电工电子技术基础知识点详解4-1-4-正弦波振荡电路分析---知识点

1正弦振荡电路分析方法

1、常见正弦振荡电路频率计算

（1）串并联式RC 电路

o 12πf RC

=（2）变压器式LC 电路

f π210≈（3）电感三点式电路C

M L L f )2(π21210++≈（4）电容三点式电路

1210π21

C C C C L f +≈2、正弦波振荡电路的分析方法

（1）观察电路（放大电路、反馈电路、选频电路等）是否完善合理，使电路具有足够大的放大倍数，以满足幅值条件。

（2）用瞬时极性法判断交流通路（对交流而言，U CC 的“+”端电位为零）是否具有正反馈，以满足相位条件。

前言 (1) 1高频压控振荡器设计原理压控振荡器 (2) 1.1工作原理 (2) 1.2变容二极管压控振荡器的基本工作原理 (2) 2高频压控振荡器电路设计 (4) 2.1设计的资料及设备 (4) 2.2变容二极管压控振荡器电路的设计思路 (4) 2.3变容二极管压控振荡器的电路设计 (4) 2.4实验电路的基本参数 (5) 2.5实验电路原理图 (6) 3高频压控振荡器电路的仿真 (7) 3.1M ULTISIM软件简介 (7) 3.2M ULTISIM界面介绍 (8) 3.2.1电路仿真图 (9) 3.2.2压控振荡器的主要技术指标 (9) 3.3典型点的频谱图 (9) 4高频压控振荡器电路实现与分析 (16) 4.1实验电路连接 (16) 4.2实验步骤 (16) 4.3实验注意事项 (18) 4.4硬件测试 (19) 5心得体会 (21) 参考文献 (22)

压控振荡器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，在LC振荡器决定振荡器的LC 回路中，使用电压控制电容器（变容管），可以在一定的频率范围内构成电调谐振荡器。这种包含有压控元件作为频率控制器件的振荡器就称为压控振荡器。它广泛应用与频率调制器、锁相环路以及无线电发射机和接收机中。压控振荡器是锁相环频率合成器的重要组成单元，在很大程度上决定了锁相环的性能。在多种射频工艺中，COMS工艺以高集成度、低成本得到广泛的应用。压控振荡器（VCO）在无线系统和其他必须在一个范围的频率内进行调谐的通信系统中是十分常见的组成部分。许多厂商都提供VCO产品，他们的封装形式和性能水平也是多种多样。现代表面的贴装的射频集成电路（RFIC）VCO继承了近百来工程研究成果。在这段历史当中。VCO技术一直在不断地改进中，产品外形越来越小而相位噪声和调谐线性度越来越好。对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄；RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽，LC压控振荡器居二者之间。压控振荡器可分为环路振荡器和LC振荡器。环路振荡器易于集成，但其相位噪声性能比LC振荡器差。为了使相位噪声满足通信标准的要求，这里对负阻RC压控振荡器进行了分析。

《电子设计基础》课程报告设计题目： RC正弦波振荡器电路设计及仿真学生班级：学生学号：学生姓名：指导教师：时间：成绩：西南xx大学信息工程学院

一.设计题目及要求 RC正弦波振荡器电路设计及仿真，要求：（1）设计完成RC正弦波振荡器电路；（2）仿真出波形，并通过理论分析计算得出频率。二.题目分析与方案选择在通电瞬间电路中瞬间会产生变化的信号且幅值频率都不一样，它们同时进入放大网络被放大，其中必定有我们需要的信号，于是在选频网络的参与下将这个信号谐振出来，进一步送入放大网络被放大，为了防止输出幅值过大所以在电路中还有稳幅网络（如图一中的两个二极管），之后再次通过选频网络送回输入端，经过多次放大稳定的信号就可以不断循环了，由于电路中电容的存在所以高频阻抗很小，即无法实现放大，且高频在放大器中放大倍数较小。三.主要元器件介绍 10nf电容两个；15kΩ电阻一个；10kΩ电阻三个；滑动变阻器一个；2.2k Ω电阻一个；二极管两个；运算放大器；示波器四.电路设计及计算电路震荡频率计算： f=1/2πRC

