高頻課程設(shè)計(jì)--電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　振蕩器（英文：oscillator）是用來產(chǎn)生重復(fù)電子訊號(hào)（通常是正弦波或方波）的電子元件。其構(gòu)成的電路叫振蕩電路，能將直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有一定頻率的交流電信號(hào)輸出。振蕩器的種類很多，按振蕩激勵(lì)方式可分為自激振蕩器、他激振蕩器；按電路結(jié)構(gòu)可分為阻容振蕩器、電感電容振蕩器、晶體振蕩器、音叉振蕩器等；按輸出波形可分為正弦波、方波、鋸齒

2、波等振蕩器。廣泛用于電子工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究等方面。</p><p>　　三點(diǎn)式振蕩器是指LC回路的三個(gè)端點(diǎn)與晶體管的三個(gè)電極分別連接而組成的一種振蕩器。 三點(diǎn)式振蕩器電路用電容耦合或自耦變壓器耦合代替互感耦合, 可以克服互感耦合振蕩器振蕩頻率低的缺點(diǎn), 是一種廣泛應(yīng)用的振蕩電路, 其工作頻率可達(dá)到幾百兆赫。本文將圍繞高頻電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器進(jìn)行具有具體功能的振蕩器的理論分析與設(shè)計(jì)。</p>&l

3、t;p>　　關(guān)鍵詞：高頻；電感三點(diǎn)式；正弦波；振蕩器；緩沖級(jí)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　目錄3</b></p><p>　　第一章 正弦波振蕩器4</p><

4、p>　　1.1反饋振蕩器產(chǎn)生振蕩的原因及其工作原理4</p><p><b>　　1.2平衡條件5</b></p><p><b>　　1.3起振條件5</b></p><p><b>　　1.4穩(wěn)定條件5</b></p><p>　　第二章 硬件電路設(shè)計(jì)7&l

5、t;/p><p>　　2.1三點(diǎn)式振蕩器的組成原則7</p><p>　　2.2電感三點(diǎn)式振蕩器7</p><p>　　2.3 振蕩器設(shè)計(jì)的模塊分析9</p><p>　　1）晶體管的選擇9</p><p>　　2）直流饋電線路的選擇10</p><p>　　第三章 仿真軟件Multisi

6、m11.0 簡(jiǎn)介11</p><p>　　3.1 Multisim 基本概念11</p><p>　　3.2 Multisim 軟件啟動(dòng)界面11</p><p>　　3.3 Multisim 仿真軟件的特點(diǎn)11</p><p>　　1）直觀的圖形界面12</p><p>　　2）豐富的元器件12</p

7、><p>　　3）強(qiáng)大的仿真能力12</p><p>　　4）豐富的測(cè)試儀器12</p><p>　　5）獨(dú)特的射頻(RF)模塊13</p><p>　　6）強(qiáng)大的MCU模塊13</p><p>　　7）完善的后處理13</p><p>　　8）詳細(xì)的報(bào)告13</p>&l

8、t;p>　　9）兼容性好的信息轉(zhuǎn)換13</p><p>　　第四章 仿真與調(diào)試15</p><p><b>　　4.1 仿真15</b></p><p>　　4.2 分析調(diào)試18</p><p>　　第五章 心得體會(huì)19</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20<

9、/b></p><p>　　附錄一:元件清單21</p><p>　　附錄二:總電路22</p><p>　　答辯記錄及評(píng)分表23</p><p><b>　　正弦波振蕩器</b></p><p>　　振蕩器是一種能自動(dòng)地將直流電源能量轉(zhuǎn)換為一定波形的交變振蕩信號(hào)能量的轉(zhuǎn)換電路。與放大

