高频振荡器与射随放大电路的研制 合肥学院

1 题目分析

1.1 题目要求

1.1.1 设计任务

设计并制作一台高频函数信号发生器。

1.1.2 设计要求

此次题目的具体要求为： （1）谐振频率fo=6.5MHz；

（2）频率稳定度Δfo/fo≤5×10-4/小时； （3）输出电压VO=1V；

1.2 题目分析

正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路，框图如图1所示。如果放大电路的输入端外接一定频率、一定振幅的正弦波信号

，经过基本放大电路和反馈网络所构成的环路传输后，在反馈网络的输出端Xa

。 在大小和相位上都一致， 与X ，得到反馈信号X如果X那么除去外接信号Xaaff

而将反馈网络输出端与基本放大电路输入端直接相连形成闭环系统，其输出端可

F AF 1和相位能继续维持与开环时一样的输出信号。若满足振幅平衡条件A

，则闭环系统就能持续输出与开环时一样的平衡条件 a f 2n ，n 0,1,2，

输出信号。为保证输出稳定在LC选频网络后加射极跟随器。

图1 正反馈放大电路框图（左）与正弦波振荡电路框图（右）

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2 总体方案设计

2.1方案设计思路

高频函数信号发生器输出正弦波信号的方法有数字方法和模拟方法，数字方法是通过数字电路产生方波，再通过滤波输出正弦波。而模拟方法是通过振荡电路输出正弦波信号。考虑到题目要求本次方案选用的是模拟方法输出正弦波较合适。而在模拟电路振荡器中有LC振荡器、RC振荡器、石英振荡器三种方案可供选择。经分析，RC正弦波振荡器频率在1Hz-1MHz范围内，不符合设计要求。石英正弦波振荡器因其频率不可调同样不可取。所以本方案选择LC正弦波振荡器，基本符合设计要求。LC正弦波振荡器有三种振荡器，分别为考毕兹振荡器、克拉泼振荡器、西勒振荡器。下面对这三份方案分别进行论证并比较。

2.2方案比较与论证

2.2.1电容三点式振荡器

电容三点式振荡器电路图如图2所示。

图2电容三点式振荡器电路

理论计算振荡器的频率为：f

波形频率约为6.5MHz

12 LC

7MHZ其波形震荡极不稳定，

调节改变频率时，反馈系数也改变。由于极间电容对反馈振荡器的回路电抗均影响，对振荡频率也会有影响。极间电容受环境温度、电源电压等因素的影响较大，所以电容三点式振荡器的频率稳定度不高，不适合本题所选振荡器要求。

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2.2.2 克拉泼振荡器

克拉泼振荡器电路图如图3所示

图3 克拉泼振荡电路

因为C6为可调电容远小于C1或C2，所以电容串联后的等效电容约为C6。

电路的振荡频率为：

fo 1/2

缺点是克拉泼振荡器频率覆盖率较小，仅达1.2-1.4； 为此，克拉泼振荡器适合与作固定频率的振荡器 ，不适合作为本题振荡器。

2.2.3西勒振荡器

西勒振荡器电路图如图4所示：

图4 西勒振荡器电路

电路特点是振荡频率的稳定度高，调整范围大。电路的振荡频率为：

fo

优点：1.振荡幅度比较稳定； 2.振荡频率可以比较高，如可达千兆赫；频率覆盖率比较大，可达1.6-1.8。

输出信号的幅值、频率等用实时监测法测试，信号波形如图5所示，调整C5

观测震荡信号的波形和频率变化。