高频课程设计报告

高频电子线路》

课程设计。项目_ lc高频振荡器

年级班别。姓名学号。

组员。指导教师教授

2024年12月。

目录。摘要： 2

一、设计要求 3

二、总体方案设计 3

三、工作原理说明 3

3.1、振荡器概念 3

3.2、静态工作点的确定 3

3.3、振荡器的起振检查 4

3.4、高频功率放大器 4

3.5、电路设计原理框图 4

四、电路设计 5

4.1正弦波振荡器电路图 5

4.2 频率稳定性 6

4.3 振幅稳定性 7

五、multisim软件简介 7

六、实验电路性能的测试 8

七、结论及分析 11

八、课程设计总结及体会 11

参考文献 12

摘要。在本课程设计中，为了熟悉《高频电子线路》课程，着眼于lc正弦波振荡器的分析和研究。学习multisim软件的使用，以及锻炼电子**的能力，我们选用的**软件multisim110.

0版本，该软件提供了功能强大的电子**设计界面和方便的电路图和文件管理功能。

本课程设计中要求设计的正弦波振荡器能够输出稳定正弦波信号，输出频率可调范围为410mhz。本设计中所涉及的**电路是比较简单的。但通过**得到的结论在实际的类似电路中有很普遍的意义。

关键词】正弦波 lc振荡器 multisim

一、设计要求。

1. 选择合适的高频正弦波振荡器形式；

2. 从理论上分析振荡器的各个参数及起振条件；

3. 设计高频振荡器，选取电路各元件参数，使其满足起振条件及振幅条件。

主要技术指标：电源电压12v，工作频率4m~10mhz，输出电压1v，频率稳定度较高。

二、总体方案设计。

该课程设计主要涉及了振荡器的相关内容，正弦波振荡器非常具有实用价值，通过该课题的研究，可以加深对振荡器的了解。

三、工作原理说明。

3.1 振荡器概念。

振荡器主要分为rc，lc振荡器和晶体振荡器。其中电容器和电感器组成的lc回路，通过电场能和磁场能的相互转换产程自由振荡。要维持振荡还要有具有正反馈的放大电路，lc振荡器又分为变压器耦合式和三点式振荡器，现在很多应用石英晶体的石英晶体振荡器，还有用集成运放组成的lc振荡器。

振荡器的作用主要是将直流电变交流电。它有很多用途。在无线电广播和通信设备中产生电磁波。在微机中产生时钟信号。在稳压电路中产生高频交流电。。

题目要求产生高频正弦波，所以选用电容三点式电路，进一步考虑从而选用并联改进型电容三点式振荡器（西勒电路），因为它具有输出波形不易失真，作为可变振荡器使用非常方便，而且幅度平稳，频率稳定性高，最高振荡频率可达百兆至千兆等特点。

3.2 静态工作点的确定。

静态工作点的确定直接影响着电路的工作状态和振荡波形的好坏。由于振荡幅度稳定下来后，电路必然工作到非线性区，也就是说，可能进入截止区，也可能进入饱和区，静态工作点偏高，易进入饱和区．实践证明：当晶体管进入饱和区后，晶体管的输出阻抗将急剧下降(由原来的线性工作区几十千欧或几百千欧下降为几百欧姆)，使谐振回路q值大为降低，不仅使振荡波形严重失真，而且频率稳定度大为降低，甚至停振，为了避免上述情况发生，一般小功率振荡器将静态工作点设计得远离饱合区而靠近截止区，所以，c取1～4ma之间(可调整风确定)。

3.3 振荡器的起振检查。

3.3.1 用三用表检查。

由于本振荡电路采用基极自给偏置，起始工作点在晶体管的放大区，故发射极应有正向偏置，接通电源后，调节电位器r ，使振荡管的静态电流lco=(1～4)nla(可用测发射极电压ve来得知，ico的大小)。

