压控LC电容三点式振荡器设计及仿真.docx

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1、实验名称：压控LC电容三点式振荡器设计及仿真一、实验目的1、了解和掌握LC电容三点式振荡器电路组成和工作原理。2、了解和掌握压控振荡器电路原理。3、理解电路元件参数对性能指标的影响。4、熟悉电路分析软件的使用。二、实验原理压控振荡器是指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路, 其特性用输出角频率ω0与 输入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表示。图1中,uc为零时的角频率ω0,0称为自由振荡角频率；曲线在ω0,0处的斜率K0称为控制灵敏度。使振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。在通信或测量仪器中，输入控制电压是欲传输或欲测量的信号（调制

2、信号）。人们通常把压控振荡器称为调频器，用以产生调频信号。在自动频率控制环路和锁相环环路中，输入控制电压是误差信号电压，压控振荡器是环路中的一个受控部件。三、设计要求及主要指标1、采用电容三点式西勒振荡回路，实现振荡器正常起振，平稳震荡。2、实现电压控制振荡器频率变化。3、分析静态工作点，振荡回路各参数影响，变容二极管参数。4、震荡频率范围：50MHz到70MHz,控制电压范围3到10V。5、三极管选用MPSH10（特征频率最小为650MH在，最大IC电流50mA，可满足频率范围要求），直流电压源12V，变容二极管选用MV209。四、设计过程整个设计分三个部分，主体为LC振荡电路，在此电

3、路基础上添加压控部分，设计中采用变容二极管MV209来控制振荡器频率，由于负载会对振荡电路的频率产生影响，所以需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。1、LC振荡器设计采用MPSH10三极管，其特征频率=1000MHz。LC振荡器的连接方式有很多，但其原理基本一致，本实验中采用电容三点式西勒振荡电路的连接方式，该振荡电路在克拉泼振荡电路的基础上进行了细微的改良，增加了一个与电感L并联的电容，主要利用其改变频率而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。电路图如下所示：根据振幅起振条件可知，振荡器开环增益，而开环增益与电容组成的反馈网路的反馈系数、负载大小以及放大管静态工作点有关。其中，反馈

4、系数太小会使变小，影响起振；反馈系数太大则会影响回路Q值，而且取值过大也同样会降低，也会停振，所以应选择比较合理的反馈系数，一般取值范围为1/10到4/10，在振荡电路能正常起振的情况下，反馈系数较大，起振时间较短。而静态工作点较高，可提高，容易起振，但不宜过大，否则造成回路有载品质因数过低，影响振荡频率稳定度，一般取值1到5mA。负载阻值不能过小，否则同样造成过低不能起振。根据工程估算法则，振荡器的振荡频率是由谐振回路频率所决定的谐振回路中心频率：其中，Cj是变容二极管的等效电容值，根据设计要求通过计算，假定，则，的取值应在10pF到30pF之间，因此，取8pF，由串联而得，考虑到克拉

5、泼电路中要求取值不能过小，否则会降低，无法起振，并考虑放大管结电容的影响，最后确定各个电容值，如下图所示：2、缓冲器设计在电容三点式振荡电路分析中有，可以看到负载对振荡器的稳定度会造成影响，甚至影响电路能否正常起振。尽管采用改进后的西勒电路能减少这种影响，但为了进一步提高振荡器的振荡稳定性，以及驱动负载能力，需要设计缓冲器来实现与低阻抗的负载相连。如图：3、则整体电路图为：经过适当的调整，使，即可达到振荡频率范围在50MHz到70MHz之间，然后进行仿真，所得结果为：此时的振荡频率大概是69MHz左右。4、压控电压与频率的关系调整的值，使其从3V依次增加到10V，记录所对应的频率，则可画

6、出相应的电压-频率图。压控电压与频率关系控制电压（V）345678910振荡频率（MHz）5055596265676869画出折线图为五、实验总结通过这次实验，更好的掌握了orcad这个软件，同时也巩固了理论课的知识，对理论课上不懂的问题也有了更好的理解，但是预习方面还有待加强。