10、器的區(qū)別：無需外加激勵(lì)信號(hào)，就能產(chǎn)生具有一定頻率、波形和振幅的交流信號(hào)。由晶體管等有源器件和具有某種選頻能力的無源網(wǎng)絡(luò)組成。</p><p>　　正弦波振蕩器按工作原理可分為反饋式振蕩器與負(fù)阻式振蕩器兩大類。反饋式振蕩器是在放大器電路中加入正反饋，當(dāng)正反饋?zhàn)銐虼髸r(shí)，放大器產(chǎn)生振蕩，變成振蕩器。所謂產(chǎn)生振蕩是指這時(shí)放大器不需要外加激勵(lì)信號(hào)，而是由本身的正反饋信號(hào)來代替外加激勵(lì)信號(hào)的作用。負(fù)阻式振蕩器則是將一個(gè)呈現(xiàn)負(fù)

11、阻特性的有源器件直接與諧振電路相接，產(chǎn)生振蕩。</p><p>　　1.1 反饋振蕩器產(chǎn)生振蕩的原因及其工作原理</p><p>　　反饋型振蕩器是通過正反饋聯(lián)接方式實(shí)現(xiàn)等幅正弦振蕩的電路。這種電路由兩部分組成，一是放大電路，二是反饋網(wǎng)絡(luò)。圖1.1所示為反饋振蕩器構(gòu)成方框圖及相應(yīng)電路。由圖可知，當(dāng)開關(guān)S在 1 的位置，放大器的輸入端外加一定頻率和幅度的正弦波信號(hào)Ui，這一信號(hào)經(jīng)放大器放大后

12、，在輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)UO，若UO經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)并在反饋網(wǎng)絡(luò)輸出端得到的反饋信號(hào)Uf與Ui不僅大小相等，而且相位也相同，即實(shí)現(xiàn)了正反饋。若此時(shí)除去外加信號(hào)，將開關(guān)由 1 端轉(zhuǎn)接到 2 端，使放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，那么，在沒有外加信號(hào)的情況下，輸出端仍可維持一定幅度的電壓UO輸出，從而實(shí)現(xiàn)了自激振蕩的目的。</p><p>　　圖1.1 反饋振蕩器的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖</p><p>　　為

13、了使振蕩器的輸出UO為一個(gè)固定頻率的正弦波，圖 1.1 所示的閉合環(huán)路內(nèi)必須含有選頻網(wǎng)絡(luò)，使得只有選頻網(wǎng)絡(luò)中心頻率的信號(hào)滿足Uf與Ui相同的條件而產(chǎn)生自激振蕩，對(duì)其他頻率的信號(hào)不滿足Uf與Ui相同的條件而不產(chǎn)生振蕩。 選頻網(wǎng)絡(luò)可與放大器相結(jié)合構(gòu)成選頻放大器，也可與選頻網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合構(gòu)成選頻反饋網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　　1.2平衡條件</b></p><p>　　

14、振蕩器的平衡條件即為</p><p><b>　　也可以表示為 </b></p><p>　　即為振幅平衡條件和相位平衡條件。平衡狀態(tài)下，電源供給的能量正好抵消整個(gè)環(huán)路損耗的能量，平衡時(shí)輸出幅度將不在變化：振幅平衡條件決定了振蕩器輸出信號(hào)振幅的大小；環(huán)路只有在某一特定的頻率上才能滿足相位平衡條件：相位平衡條件決定了振蕩器輸出信號(hào)頻率的大小。</p>&l

15、t;p><b>　　1.3起振條件</b></p><p>　　振蕩器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)不應(yīng)有外加信號(hào)，而應(yīng)是一加上電后即產(chǎn)生輸出；振蕩的最初來源是振蕩器在接通電源時(shí)不可避免地存在的電沖擊及各種熱噪聲。振蕩開始時(shí)激勵(lì)信號(hào)很弱，為使振蕩過程中輸出幅度不斷增加，應(yīng)使反饋回來的信號(hào)比輸入到放大器的信號(hào)大，即振蕩開始時(shí)應(yīng)為增幅振蕩。</p><p>　　由可知，稱為自激振蕩的

