电容三点式震荡电路

摘要

弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。基于频率稳定度、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本设计采用的是电容三点式振荡器的两种改进型振荡器之一的西勒振荡器。其具有输出波形好、工作频率高、改变电容调节频率时不影响反馈系数等优点，适用于宽波段、频率可调的场合。西勒振荡器由起能量控制作用的放大器、将输出信号送回到输入端的正反馈网络以及决定振荡频率的选频网络组成。但没有输入激励信号，而是由本身的正反馈信号来代替。当振荡器接通电源后，即开始有瞬变电流产生，经不断地对它进行放大、选频、反馈、再放大等多次循环，最终形成自激振荡，把输出信号的一部分再回送到输入端做输入信号，从而就会产生一定频率的正弦波信号输出。西勒振荡器广泛应用于各种电子设备中，特别是在通信系统中起着重要作用。它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接收机的主要部分；各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，其核心部分都离不开正弦波振荡器；并在自动控制装置和医疗设备等许多技术领域也得到了广泛的应用

关键词：电容三点式、西勒电路、mulsitis

1 设计原理

1.1电路选取

不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路称为振荡器。按照产生的波形，振荡器可以分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。按照产生振荡的工作原理，振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。所谓反馈式振荡器，就是利用正反馈原理构成的振荡器，是目前用的最广泛的一类振荡器。所谓负阻式振荡器，就是利用正反馈有负阻特性的器件构成的振荡器，在这种电路中，负阻所起的作用，是将振荡器回路的正阻抵消以维持等幅振荡。反馈式振荡电路，有变压器反馈式振荡电路，电感三点式振荡电路，电容三点式振荡电路和石英晶体振荡电路等。本次设计我们采用的是电容三点式振荡电路，有与电容三点式振荡电路有一些缺陷，通过改进，得到了西勒振荡器。

1.2 电容三点式振荡器

电容三点式振荡器的基本电路如图1-3所示

图1-1电容三点式振荡器

由图可见：与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C

1和C

2

；与基极和集电极

连接的为异性质的电抗元件L，根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。

其工作过程是：振荡器接通电源后，由于电路中的电流从无到有变化，将产生脉动信号，因任一脉冲信号包含有许多不同频率的谐波，因振荡器电路中有一个LC谐振回路，具有选频作用，当LC谐振回路的固有频率与某一谐波频率相等时，电路产生谐振。虽然脉动的信号很微小，通过电路放大及正反馈使振荡幅度不断增大。当增大到一定程度时，导致晶体管进入非线性区域，产生自给偏压，使放大器的放大倍数减小，最后达到平衡，即AF=1，振荡幅度就不再增大了。于是使振荡器只有在某一频率时才能满足振荡条件，于是得到单一频率的振

荡信号输出。该振荡器的振荡频率o

f为：

o f =反馈系数F 为：

12C F C ≈

若要它产生正弦波，必须满足F= 1/2-1/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。一个实际的振荡电路，在F 确定之后，其振幅的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值。但是如静态电流取得太大，振荡管工作范围容易进入饱和区，输出阻抗降低使振荡波形失真，严重时，甚至使振荡器停振。所以在实用中，静态电流值一般I CO =0.5mA-4mA 。

电容三点式振荡器的优点是：1）振荡波形好。2）电路的频率稳定度较高。工作频率可以做得较高，可达到几十MHz 到几百MHz 的甚高频波段范围。

电路的缺点：振荡回路工作频率的改变，若用调C 1或C 2实现时，反馈系数也将改变。使

振荡器的频率稳定度不高。

3 改进型电容三点式电路设计

3.1 电路选择

从以上的讨论，分析不同振荡电路的性能指标及电路复杂程度。

采用西勒振荡电路，因为西勒振荡器的接入系数与克拉泼振荡器的相同，由于改变频率主要通过C4完成的，C4的改变并不影响接入系数p，所以波段内输出较平稳。而且C4改变，频率变化较明显，故西勒振荡器的频率覆盖系数较大，可达1.6~1.8。

3.2 原理图设计

3.2.1 工作原理

1．震荡信号你可以在电感L处加上变压器即可取出

2. 这个振荡电路由电感L与电容C1组成一个震荡电路，同时也是一个滤波器，将直流信号中的正弦波提取出来。由于信号在电路中会衰减，所以需要将信号进行放大补偿，电路中的三极管就是放大用的，震荡信号从图中3处输入三极管，经过放大作用，再输入到C1与L中，补偿掉损失的部分，这样振荡器就可以维持稳定的振幅和频率了。关键元件就是C1，L与三极管T。

3.由于电容有“通交隔直”的作用，C2与C3的作用就是提供交流通路。

放大器电路由晶体三极管V、高频扼流圈ZL、高频旁置电容Ce、集电极旁置电阻R1、基极旁置电阻R2、射极旁置电阻R3组成。放大器可选用如电子管、晶体管等，本设计采用晶体三极管V作为能量控制的放大器。

选频网络用来决定震荡频率，本设计采用LC并联谐振回路，由C1、C2、C3、L、C4组成，要求C1>>C3，C2>>C4。

反馈网络是将输出信号送回到输入端的电容分压式正反馈网络，C2和Cb构成正反馈。

该射极偏置电路让三极管有合适的静态工作点。从稳频的角度出发，应选择fT 较高的晶体管，这样晶体管内部相移相对较小。通常选择fT>3~10f1max。同时希望电流放大倍数β大些，这既容易震荡，也便于减小晶体管和回路之间的耦合。虽然不要求振荡器中的晶体管输出多大功率，但考虑到稳频等因素，晶体管的额定功率也应有足够的余量。晶体管的静态偏置点设置在小电流区，电路应采用自偏压。对于小功率晶体管，集电极静态电流约为1~4mA。如上图 3.1，VB=×VCC,IE=VB-VBE÷R4，IC=β/1+βIE,根据要求三极管工作在