1/C总=1/C4+1/C5+1/C6≈1/C6,即C总≈C6因此振荡频率f0近似为:
f0=1/2π(LC总)1/2≈1/2π(LC6)1/2经过这样的改变之后,C4,C5对振荡频率的影响显著减小,与C4,C5并联相接的晶体管极间电容影响也减小了。
但由于谐振回路接入C6,晶体管等小负载会减小、放大器放大倍数减小、振荡器输出幅度减小,若C6过小,振荡器会因不满足起振条件而停止振荡。
因此,在添加C6的时候一定要选择合适的值,不能为了减小晶体管极间电容的影响而使振荡器不再振动。
2.2电容反馈三点式振荡器电路设计的技术方案
图3电容反馈三点式振荡器电路的系统框图
滤波网络:
滤除电源中的交流成分是外加电源中只含有直流成分,因为振荡器所要求的加在电路上的电能是直流电能,而实际电源很难达到纯粹的直流,所以需要加这样一个电路将其中可能的交流成分滤除。
放大网络:
放大网络就是通过加在基极的直流电压来控制集电极的电压输出。
放大网络对于靠近谐振频率的信号,有较大的增益,对于远离谐振频率的信号,增益迅速下降。
选频网络:
由电感及电容组成的选频网络分为两类,一类是串联谐振回路,另一类是并联谐振回路,回路谐振时,电感线圈中的磁能与电能中的磁能周期性的转换着。
电抗元件不消耗外交电动势能量。
外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量,以维持回路中的等幅振荡。
所以在串联谐振时,回路中电流达到最大值,并联谐振中,负载电压达到最大值。
正反馈网络:
反馈,指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入,进而影响系统功能的过程,即将输出量通过恰当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。
正反馈使输出起到与输入相似的作用,使统偏差不断增大,使系统振荡,可以放大控制作用。
正反馈网络是电感反馈三点式振荡网络中比较重要的一个环节。
3电容反馈三点式振荡器电路设计的方案实施
3.1交流电路仿真电路图
图4交流电路图
3.2电容反馈三点式振荡器电路的整体电路图
图5电容反馈三点式振荡器电路的整体电路图
3.3元器件清单
图6虚拟元件清单
4电容反馈三点式振荡器电路设计的仿真实现
4.1Multisim仿真软件介绍
Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
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。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
NIMultisim软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。
作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具,NIMultisim是一个完整的集成化设计环境。
NIMultisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。
学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来,并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。
NIMultisim软件绝对是电子学教学的首选软件工具。
4.2电容反馈三点式振荡器电路设计的仿真
图7仿真结果示波器显示图
仿真结果如图上图所示,在本次仿真的过程中,开始时我将C5的电容值调得过大,并且由于没有接好电容C4,而使结果不能出波形。
随后纠正了错误才得到上边的图形。
在设计过程中,我不会对波形调试,由于显示的波形太小并且把x轴的比例调的太大,导致没有发现图形。
随后通过翻阅multisim的一些资料,才知道自己的失误,于是对电路重新进行了调试才得到满意的结果。
5总结及心得体会
对于电路的设计过程我以为电容三点式振荡器的设计很难,设计比较烦琐,有静态工作点的要求,各电阻、电容值的设计,还有好多要求,看起来十分复杂。
后来通过查资料,才了解到先要计算好各电阻的值,再根据各电容的作用,确定电容的值,画出电路图,一切都会变得简单。
同样,在这次课程设计中也遇到了不少问题,集中体现在Multisim软件的应用并不熟练,以前从来没有接触过Multisim软件,只用过类似的仿真软件。
通过用网络的查询以及自行寻找汉化包并使用,让软件变得更好理解和看懂,了解元件的分类也很重要。
在仿真电路时经常出现不能仿真仿真或者无法出现正弦波等问题,运用软件自带的辅助和合理更改电容电阻值确定电路可以产生震荡从而可以合理解决所遇到的问题。
而且word运用较不熟练,尤其是编辑公式时,操作不灵便,特殊字符和下标很难编辑,编辑好的文档没有及时保存,以至于从头再来,浪费了很多时间。
但吃一堑长一智,现在遇到这些问题,及时解决,以后再做这类事情就会多一点经验,就会少出一些类似问题。
经过这次课程设计,让我对前面的路有了更多的信心,因为在这个过程中,我学到了不少实用的东西,对于高频电子电路有了更深层次的掌握,并且提高了独立解决问题的能力。
虽然这次课程设计中我对电路进行了仿真,并且认真的对电路的每一部分进行了修正,但最后出来的波形还是不很稳定。
本次课程设计没有要求制作电路板并且对其进行调试,但我相信要是调试的话也一定回去的满意的效果。
我们在学习理论知识的同时还要努力培养自己的动手操作能力,对于通信工程的我们更是如此,通过这次课程设计我也看到了自己的差距,今后会努力提高自己的动手操作能力,以求真正领会通信专业里边的各种知识,为将来的工作打下良好的基础。
在本次课程设计中,我从各方面的设计和构思中学到了许多知识,了解到理论和实践结合的难度。
在本学期学习高频这门课程时,芯片的使用只是很局限的运用。
在课程设计中我发现很多芯片,元器件,电路都有很奇妙的作用。
它们以前的作用只是一个最基本的运用,更多的运用会出现在各个实际电路中。
课程设计不仅仅是一项任务,而且是一项使命,我们必须靠自己的能力拿出解决问题的方法。
只有认真,灵活,严谨才能较好的完成整个设计,整个电路。
这次课程设计使我得到了多方面的锻炼,无论从毅力,能力,还是定力都得到了大大的提高。
6参考文献
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北京理工大学出版社.2008.
[8]王松武.电子创新与实践[M].国防工业出版社.2005.
指导教师评语
成绩(60%)
指导教师签字:
年月日
答辩过程及评价
成绩(40%)
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院综合意见
综合成绩
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