16、起振條件，也可寫為 </p><p>　　分別稱為起振的振幅條件和相位條件，其中起振的相位條件即為正反饋條件。</p><p><b>　　1.4穩(wěn)定條件</b></p><p>　　振蕩器的穩(wěn)定條件分為振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件。</p><p><b>　　(1)振幅穩(wěn)定條件</b></

17、p><p>　　要使振幅穩(wěn)定，振蕩器在其平衡點(diǎn)必須具有阻止振幅變化的能力。具體來說，就是在平衡點(diǎn)附近，當(dāng)不穩(wěn)定因素使振幅增大時(shí)，環(huán)路增益將減小，從而使振幅減小。</p><p><b>　　(2)相位穩(wěn)定條件</b></p><p>　　振蕩器的相位平衡條件是φT（ω0）＝２ｎπ。 在振蕩器工作時(shí), 某些不穩(wěn)定因素可能破壞這一平衡條件。如電源電壓的

18、波動(dòng)或工作點(diǎn)的變化可能使晶體管內(nèi)部電容參數(shù)發(fā)生變化, 從而造成相位的變化, 產(chǎn)生一個(gè)偏移量Δφ。 </p><p>　　由于瞬時(shí)角頻率是瞬時(shí)相位的導(dǎo)數(shù), 所以瞬時(shí)角頻率也將隨著發(fā)生變化。為了保證相位穩(wěn)定, 要求振蕩器的相頻特性φT（ω）在振蕩頻率點(diǎn)應(yīng)具有阻止相位變化的能力。具體來說, 在平衡點(diǎn)ω=ω0附近, 當(dāng)不穩(wěn)定因素使瞬時(shí)角頻率ω增大時(shí), 相頻特性φT（ω0）應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)-Δφ, 從而產(chǎn)生一個(gè)-Δω, 使瞬時(shí)角

19、頻率ω減小。 </p><p>　　第二章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1三點(diǎn)式振蕩器的組成原則 </p><p>　　基本電路就是通常所說的三端式(又稱三點(diǎn)式)的振蕩器，即LC回路的三個(gè)端點(diǎn)與晶體管的三個(gè)電極分別連接而成的電路，如圖2.1所示。X1、X2、X3三個(gè)電抗元件構(gòu)成了決定振蕩頻率的并聯(lián)諧振回路，同時(shí)也構(gòu)成了正反饋所需的反饋網(wǎng)絡(luò)。 </p&

20、gt;<p>　　根據(jù)諧振回路的性質(zhì)，諧振時(shí)回路應(yīng)呈純電阻性，因而有三個(gè)電抗元件不能同時(shí)為感抗或容抗，必須由兩種不同性質(zhì)的電抗元件組成。</p><p><b>　　圖2.1 反饋網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　三端式振蕩器能否振蕩的原則：（1）X1和 X2的電抗性質(zhì)相同；（2）X3與X1、 X2的電抗性質(zhì)相反。即射同余異，源同余異。</p>

21、;<p>　　2.2電感三點(diǎn)式振蕩器 </p><p>　　X1和X2為感性，X3為容性，滿足三端式振蕩器的組成原則，反饋網(wǎng)絡(luò)是由電感元件完成的，稱為電感反饋振蕩器，也稱為哈特萊(Hartley)振蕩器。</p><p>　　(a) 電容反饋振蕩器 (b) 電感反饋振蕩器</p><p>　　圖 2.2 兩種基本的三端式振蕩器&

22、lt;/p><p>　　(a) 實(shí)際電路 (b) 交流等效電路</p><p>　　(c) 高頻等效電路</p><p>　　圖2.3 電感反饋振蕩器電路</p><p>　　電感反饋振蕩器中，電感通常是繞在同一帶磁芯的骨架上，它們之間存在互感，用M表示。同電容反饋振蕩器的分析一樣，振蕩器的振蕩頻率可以用

