电容三点式正弦波振荡器(7)
发布时间:2021-06-06
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图1.2 电容三点式振荡器
电容三点式振荡器适合产生几十兆赫以上的信号,常用来作射频振荡器。
1.3 设计原理
振荡器起振条件为AF>1,振荡器平衡条件为:
AF=1
它说明在平衡状态时其闭环增益等于1,在起振时
A>1/F
当振幅增大到一定的程度后,由于晶体管工作状态有放大区进入饱和区,放大倍数A迅速下降,直至
AF=1
此时开始谐振。假设由于某种因素使AF<1,此时振幅就会自动衰减,使A与1/F逐渐相等。
振荡器的平衡条件包括两个方面的内容:振幅稳定和相位稳定 。在平衡点,若K曲线斜率小于0,则满足振荡器的振幅稳定条件。过K曲线的斜率为正,则不满足稳定条件。对于相位稳定条件来说,它和频率稳定实质上是一回事,因为振荡的角频率就是相位的变化率,所以当振荡器的相位发生变化时,频率也发生了变化。
LC振荡器由基本放大器、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
A=C2/C1
电容三点式振荡器的谐振频率为
f0=[L(C1C2/C1 C2)]1/2
在实验中可通过测量周期T来测定谐振频率,即
f0=1/T
放大器的电压增益可通过测量峰值输出电压Vop和输入电压Vip来确定,即
A=Vop/Vip
二 电路设计与仿真
该单元由放大器、反馈网络和选频网络组成,放大单元由2N2219三极管构成放大电路,将反馈信号放大,反馈网络起正反馈,将信号反馈到放大单元输入,进一步放大,选频网络根据自身参数,在复杂的频谱中选取与自身谐振频率相同的频率将其反馈,所以此信号得以不断放大最终由输出端输出。
2.1 参数设置 2N2219三极管是一种控制元件,主要用来控制电流的大小,以共发射极接法为例,当基极电压有一个微小的变化时,基极电流也随之有一小的变化,受基极电流的控制,集电极电流会有一个很大的变化,即基极电流控制集电极电流的变化。
但集电极电流的变化比基极电流的变化大得多,这就是三极管的放大作用。IC 的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数β,β一般在几十到几百倍。 对于晶体管静态工作点,合理地选取振荡器的静态工作点,对振荡器的起振,工作的稳定性,波形质量的好坏有着密切的关系。一般小功率振荡器的静态工作点应选在远离饱和区而 靠近截止区的地方。根据上述原则,一般小功率振荡器集电极电流 ICQ大约在 0.8-4mA 之间选取,故本设计电路中选取
ICQ=1mA VCEQ=2V =100
则有