起振的复制条件：R f/R i>=2 其中R f=R w+R2+R3/R d 由其电路元件特性 R=10KΩ C=10nF 电路产生自激震荡，微弱的信号1/RC 经过放大，通过反馈的选频网络，使输出越来越大，最后经过电路中非线性器件的限制，使震荡幅度稳定了下来，刚开始时A v=1+R f/R i >3。平衡时A v=3，F v=1/3(w=w0=1/RC) 五.仿真及结果分析在multisim中进行仿真，先如图一连接好电路，运行电路，双击示波器，产生波形如下图图2 刚开始运行电路时，输出波形如图2，几乎与X轴平行，没有波形输出。

实验六RC桥式正弦波振荡器一、实验目的 1．研究RC桥式振荡器中RC串、并联网络的选频特性。 2．研究负反馈网络中稳幅环节的稳幅功能。 3．掌握RC桥式振荡器的工作原理及调测技术。二、实验原理 RC桥式振荡器的实验电路如图1所示。图（b）Multisim仿真电路图图1 RC桥式振荡器该电路由三部分组成：作为基本放大器的运放；具有选频功能的正反馈网络；具有稳幅功能的负反馈网络。 1．RC串并联正反馈网络的选频特性。电路结构如图2所示。一般取两电阻值和两电容值分别相等。由分压关系可得正反馈网络的反馈系数表达式： 1

2 RC j R C j R RC j R C j R C j R C j R Z Z Z V V F i F ωωωωωω++ ++=++=+==1111//11// 212 ()()RC j RC j RC j RC RC j RC j RC j RC j RC j RC j R C j RC j RC j R ωωωωωωωωωωωωω++=+-+=++=++++=131 2111112 2 令RC 10= ω，则上式为? ?? ? ??-+=ωωωω0031j F 由上式可得RC 串并联正反馈网络的幅频特性和相频特性的表达式和相应曲线（如图 3和图4所示）。 2 002 31 ? ?? ? ??-+=ωωωωF 3 arctg 0ω ωωωφ--=?F 图4 相频特性曲线图3 幅频特性曲线

3 I I D1D1图5 由特性曲线图可知，当ω＝ω0时，正反馈系数达最大值为1/3，且反馈信号与输入信号同相位，即φF ＝0，满足振荡条件中的相位平衡条件，此时电路产生谐振ω＝ω0＝1/RC 为振荡电路的输出正弦波的角频率，即谐振频率f o 为 RC f o π21 = 当输入信号i V 的角频率低于ω0时，反馈信号的相位超前，相位差φF 为正值；而当输入信号的角频率高于ω0时，反馈信号的相位滞后，相位差φF 为负值。 2、带稳幅环节的负反馈支路由上分析可知，正反馈选频网络在满足相位平衡的条件下，其反馈量为最大，是三分之一。因此为满足幅值平衡条件，这样与负反馈网络组成的负反馈放大器的放大倍数应为三倍。为起振方便应略大于三倍。由于放大器接成同相比例放大器，放大倍数需满足 VF A =1+31 ≥R R f ，故1 R R f ≥2。为此，线路中设置电位器进行调节。为了输出波形不失真且起振容易，在负反馈支路中接入非线性器件来自动调节负反馈量，是非常必要的。方法可以有很多种。有接热敏电阻的，有接场效应管的（压控器件），本实验是利用二极管的非线性特性来实现稳幅的。其稳幅原理可从二极管的伏安特性曲线得到解答。如图5所示。在二极管伏安特性曲线的弯曲部分，具有非线性特性。从图中可以看出，在Q 2点，PN 结的等效动态电阻为22Q di dv r D D d =；而在Q 1 点,PN 结的等效动态电阻为1 1Q di dv r D D d =；显然， 1d r >2d r ；也就是说，当振荡器的输出电压幅度增大时，二极管的等效电阻减少，负反馈量增大，从而抑制输出正弦波幅度的增大，达到稳幅的目的。通过R p 调节负反馈量，将振荡器输出正弦波控制在较小幅度，正弦波的失真度很小，振荡频率接近估算值；反之则失真度增大，且振荡