23、回路的諧振頻率近似表示，即式中的L為回路的總電感， 由相位平衡條件分析，振蕩器的振蕩頻率表達(dá)式為 </p><p>　　式中的與電容反饋振蕩器相同，表示除晶體管以外的電路中所有電導(dǎo)折算到CE兩端后的總電導(dǎo)。振蕩頻率近似用回路的諧振頻率表示時(shí)其偏差較小，而且線圈耦合越緊，偏差越小。</p><p>　　電感反饋式三端振蕩器優(yōu)點(diǎn)(1)容易起振 (2)調(diào)整頻率方便，變

24、電容而不影響反饋系數(shù)。缺點(diǎn)(1) 振蕩波形不夠好，高次諧波反饋較強(qiáng)，波形失真較大。 (2) 不適于很高頻率工作。</p><p>　　2．3 振蕩器設(shè)計(jì)的模塊分析</p><p>　　圖2.4 振蕩電路模塊原理圖</p><p>　　如圖2.4所示即為設(shè)計(jì)的第一個(gè)模塊，也是此次設(shè)計(jì)的主要模塊——振蕩電路模塊。</p><p>　　與前面的對(duì)振

25、蕩器電路的分析一樣，圖2.4中的R1、R2和R3均為電路的偏置電阻，C1、C2分別為旁路電容和隔直流電容，而C1、L1和L2的連接方式也符合電感三點(diǎn)式振蕩器的原則，因此整個(gè)電路就構(gòu)成了設(shè)計(jì)所需要的振蕩電路。</p><p>　　由振蕩器的原理可以看出，振蕩器實(shí)際上是一個(gè)具有反饋的非線性系統(tǒng)，精確計(jì)算是很困難的，而且也是不必要的。因此，振蕩器的設(shè)計(jì)通常是進(jìn)行一些設(shè)計(jì)考慮和近似估算，選擇合理的線路和工作點(diǎn)，確定元件的

26、參數(shù)值，而工作狀態(tài)和元件的準(zhǔn)確數(shù)值需要在調(diào)試中最后確定。設(shè)計(jì)時(shí)一般都要考慮一下一些問題：</p><p><b>　　1）晶體管的選擇</b></p><p>　　從穩(wěn)頻的角度出發(fā)，應(yīng)選擇較高的晶體管，這樣的晶體管內(nèi)部相移較小。通常選擇。同時(shí)希望電流放大系數(shù)大些，這既容易振蕩，也便于減小晶體管和回路之間的耦合。雖然不要求振蕩器中的晶體管輸出多大的功率，但考慮到穩(wěn)頻等因

27、素，晶體管的額定功率也應(yīng)有足夠的余量。</p><p>　　因此，在本次設(shè)計(jì)中將會(huì) 選取BC107BP作為振蕩電路的三極管。該三極管的集電極電流最大值為800mA，在25℃時(shí)其功率可達(dá)到0.5W，最大集電極電壓可達(dá)30V，足夠滿足此次設(shè)計(jì)的各方面要求。</p><p>　　2）直流饋電線路的選擇</p><p>　　為保證振蕩器起振的振幅條件，起振工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在線性

28、放大區(qū)；從穩(wěn)頻出發(fā)，穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)該在截至區(qū)，而不應(yīng)在飽和區(qū)，否則回路的有載品質(zhì)因數(shù)QL將降低。所以，通常應(yīng)將晶體管的靜態(tài)偏置點(diǎn)設(shè)置在小電流區(qū)，電路應(yīng)采用自偏壓。對(duì)于小功率晶體管，集電極電流約為1-4mA。</p><p>　　3）振蕩回路元件的選擇</p><p>　　從穩(wěn)頻出發(fā)，振蕩回路中電容C應(yīng)盡可能大，但C過大，不利于波段工作，因此，前頁圖2.4中各電容均選為100nF已經(jīng)可以滿足電路