若 vb—ve<0v可判定电路已起振，工作在丙类状态，而且振荡很强。

若vb—ve=0.4v，可断定已起振，工作在甲乙类状态，振荡比较强。

若vb—ve=0.4-0.8v，工作状态可能在甲类，但不能判定是否起振，需进一步检查。

3.3.2 用高频毫伏表检查。

用高频毫伏表接在振荡器的输出端，有读数即有高频电压输出，则起振，否则未起振。

3.3.3 用示波器检查。

用示波器接于振荡器的输出端，如有高频振荡波形显示，说明起振，否则未起振。

在实验室条件下，可应用示波器检查起振，因为示波器不但能判定是否起振，还能观察波形结构，是否有失真及间歇振荡现象，以致还可判断是否有寄生振荡产生。

若用上述方法检查时，发现振荡器未起振，可从两方面着手解决：

1) 检查是否过小，难以满足起振条件。

2) 调整反馈系数的大小。

3.4 电路设计原理框图。

正弦波振荡器原理框图如下图所示。

图1 正弦波振荡器原理框图。

由所学知识可知，构成一个振荡器必须具备下列三个条件：

1) 一套振荡回路，包含两个（或两个以上）储能元件。在这两个元件中，当一个释放能量时，另一个就接收能量。释放与接收能量可以往返进行，其频率决定于元件的数值。

2) 一个能量**，补充由振荡回路电阻所产生的能量损失。在晶体管振荡器中，这个能源就是直流电源。

3) 一个控制设备，可以使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失，以维持等幅振荡。这是由有源器件和正反馈电路完成的。

四、电路设计。

4.1正弦波振荡器电路如图2所示

图2 正弦波振荡器电路图。

lc振荡部分是由晶体管组成的电容三点式振荡器，所用改进型电路既西勒电路，对交流短路，因此是基极接地（共集）电路。对于振荡电路选择共集组态主要考虑电容的改变来调节频率，因为变容二极管加反向偏置电压和调制电压，需要有公共接地点，通常选用共基电路在电路连接上比较方便，晶体管的静态工作点由决定。即。

综上所述，可以取振荡器的静态工作点=1.4，，设三极管60。得。

为了提高电路的稳定性，的值可适当增大，取=，则。

所以。若取流过的电流。

则。所以。

即。振荡器的静态工作电流通常选在（1~4）ma，偏大可使输出电压幅度增加，但波形失真加重。频率稳定度差，过小会使较小，起振困难。

谐振频率的计算，，为总电容，如果选择远大于，远大于，则。根据题目要求振荡器振荡频率变化范围=4~10mhz，所以取uh， pf，变化范围是0~100pf.。

4.2 频率稳定性。

频率稳定度a频率稳定度发信机的每个波道都有一个标称的射频中心工作频率，用f0表示。工作频率的稳定度取决于发信本振源的频率稳定度。设实际工作频率与标称工作频率的最大偏差值为δf，则频率稳定度的定义为频率稳定度式中为k为频率稳定度。

稳频措施为一是减少外界因素的变化。二是合理选择元器件。例如，选择ft高且性能稳定可靠的振荡管，不但有利于起振（因在振荡频率上β较高），而且由于极间电容小，相移小，使振荡频率更接近回路的固有谐振频率，有利于提高频率稳定度；选择温度系数小、q值高的回路电感l（如在高频瓷骨架上用烧渗银法制成的电感）和电容c，一方面使l和c在温度改变时变化很小，振荡频率的变化也很小，另一方面由于q值高，其频率稳定度也高；采用贴片元器件，可减小分布参数的影响，有利于振荡频率的稳定。

电路的相位特性应该满足这样的条件：由某一频率变化所引起的相位变化，两个变化量的符号必须相反，才能使频率趋于稳定。用数学表示为。

写成偏导数形式，则为。

4.3 振幅稳定性。

在分析振荡的产生过程中了解到：如果电路的环反馈系数ab>1，振幅增大，如果ab<1，振幅会衰减；若ab=1，则振幅维持不变。因此，当电路**现增幅现象时，必定满足振幅条件下的ab>1。

要使振幅不继续增大而趋于稳定，必须使电路的ab值随振幅的增大而减小，自动调整到ab=1。与此相反，当电路**现减幅现象时，必定满足在该振幅条件下的ab<1。要使振幅不继续减小下去，必须使电路的ab值能随振幅的减小而增大，自动调整到ab=1。

这就是说，欲使振荡器的振幅在发生某种变化时能自动趋于稳定，电路的反馈系数ab应具有下述特性：振幅变化使ab值随之变化，ab变化再次造成的振幅变化应与原振幅变化相反。如果用数学式子表示既。

负值。写成偏导数的形式为。

五、multisim软件简介。

multisim是一个专门用于电子线路设计与**的eda工具软件，它是加拿大iit公司（interactive image technologise ltd.）推出的继ewb之后的版本。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**分析能力。

ni multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的**，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。学生可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机**真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。

multisim软件特点：

(1)直观的图形界面：整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和**所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。

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