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河南理工大学课程设计报告书
通信基本电路课程设计报告
设计题目：
LC
正弦波振荡器的设计
专业班级：电子信息科学与技术
11-1
学
号：
3
学生姓名：杨亚
指导教师：王立国
教师评分：
1
河南理工大学课程设计报告书
2014
年
1
月
10
日
目
录
一、设计任务与要求
……………
.
……………………………………………
……
3
二、设计方案
……………
.
…………………………………………………………
3
2.1
电感反馈式三端振荡器
……………………………………
...
……………
4
2.2
电容反馈式三端振荡器
………………………………………
...
…………<
/p>
4
2.3
克拉波电路振荡器
………………………………………………
...
…
……
8
三、设计内容
…………………
……………………………………………………
.10
3.1
LC
振荡器的基本工作原理
………………………………………………
.10
3.2
…
克拉泼电路
………………………………………………………………
10
3.2.1
振荡原理
……………………………………………………………
.11
3.3
克拉泼振荡器仿真
……
…………………………………
.
……………
.......12
3.3.1
软件简介
…………………………………………………………
.
…
12
3.3.2
进行仿真
…………………………………………………………
.
…
12
3.3.3
电容参数改变对
波形的影响
……………………………………
.
< br>…
13
四、电路制作与调试
…
…………………………………
.
……
.
…
……………
..
19
五、总结
………………………………
……
.
……
.
………………………………
. 19
六、主
要参考文献
………………………………………………………………
.
…
.20
2
河南理工大学课程设计报告书
一、
设计任务与要求
为了熟悉《高频电子
线路》课程中所学到的知识，在本课程设计中，我着中
对
LC<
/p>
正弦波振荡器进行了分析和研究。通过对几种常见的振荡器（电感反馈式
< br>三端振荡器、
电容反馈式三端振荡器、
改进型电容反馈式
振荡器）
进行分析论证，
我最终选择了克拉泼振荡器。
在本次课程设计中，
设计要求产生
10
～
20Mhz
的振荡
频率。
振荡器的种类很
多，
适用的范围
也不相同，
但它们的基本原理都是相同的，
都由放大器和选频网
络组成，
都要满足起振，
平衡和稳定条
件。
然后通过所学的高频知识进行初步设
计，
< br>由于受实践条件的限制，
在设计好后，
我利用了模拟软件
进行了仿真与分析。
为了学习
Multisim
软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件
是
< br>Multisim11.0
版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方
便的电
路图和文件管理功能。
它包含了电路原理图的图形输入、
电路硬件描述语言输入
方式，具有丰富的仿真分析能力。
NI
Multisim
软件结合了直观的捕
捉和功能强
大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
最后我利用了仿真软件对电路进行了一写的仿真分析，如改变电容的参数，<
/p>
分析对电路产生的影响等，
再考虑输出频率和振幅的稳定性，
得到了与理论值比
较相近的结果，
这表明电
路的原理设计是比较成功的，
本次课程设计也是比较成
功的。<
/p>
3
河南理工大学课程设计报告书
本设计
中的电路图是使用
Protel
软件绘制的，本设计中所涉及的
仿真电路
是比较简单的。
在实验条件受限的情况下，
利用软件仿真在实际中有很实际的意
义。
二、
总体方案
通过学习高频电子线路的相关知识，我们知道
LC
正弦波振荡器
主要有电感
反馈式三端振荡器、
电容反馈式三端振荡器以及改进
型电容反馈式振荡器
（克拉
波电路）
等
。
通过老师所讲和查阅相关资料可知，
克拉泼振荡电路具有该电
路频
率稳定性非常高，
振幅稳定，
适合
做波段振荡器等优点。
所以在本设计中拟采用
改进型电容反馈式
--
克拉泼电路振荡器。
下面对几种振荡器进行分析论证：
2.1
电感反馈式三端振荡器
图
2.1
电感三点式振荡器
电感反馈震荡电路的优点是：
由于
L
< br>1
和
L
2
之间有互感存在，所以容易起振。
其次是改变回路电容来调整频率时，基本上不影响电
路的反馈系数，比较方便。
4
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这种电
路的主要缺点是：
与电容反馈震荡电路想比，
其震荡波形不够好
。
这
是因为反馈支路为感性支路，对高次谐波呈现高阻抗，故对
于
LC
回路中的高次
谐波反馈较强，波
形失真较大。其次是当工作频率较高时，由于
L
1
和
L
2
上的分
布电容和晶体管的极间电容均并联于
L
1
与
L
2
两端，这样，反馈
系数
F
随频率变
化而变化。
工作频率愈高，
分布参数的影响也愈严重，
甚至可
能使
F
减小到满足
不了起振条件。
总之，
由于存在互感，
< br>电路不好计算而且波形失真较大，
在此不再仿真分析。
这种电路尽管它的工作频率也能达到甚高频波段，
但是在甚高频
波段里，
优先选
择的还是电容反馈振荡器。
2.2
电容反馈式三端振荡器
电容三点式振荡器又称为考毕兹振荡器，其电路原理图如下：
图
2.2
电容三点式振荡器原理图
对于电容三点式振荡器，反馈系数
F
的表达式为
：
5
河南理工大学课程设计报告书
F
≈
C
1
C
1
+
C
2
不考虑各极间电容的影响，这时谐振回路的总电容量为
C
1
、
C
2
的串联，即
C
Σ
=
1
1
1
+
C
1
C<
/p>
2
振荡频率的近似为
1
f
≈
≈
2
π
LC
2
π
1
C
1
C
2
C
1
+
C
2
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，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。
< br>
这种电路的缺点是
:
调
C
1
或
C
2
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<
/p>
C
1
与
C
2
为固定电容，
则在调整频率时，
基本上不会影响反馈系数。
下面对其进行仿真分析：
仿真电路图：
（原件标示符没改）
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图
2.3
电容三点式仿真电路图
仿真结果：
7
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图
2.4
示波器显示的波形
图
2.5
频率计显示频率的频率
结果分析：
理论计算的振荡频率为
f
o
?
1
2
?
LC<
/p>
=10.2M
，
C
=
C
3
C
4
。观察到的振荡波
C
3
?
C
4
形如上图所示，
频率基本上在
13Mhz
左右变化但从波形
看出其振荡极不稳定，
且
8
河南理工大学课程设计报告书
波形失真较大。所以本次课程设计中不采用此设计。
2.3
克拉波电路振荡器
克拉泼电路时一种
高稳定度的
LC
震荡电路，电路图如下：
图
2.6
克拉波电路振荡器原理图
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
C5
，
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。
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
C2
、
C4
和
C5
的串联，即
C<
/p>
Σ
?
1
?
C
5
1
1
1
?
?
C
2
C
4
C
5
于是，振荡频率为
f
0
≈
1
2
π
LC
Σ
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使上式
成立的条件是
C4
和
C2
都要都要远远大于
C5
，由此可见，
C2
、
C4
对
振荡频率的影响显著减小，那么与
C2
、
C4
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。
仿真原理图：
（仿真电路图标示符未改）
图
2.7
克拉波电路振荡器仿真电路图
仿真结果：
10
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