29、的設(shè)計(jì)要求。而電感L原本也應(yīng)盡可能大，但L大后，體積大，分布電容大，L過小，回路的品質(zhì)因數(shù)過小，因此應(yīng)該合理選擇L的大小。根據(jù)此次設(shè)計(jì)的要求，輸出頻率為8MHz，由計(jì)</p><p>　　算公式 （式中L=L1+L2+2M,M為L(zhǎng)1和L2之間的互感）以及反饋系數(shù)的要求，按照?qǐng)D2.4中所示選取L1=5mH,L2=100uH</p><p>　　應(yīng)該能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。</p>

30、<p>　　第三章 仿真軟件Multisim11.0 簡(jiǎn)介</p><p>　　3.1 Multisim 基本概念</p><p>　　Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式

31、地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。</p><p>　　3.2 Multisim 軟件啟動(dòng)界面</p>

32、;<p>　　如圖3.1 所示，即為Multisim軟件的啟動(dòng)界面圖。</p><p>　　圖3.1 Multisim軟件的啟動(dòng)界面圖</p><p>　　3.3 Multisim 仿真軟件的特點(diǎn)</p><p>　　Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，與其他仿真軟件相比，Multisim具有其自身特

33、點(diǎn)。</p><p>　　NI Multisim軟件是一個(gè)專門用于電子電路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件。作為 Windows 下運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具，NI Multisim 是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。NI Multisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一問題。學(xué)員可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表

34、。NI Multisim軟件絕對(duì)是電子學(xué)教學(xué)的首選軟件工具。 </p><p>　　1）直觀的圖形界面 </p><p>　　整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測(cè)量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的； </p><p>&

35、lt;b>　　2）豐富的元器件 </b></p><p>　　提供了世界主流元件提供商的超過17000多種元件，同時(shí)能方便的對(duì)元件各種參數(shù)進(jìn)行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創(chuàng)建模型等功能，創(chuàng)建自己的元器件。 </p><p>　　3）強(qiáng)大的仿真能力 </p><p>　　以SPICE3F5和Xspice的內(nèi)核作為仿真的引擎，通過Electr

36、onic workbench 帶有的增強(qiáng)設(shè)計(jì)功能將數(shù)字和混合模式的仿真性能進(jìn)行優(yōu)化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、電路向?qū)У裙δ堋?</p><p>　　4）豐富的測(cè)試儀器 </p><p>　　提供了22種虛擬儀器進(jìn)行電路動(dòng)作的測(cè)量： </p><p>　　Multimeter(萬用表) </p><p>　　Fu

37、nction Generatoer(函數(shù)信號(hào)發(fā)生器) </p><p>　　Wattmeter(瓦特表) </p><p>　　Oscilloscope(示波器) </p><p>　　Bode Plotter(波特儀) </p><p>　　Word Generator(字符發(fā)生器) </p><p>　　Param

38、eter Sweep Analysis（參數(shù)掃描分析） </p><p>　　Temperature Sweep Analysis（溫度掃描分析） </p><p>　　Transfer Function Analysis（傳輸函數(shù)分析） </p><p>　　Worst Case Analysis（最差情況分析） Pole Zero Analysis（零級(jí)分析）

39、</p><p>　　Monte Carlo Analysis（蒙特卡羅分析） </p><p>　　Trace Width Analysis（線寬分析） </p><p>　　Nested Sweep Analysis（嵌套掃描分析） </p><p>　　Batched Analysis（批處理分析） </p><p&

40、gt;　　User Defined Analysis（用戶自定義分析） </p><p>　　它們利用仿真產(chǎn)生的數(shù)據(jù)執(zhí)行分析，分析范圍很廣，從基本的到極端的到不常見的都有，并可以將一個(gè)分析作為另一個(gè)分析的一部分的自動(dòng)執(zhí)行。集成LabVIEW和Signalexpress快速進(jìn)行原型開發(fā)和測(cè)試設(shè)計(jì)，具有符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的交互式測(cè)量和分析功能； </p><p>　　5）獨(dú)特的射頻(RF)模塊 &l