目录摘要 (2) 1．系统基本方案 (2) 1.1 正弦波振荡电路的选择与论证 (2) 1.2. 运算放大器的选择 (3) 1.3最终的方案选择 (3) 2.正弦波发生器的工作原理 (3) 2.1正弦波振荡电路的组成 (3) 2.1.1 RC选频网络 (3) 2.1.2放大电路 (6) 2.1.3正反馈网络 (6) 2.2产生正弦波振荡的条件 (6) 2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤 (7) 3．系统仿真 (7) 4．结论 (8) 参考文献： (11) 附录 (13)

1KHZ 桥式正弦波震荡器电路的设计与制作摘要本设计的主要电路采用文氏电桥振荡电路。如图1-1文氏桥振荡电路由放大电路和选频网络两部分组成,施加正反馈就产生振荡，振荡频率由RC 网络的频率特性决定。它的起振条件为：，振荡频率为：。运算放大器选用LM741CN,采用非线性元件（如温度系数为负的热敏电阻或JFET ）来自动调节反馈的强弱以维持输出电压的恒定，进而达到自动稳幅的目的，这样便可以保证输出幅度为2Vp-p ；而频率范围的确定是根据式RC f π21 0= 以及题目给出的频率范围来确定电阻R 或电容C 的值，进而使其满足题目的要求。关键词：文氏电桥、振荡频率、LM741CN 1．系统基本方案 1.1 正弦波振荡电路的选择与论证本设计选用文氏电桥振荡电路。

图1 RC 桥式振荡电路这种电路的特点是：它由放大器即运算放大器与具有频率选择性的反馈网络构成，施加正反馈就产生振荡。振荡频率由RC 网络的频率特性决定。它的起振条件为： 12R R f > 。它的振荡频率为：RC f π21 0= 。 1.2. 运算放大器的选择考虑到综合性能和题目要求的关系这里我们选用LM741CN 作为运算放大。 1.3最终的方案选择文氏电桥振荡电路适用的频率范围为几赫兹到几千赫兹，可调范围宽，电路简单易调整，同时波形失真系数为千分之几。很适合我们题目的要求。故采用文氏电桥振荡电路. RC 文氏电桥振荡电路是以RC 选频网络为负载的振荡器. 这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。放大电路由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。而选频网络则由Z1、Z2组成，同时兼做正反馈网络。 2正弦波发生器的工作原理 2.1正弦波振荡电路的组成放大电路选频网络正反馈网络 2.1.1 RC 选频网络

RC正弦波振荡电路 1. 技术指标 1.1 初始条件直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡。 1.2 技术要求设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡 2. 设计方案及其比较 2.1 方案一 RC文氏电桥振荡器：电路结构：放大电路，选频网络，正反馈网络和稳幅环节四个部分。电路如图A所示：图A RC文氏电桥振荡器原理图 1

电路中噪声的电磁干扰就是信号来源，不过此频率信号非常微弱。这就要求振荡器在起振时做增幅振荡，既起振条件是|AF|>1。放大电路保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，本设计采用通用集成运放电路。选频网络兼正反馈网络 RC串并联网络使电路产生单一的频率振荡，本设计要求产生500Hz的正弦波，采用RC串并联选频网络，中心频率f0=500 Hz，ω=1/RC,则f0=1/2πRC，故选取C=0.2uF,故R=1.6K另外还增加了R1和RF负反馈网络，合理的选择R1和RF可以保证环路增益大于一。电压放大倍数A=1+(RF/R1), 因为产生振荡的最小电压放大倍数为3，所以RF>=2R1，通过仿真，我选择R1=5K,RF=20K的滑动电阻。一开始波形失真很严重，当调到35%，就是大约7K时，出现失真很小的正弦波，测得周期为2.16ms，频率F=1000/2.16=463KH,误差较小，基本符合要求。仿真波形如下图B所示图B RC文氏电桥振荡器仿真波形图 2

