；三点式：电容三点式(考毕兹)振荡器；电感三点式(哈特莱)振荡器；改进三点式：克拉泼振荡器；西勒振荡器；另外，根据具体元件选择与接法的不同又可以分为电容三点式振荡器（考毕兹振荡器）与电感三点式（哈特莱振荡器）两种，其主要特点如下：电容三点式：反馈电压中高次谐波分量很小，因而输出波形好，接

5、近正弦波。反馈系数因与回路电容有关，如果用该变回路的方法来调整振荡频率，必将改变反馈系数，从而影响起振。电感三点式：便于用改变电容的方法来调整振荡频率，而不会影响反馈系数，但是反馈电压中高次谐波分量比较多，输出波形差。电感三点式振荡器的原理电路如图1所示，图2是其交流等效电路。图2中，Rb1、Rb2和Re为分压式偏置电阻；Cb和Ce分别为隔直流电容和旁路电容；L1、L2和C组成并联谐振回路，作为集电极交流负载。谐振回路的三个端点分别与晶体管的三个电极相连，符合三点式振荡器的组成原则。由于反馈信号

6、由电感线圈L2取得，故称为电感反馈三点式振荡器。采用与电容三点式振荡电路相似的方法可求得起振条件的公式为(1)式中，各符号的含义仍与考毕兹振荡器相同，只是反馈系数F的表达式有所不同，此处F定义如下：(2)其中M为L1、L2的互感系数沈阳大学课程设计说明书NO.4当线圈绕在封闭瓷芯的瓷环上时，线圈两部分的耦合系数接近于1，反馈系数F近似等于两线圈的匝数比，即F=N2/N1。振荡频率的近似为(3)若考虑goe、gie的影响时，满足相位平衡条件的振荡频率值为(4)式中，L=L1+L2+2M。由式(4)

7、可见，电感三点式振荡器的振荡频率要比式(3)所示的频率值稍低一些，goe、gie越大，耦合越松，偏低得越明显。以上是对电感三点式振荡电路的基本分析，由于此次设计要根据要求加入跳线开关及缓冲级，使频率具较大的变化范围并在在100欧姆负载下，振荡器输出电压≥1V(D-P)因此还需要有一些辅助电路。2．3电路设计2.3.1设计概念本次设计的电路主要由电感振荡电路部分与输出缓冲级部分构成。电感振荡电路部分振荡器有基本放大器、选频网络和正反馈网络三个部分组成；输出缓冲级是在电路的输出端加一射极跟随器。基本

8、放大器和射极跟随器都是由晶体三极管2N2222构成，典型电路模型如图3图4所示：沈阳大学课程设计说明书NO.5图3电感振荡电路部分图4缓冲级部分沈阳大学课程设计说明书NO.62.3.2电感振荡部分图5电感振荡电路模块电感振荡电路部分振荡器有基本放大器、选频网络和正反馈网络三个部分组成。为了维持震荡，放大器的环路增益应该等于1，即AF=1，因为在谐振频率上振荡器的反馈系数为C1/C2，所以维持振荡所需的电压增益应该是电容三点式振荡器的谐振频率为在实验中可通过测量周期T来测定谐振频率，即沈阳大学课程