41、t;/p><p>　　提供基本射頻電路的設(shè)計(jì)、分析和仿真。射頻模塊由RF-specific（射頻特殊元件，包括自定義的RF SPICE模型）、用于創(chuàng)建用戶自定義的RF模型的模型生成器、兩個(gè)RF-specific儀器（Spectrum Analyzer頻譜分析儀和Network Analyzer網(wǎng)絡(luò)分析儀）、一些RF-specific分析（電路特性、匹配網(wǎng)絡(luò)單元、噪聲系數(shù)）等組成； </p><p&

42、gt;　　6）強(qiáng)大的MCU模塊 </p><p>　　支持4種類型的單片機(jī)芯片,支持對(duì)外部RAM、外部ROM、鍵盤和LCD等外圍設(shè)備的仿真，分別對(duì)4 種類型芯片提供匯編和編譯支持；所建項(xiàng)目支持C代碼、匯編代碼以及16進(jìn)制代碼,并兼容第三方工具源代碼； 包含設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行、查看和編輯內(nèi)部RAM、特殊功能寄存器等高級(jí)調(diào)試功能。 </p><p><b>　　7）完善的后處理 &l

43、t;/b></p><p>　　對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行的數(shù)學(xué)運(yùn)算操作類型包括算術(shù)運(yùn)算、三角運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)行、對(duì)數(shù)運(yùn)算、復(fù)合運(yùn)算、向量運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等； </p><p><b>　　8）詳細(xì)的報(bào)告 </b></p><p>　　能夠呈現(xiàn)材料清單、元件詳細(xì)報(bào)告、網(wǎng)絡(luò)報(bào)表、原理圖統(tǒng)計(jì)報(bào)告、多余門電路報(bào)告、模型數(shù)據(jù)報(bào)告、交叉報(bào)表7種報(bào)告；</p&g

44、t;<p>　　9）兼容性好的信息轉(zhuǎn)換 </p><p>　　提供了轉(zhuǎn)換原理圖和仿真數(shù)據(jù)到其他程序的方法，可以輸出原理圖到PCB布線（如Ultiboard、OrCAD、PADS Layout2005、P-CAD和Protel）；輸出仿真結(jié)果到MathCAD、Excel或LabVIEW；輸出網(wǎng)絡(luò)表文件；向前和返回注；提供Internet Design Sharing（互聯(lián)網(wǎng)共享文件）</p>

45、;<p>　　總的來說，Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NI Multisim中完整的器件庫，用戶可以快速創(chuàng)建原理圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE仿真器仿真電路。借助專業(yè)的高級(jí)SPICE分析和虛擬儀器，電路設(shè)計(jì)者能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。</p><p><b>　　第四章 仿真與調(diào)試&l

46、t;/b></p><p><b>　　4.1 仿真</b></p><p>　　在課程設(shè)計(jì)中，使用的仿真軟件為multisim11.0。該軟件提供了功能強(qiáng)大的電子仿真設(shè)計(jì)界面和方便的電路圖和文件管理功能。能夠讓使用者全面的收集電路的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而有助于對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)。</p><p>　　仿真電路如圖4.1：</p>&l

47、t;p>　　圖4.1震蕩電路原理圖</p><p>　　取電感L1，L2的值為5mH 100uH,只要開環(huán)增益A>1,即可起振。若使振蕩頻率f=16MHz，有公式ω=1/得，此時(shí)電容C=100PF。</p><p>　　為保證三極管能夠正常放大，要合理設(shè)置靜態(tài)偏置，取R1=150kΩ，R2=30 kΩ，Vb=R2/（R1+R2）,Ve=Vb-0.7,Ve=1V,Ve>Vb

