正弦波振荡电路的设计与实践

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1、正弦波振荡电路的设计与实践摘　要：正弦波振荡器用途十分广泛，它是无线电发送设备的心脏，也是各种电子测试仪器的核心部分。本文介绍一种哈特莱型LC正弦波振荡电路的设计原理及其实现。文章首先简要介绍LC振荡器的一般原理，在此基础上，提出了基于变容二极管的振荡电路的设计方案，通过改变变容二极管两端的电压来改变其电容，从而使振荡频率在10～30MHz内可调。经过对实际制作电路的测试，输出信号波形无明显失真，输出信号频率实际可调范围在9.8～27.2MHz，达到了预期的目标。关键词：正弦波；振荡频率；LC振荡电路

2、；频率稳定度。引言正弦波振荡器广泛应用在电子领域的各种电子设备中,与放大器一样,振荡器也是一种能量转换器,不同的是振荡器无需外部激励,就能自动地将直流电源提供的功率转换为指定频率和振幅的交流信号功率输出。在通信方面，正弦波振荡器可以用来产生运载信息的载波和作为接收信号的变频或解调时所需要的本地振荡信号；在医用电疗仪中，用高频加热。在高频振荡电路中使用LC振荡器。1电路的总体设计方案正弦波振荡电路主要由电源电路、谐振电路、缓冲放大电路三部分组成。电源电路输出直流电压，供后续电路使用；谐振电路是由晶体管的

3、放大电路与LC谐振电路的反馈电路组成，生成10～30兆赫兹正弦波振荡波；缓冲电路是介于振荡电路与负载之间，使振荡电路的工作原理不受负载的影响，输出稳定的波形。图1所示的为制作的振荡器电路图。为了使振荡频率为可变，使用可变电容二极管。缓冲器为一种高输入、低输出阻抗的射级跟随器。2正弦波振荡电路组成及其工作原理112.1电源电路电源电路由电源变压器、整流桥、稳压块构成。它的作用是把220V的电源电压变为+12V稳定的直流电压。首先通过电源变压器把220V交流电压变为12V，经整流桥把交流变直流，整流桥有四

4、根接线，对角两个接交流，另外对角两根接直流正负极，然后再通过MC7812稳压块输出+12V电压，其中小电容是用来滤波。图2电源电路的构成2.2振荡电路振荡电路采用了哈特莱型振荡电路，下面首先介绍其工作原理。2.2.1哈特莱振荡电路的原理 图3所示的为哈特莱振荡电路的原理图。图为由晶体管所构成的放大电路，以及由LC所构成的反馈电路所组成的。哈特莱振荡电路如图所示，将线圈分割为L1与L2两个，以满足振荡条件。接下来就是求图3的振荡频率，图3中的L1与L2间的相互电感为M时，其合成的电感量L成为L=L1+L

5、2+2M。如此，其振荡频率f是由谐振频率而定的，故此处频率满足振荡条件，反馈信号的相位必须与信号的相位为相同。假设合成电感量L所发生的电压为e，中间的接点E的左方线圈为L1，右方线圈为L2。此时，L1与L2所发生的电压虽然为同一方向，但是，如果以E点为基准，考虑到L1与L2的电压时，L1所发生的电压相对于所发生的电压e成为逆相。因此，以接点E为基准，电压与为逆相，也即是相位相差180°，而为晶体管放大器的输入信号，与输出信号相位差l80°。结果，相位差合计为360°，使反馈信号成为同相，于是就以振荡电

6、路来工作。2.2.2振荡频率的确定11该振荡电路，振荡频率设计为10M～30MHz，振荡用线圈L是用通过手工缠绕铜丝在磁环而成，然后通过Q表测量为1.45μH。并联所连接的静电容量为使用AM电子调谐所使用的可变电容二极管(varicap)1SVl49，其静电容量值会随着所加入的电压大小而变化。在此，也可以使用相同特性的lSV100。可变电容二极管lSV149的特性如图4所示。由电压-电容量特性(VR对C特性)，可以知道加入逆电压1～9V其电容量变化为500pF～20pF。因此，在LC振荡电路中，按照图

7、5所示在变容二极管串接以680Pf的电容器Cs，当施加在变容二极管上的逆向电压为2V时，其电容量为300pF，合成电容量成为280pF所以谐振频率成为接着，如图(b)所示，将逆向电压VR=9V加在变容二极管上，其合成电容量成为19.4pF。所以a中合成的电容量为中合成电容量为208pF,谐振频率为9.16MHz,b中合成的电容量为20pF,谐振频率为30.0MHz.1SV149变容二极管最大极限值参数（Ta=25℃）11参数符号规格单位逆电压VR15V结温度125℃储藏温度-55～125℃图4可变电容

8、二极管lSV149的特性2.2.3振荡级用的晶体管放大器图6所示为所设计的哈特莱振荡电路。振荡电路的晶体管为使用VHF频带放大用的2SCl906。图7所示的2SC1906的特性。为1000MHz，足够使用。图6哈特莱振荡电路的设计(所使用的晶体管属于也有高达1000MHz的VHF…30M～300MHz频带放大用。若将可变电容器使用电容器代替时，便成为基本的哈特莱电路。参数符号额定值单位11集电极-基极VCBO30V集电极-发射极VCEO19V发射极-基极