作用是使输出信号的幅值稳定，本实验采用双向并联二极管作为稳幅电路。利用电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时二极管动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。 2.2 方案二 RC移相振荡器电路结构电：由反向输入比例放大器，电压跟随器，和三节RC相移网络组成。电路如图C所示：图C RC移相振荡器原理图电路原理：放大电路的相移为-180度，利用电压跟随器的阻抗变换作用减小放大电路输入电阻R1对RC相移网络的影响。为了满足相位平衡条件，要求反馈网络的相移为-180度，由RC电路的频率响应可知。一节RC电路的最大相移不超过正负90度，两节也不超过正负180度，而RC高通电路的频率也很低，此时输出电压已接近零，也不能满足振荡电路的相移平衡条件。对于三节RC电路，相移接近正负270度，有可能在一特定频率下满足条件，然后选取合理的器件参数，满足起振条件和振幅平衡条件，电路就会产生振荡。起振条件：由电路的起振条件|AF|>1，经过计算可得|A|=(R2/R1)>=29时，电路产生振荡。本实验取R2=30K,R1=3K。 3

综合设计正弦波振荡器的设计与测试一．实验目的 1．掌握运用Multisim 设计RC 振荡电路的设计方法 2．掌握RC 正弦波振荡器的电路结构及其工作原理 3．熟悉RC 正弦波振荡器的调试方法 4．观察RC 参数对振荡器的影响，学习振荡器频率的测定方法二．实验原理在正弦波振荡电路中，一要反馈信号能够取代输入信号，即电路中必须引入正反馈；二要有外加的选频网络，用以确定振荡频率。正弦波振荡的平衡条件为：.. 1AF = 起振条件为.. ||1A F > 写成模与相角的形式：.. ||1A F = 2A F n πψ+ψ=（n 为整数）电路如图1所示： 1．电路分析 RC 桥式振荡电路由RC 串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC 选频网络形成正反馈电路，决定振荡频率0f 。1R 、f R 形成负反馈回路，决定起振的幅值条件，1D 、2D 是稳幅元件。该电路的振荡频率： 0f =RC π21 ① 起振幅值条件：311 ≥+ =R R A f v ② 式中 d f r R R R //32+= ，d r 为二极管的正向动态电阻 2．电路参数确定（1）根据设计所要求的振荡频率0f ，由式①先确定RC 之积，即 RC= 21f π ③ 为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻i R 和输出电阻o R 的影响，应使

R 满足下列关系式：i R >>R>>o R 一般i R 约为几百千欧以上，而o R 仅为几百欧以下，初步选定R 之后，由式③算出电容C 的值，然后再算出R 取值能否满足振荡频率的要求（2）确定1R 、f R ：电阻1R 、f R 由起振的幅值条件来确定，由式②可知f R ≥21R ，通常取f R =（2.1~2.5）1R ，这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。此外，为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路还应满足直流平衡条件，即： R=1R //f R （3）确定稳幅电路：通常的稳幅方法是利用v A 随输出电压振幅上升而下降的自动调节作用实现稳幅。图1中稳幅电路由两只正反向并联的二极管1D 、2D 和电阻3R 并联组成，利用二极管正向动态电阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真，在二极管两端并联小电阻3R 。实验证明，取3R ≈d r 时，效果最佳。三．实验任务 1．预习要求（1）复习RC 正弦波振荡电路的工作原理。（2）掌握RC 桥式振荡电路参数的确定方法 2．设计任务设计一个RC 正弦波振荡电路。其正弦波输出要求：（1）振荡频率：接近500Hz 或1kHz 左右，振幅稳定，波形对称，无明显非线性失真（2）* 振荡频率：50Hz~1kHz 可调，其余同（1）四．实验报告要求 1．简述电路的工作原理和主要元件的作用 2．电路参数的确定 3．整理实验数据，并与理论值比较，分析误差产生的原因 4．调试中所遇到的问题以及解决方法五．思考题 1．在RC 桥式振荡电路中，若电路不能起振，应调整哪个参数？若输出波形失真应如何调整？ 2．简述图-1中21D D 和的稳幅过程。六．仪器与器件仪器：同实验2 单管器件：集成运算放大器μA741 二极管 1N4001 电阻瓷片电容若干

目录 1 引言 (2) 2 振荡器的原理 (5) 2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5) 2.2 起振条件 (9) 2.3 压控振荡器的数学模型 (10) 3 利用ADS仿真与分析 (11) 3.1 偏置电路的的设计 (12) 3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13) 3.3 压控振荡器的设计 (15) 3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18) 3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23) 4 结论 (24) 致谢 (25) 参考文献 (25)