48、>Vc,發(fā)射級(jí)正偏，集電極反偏，三極管處于放大區(qū)。</p><p>　　為了防止高頻信號(hào)干擾直流電源，故接一濾波電容以消除影響。</p><p>　　由于頻率較高，如果在輸出端直接接示波器，由于示波器電容的影響，振蕩回路頻率將發(fā)生變化。為了減少示波器對(duì)振蕩回路的影響，故加入射級(jí)跟隨器。旁路電容10uf，起到隔直通交的作用。</p><p>　　仿真示波器顯示如

49、圖4.2：</p><p><b>　　圖4.2波形顯示</b></p><p>　　從仿真結(jié)果，可以看出正弦波明顯變得平滑，失真度變小，且輸出電壓峰峰值接近1V，頻率未變，滿足實(shí)驗(yàn)要求。</p><p>　　修改參數(shù)可以使震蕩頻率達(dá)到20MHZ，但是信號(hào)質(zhì)量不好，有嚴(yán)重的失真。</p><p>　　仿真示波器顯示如下圖

50、4.3</p><p>　　圖4.3失真波形顯示</p><p>　　當(dāng)電容C很小時(shí)，輸出頻率可以達(dá)到很高（20MZH），但是輸出波形產(chǎn)生了越來越明顯的失真，如上圖所示。這說明電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器在很高振蕩頻率狀態(tài)下的反饋電壓中高次諧波分量較多，導(dǎo)致輸出波形差。</p><p>　　圖4.4 輸入電壓 圖4.5

51、輸出電壓</p><p>　　有上述圖4.4，圖4.5所示，可以輕易看出輸入電壓為12V，輸出電壓為1V，根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知，本電路設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　4.2 分析調(diào)試</b></p><p>　　由仿真波形可見，電感電感三點(diǎn)式振蕩器存在一定的失真，這是由其本身的缺點(diǎn)造成的。</p><p>　

52、　由于晶體管存在極間電容，對(duì)電感反饋振蕩器，極間電容與回路電感并聯(lián)，在頻率高時(shí)極間電容影響大，有可能使電抗的性質(zhì)改變，電感反饋振蕩器的工作頻率不能過高；電容反饋振蕩器，其極間電容與回路電容并聯(lián)，不存在電抗性質(zhì)改變的問題，工作頻率可以較高。</p><p>　　振蕩器在穩(wěn)定振蕩時(shí)，晶體管工作在非線性狀態(tài)，在回路中除有基波電壓外還存在少量諧波電壓（其大小與回路Q值有關(guān)）。對(duì)電容反饋振蕩器，由于反饋是由電容產(chǎn)生的，所以

53、高次諧波在電容上產(chǎn)生的反饋壓降較??；而對(duì)電感反饋振蕩器，反饋是由電感產(chǎn)生的，所以高次諧波在電感上產(chǎn)生的反饋壓降較大，因此電容反饋振蕩器的輸出波形比電感反饋振蕩器的輸出波形要好。</p><p>　　改變電容能夠調(diào)整振蕩器的工作頻率。電容反饋振蕩器在改變頻率時(shí)，反饋系數(shù)也將改變，會(huì)影響振蕩器的振幅起振條件，故電容反饋振蕩器一般工作在固定頻率；電感反饋振蕩器在改變頻率時(shí)，并不影響反饋系數(shù)，工作頻帶較電容反饋振蕩器的寬

54、。但電感反饋振蕩器的工作頻帶不會(huì)很寬，因?yàn)楦淖冾l率將改變回路的諧振阻抗，可能使振蕩器停振。</p><p><b>　　第五章 心得體會(huì)</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到很多東西，提高了我們的邏輯思維能力，使我們?cè)诟哳l電路的分析與設(shè)計(jì)上有了很大的進(jìn)步。加深了我們對(duì)晶體管放大電路與振蕩電路的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步增進(jìn)了對(duì)一些常見電子器件的了解。尤其是正弦波振蕩

