正弦波振荡器设计
3、工作原理、硬件电路的设计和参数的计算
3.1 反馈振荡器的原理和分析
反馈振荡器原理方框图如图3.1所示。反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路，放大器通常是以某种选频网络（如振荡回路）作负载，是一个调谐放大器。
图3.1反馈振荡器方框图
为了能产生自激振荡，必须有正反馈，即反馈到输入端的自你好与放大器输入端的信号相位相同。定义A（S）为开环放大器的电压放大倍数：
A(S)?F(S)为反馈网络的电压反馈系数：
Uo(S) Ui(S)Ui'(S)F(S)?Uo(S)
Af(S)为闭环电压放大倍数：
Af(S)?Uo(s)A(S) ?Ui(s)1?A(S)?F(S)在振荡开始时，由于激励信号较弱，输出电压的振幅Uo则比较小，此后经过不断放大与反馈循环，输出幅度Uo开始逐渐增大，为了维持这一过程使输出振幅不断增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大，即振荡开始时应为增幅振荡，即：
T(jw)?1
3
正弦波振荡器设计
因此起振的振幅条件是：
A?F?1
..起振的相位条件是：
?A??F?2n?
要使振荡器起振必须同时满足起振的振幅条件和相位条件。其中起振的相位条件即为正反馈条件。
3.2. 电容三点式振荡单元
该单元由放大器、反馈网络和选频网络组成，放大单元由2N2923三极管构成放大电路，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。其单元电路图如图3.2。
图3.2振荡电路
4
正弦波振荡器设计
3.3 电路连接及其参数计算
如图3.3为电容反馈三点式原理电路，图中L，C4和C5组成振荡器回路，作为晶体管放大器的负载阻抗，反馈信号从C5两端取得，送回放大器输入端。
图3.3电容三点式振荡器
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=ICQ*R2=0.001*2000=2V β=100
由图可知发射极与两个同性质电抗相连，集电极与基极间连接一个异性质电抗，满足了相位平衡条件。技术指标给出f0=9MHz，令L=4μH，通过学习可知电路的振荡频率公式f0为:
f0=1/2π[L(C2C1/ (C2+C1)]1/2
图3.3中的C4 与C5分别为公式中的C1 和C2 ,通过计算可得出总电容C
C = C2C1/ (C2+C1)=7.83*10^-11F
5
正弦波振荡器设计
令C1 =150pF，则通过公式C = C2C1/ (C2+C1)可以计算出C2 ≈150pF 由以上数值可以计算出电路的理论计算振荡器的频率为
f0≈9.19MHz
引起振荡频率不稳定的原因有谐振回路的参数随时间、温度和电源电压的变化而变化、晶体管参数的不稳定，以及振荡器负载的变化等。为了得到稳定的振荡频率，除选用高质量的电路原件、采用直流稳压电源以及恒温等措施外，还应提高振荡回路的品质因数
Q值，因为Q值越大，相频特性曲线在f0附近的斜率也越大，选频特性就越好。
4、总体电路设计和仿真分析
4.1组建仿真电路
运用Multisim软件，在电子平台上组建仿真电路，连接如图4.1所示仿真电路
图4.1仿真电路
6
正弦波振荡器设计
4.2仿真的振荡频率和幅度
（2）点击电源开关电路开始进行仿真，双击示波器，显示出如图4.2所示震荡波形。由波形可知振幅有效值大于5V。
图4.2振荡波形
（3）双击频率计，显示如图4.3所示的频率仿真值
图4.3频率仿真值
7