55、器和LC振蕩器，還有高頻電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器。這次高頻課程設(shè)計(jì), 首先，提高了我們的邏輯思維能力，使我們?cè)诟哳l電路的分析與設(shè)計(jì)上有了很大的進(jìn)步。其次，查閱參考書的獨(dú)立思考的能力以及培養(yǎng)非常重要，我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)，遇到很多不理解的東西，有的我們通過查閱參考書弄明白，有的通過網(wǎng)絡(luò)查到，但由于時(shí)間和資料有限我們更多的還是獨(dú)立思考。最后，相互討論共同研究也是很重要的，經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，比如電路仿真時(shí)，一開始的時(shí)候波形嚴(yán)重失真，和理論上完全不一

56、樣，但是和其他的同學(xué)討論后，通過調(diào)整相關(guān)電阻和電容的值，最終波形出來了。</p><p>　　在這一次課程設(shè)計(jì)的過程中，我學(xué)到了很多東西。平時(shí)我們都只是從書本上、從老師的口中學(xué)習(xí)到一些知識(shí)，而且這些東西還都只是理論而已。有一句話說的好：“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。”沒有經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的所有的真理都是假的，都是不正確的（當(dāng)然也不能說都是錯(cuò)誤的）。只有把理論與實(shí)踐相結(jié)合，才是最好的認(rèn)識(shí)事物的方法。</p>

57、<p>　　總之，通過這次高頻課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。本次課程設(shè)計(jì)的題目是高頻電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用了高頻電子線路三點(diǎn)式振蕩器電路內(nèi)容。因?yàn)楦哳l的知識(shí)本來就不容易懂，所以查找資料和查閱基礎(chǔ)知識(shí)，花了很長(zhǎng)的時(shí)間。這些都應(yīng)歸咎于自己基礎(chǔ)知識(shí)的匱乏。通過查找資料，結(jié)合書

58、本中所學(xué)的知識(shí)，我最終完成了課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。把書中所學(xué)的理論知識(shí)和具體的實(shí)踐相結(jié)合，有利于我們對(duì)課本中所學(xué)知識(shí)的理解，并加強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)讓我更好地掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試，更加深刻地理解了課本知識(shí)。在此次做課程設(shè)計(jì)的過程中，我深深地感受到了自己所學(xué)到知識(shí)的有限和自身的不足，并且學(xué)會(huì)了對(duì)所找內(nèi)容的取舍及分析?？傊?，從中我學(xué)習(xí)到了如何解決遇到的困難，而且進(jìn)一步熟悉了晶體管的應(yīng)用并

59、掌握了其工作原理和具體的使用方法，增強(qiáng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)的思考能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】曾興文、劉乃安、陳?。哳l電子線路．北京：高等教育出版社，[S].2007</p><p>　　【2】張肅文等．高頻電子線路（第四版）．北京：高等教育出版社，[M].2004</p><p>

60、;　　【3】聶典等．Multisim 10計(jì)算機(jī)仿真．北京：電子工業(yè)出版社，[S].2010</p><p>　　【4】王志綱《現(xiàn)代電子線路》，清華大學(xué)出版社，[S].2003</p><p>　　【5】張肅文《高頻電子線路》，高等教育出版社，[M].1993</p><p>　　【6】楊翠娥《高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》，哈爾濱工程大學(xué)出版社，[M].1996&l

61、t;/p><p>　　【7】高如云《通信電子線路》，西安電子科技大學(xué)出版社，[S].2005</p><p>　　【8】李銀花《電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，航空航天大學(xué)出版社，[M].2005</p><p>　　【9】朱力恒《電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)教程》，電子工業(yè)出版社，[S].2003</p><p>　　【10】康華光《電子技術(shù)基礎(chǔ)》，高等教育出版社，[