压控振荡器的设计与仿真 Advanced Design System客户端软件设计电子信息工程（非师范类）专业指导教师摘要：ADS可以进行时域电路仿真，频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计，并可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率。本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计，设计出满足设计目标的系统，具有良好的输出功率，相位噪声性能及震荡频谱线性度。本论文从器件选型开始，通过ADS软件仿真完成了有源器件选型，带通滤波器选型，振荡器拓扑结构确定，可变电容VC特性曲线，瞬态仿真及谐波平衡仿真。实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。关键字：压控振荡器，谐波平衡仿真，ADS 1 引言振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。人们对振荡器的研究未曾停止过。从早期的真空管时代当后期的晶体管时代，无论是理论上还是电路结构和性能上，无论是体积上还是制作成本上无疑都取得了飞跃性的

RC正弦波振荡电路概念：采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC正弦波振荡电路；它试用于低频振荡，产生1MHZ以下的低频信号。电路原理图：电路由放大电路和选频网络组成。放大电路是由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。选频网络由电阻电容串并联组成，同时兼作正反馈网络。电路元件参数：电阻４个（10Ｋ欧2个、4.95K欧、10K欧各一个）、电容２个10ｎＦ、LM358集成块一个、直流电源+12V、-12V。 RC串并联选频网络 RC串并联选频网络如下图（a）所示，它在正弦波振荡电路中既为选频网络，又为正反馈网络，所以其输入电压为，输出电压为。当信号频率足够低时，，因而网络的简化电路及其电压

和电流的向量如图(b)所示。超前，当频率趋于零时，相位超前趋近于+900，且趋近于零。当信号频率足够高时，，因而网络的简化电路及其电压和电流的向量如图（c）所示。滞后，当频率趋近于无穷大时，相位滞后趋近于-900，且趋近于零。当信号频率从零逐渐变化到无穷大时，的相位将从+900逐渐变化到-900。因此，对于RC串并联选频网络，必定存在一个频率f0，当f=f0时，=同相。通过计算可求出RC串并联选频网络的频率特性，如下图所示，其谐振频率。

RC桥式正弦波振荡电路：，从幅频特性曲线可得，因为正弦波振荡器的起振条件是当f=f0时，F=1/3，所以当A>3时，即RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数略大于3的正反馈放大器时，就可构成正弦波振荡器。从理论上讲，任何满足放大倍数要求的放大电路与RC串并联选频网络都可组成正弦波振荡电路；但是，实际上，所选用的放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻，以减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络。因此，通常选用引入电压串联负反馈的放大电路，如同相比例运算电路。由RC串并联选频网络和同相比例运算电路所构成的RC桥式正弦波振荡电路如图所示。正反馈网络的反馈电压是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电压放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件

压控振荡器（VCO 一应用范围用于各种发射机载波源、扩频通讯载波源或作为混频器本振源。二基本工作原理利用变容管结电容Cj 随反向偏置电压VT 变化而变化的特点（VT=OV 时Cj 是最大值，一般变容管VT 落在2V-8V 压间，Cj 呈线性变化，VT 在8-10V 则一般为非线性变化，如图1 所示，VT 在10-20V 时，非线性十分明显），结合低噪声振荡电路设计制作成为振荡器，当改变变容管的控制电压，振荡器振荡频率随之改变，这样的振荡器称作压控振荡器（VCO 。压控振荡器的调谐电压 VT 要针对所要求的产品类别及典型应用环境（例如用户提供调谐要求，在锁相环使用中泵源提供的输出控制电压范围等）来选择或设计，不同的压控振荡器，对调谐电压VT 有不同的要求，一般而言，对调谐线性有较高要求者， VT 选在1-10V ，对宽频带调谐时，VT 则多选择1-20V 或1-24V 。图1为变容二极管的V — C 特性曲线。图1变容二极管的V — C 特性曲线三压控振荡器的基本参数 1工作频率：规定调谐电压范围内的频率范围称作工作频率，通常单位为“ MHZ 或 “GHz 。 2输出功率：在工作频段内输出功率标称值，用 Po 表示。通常单位为“ dBmW 。 3输出功率平稳度：指在输出振荡频率范围内，功率波动最大值，用△ P 表示，通常单位为“ dBmW 。 4调谐灵敏度：定义为调谐电压每变化1V 时，引起振荡频率的变化量，用 MHz/ △ VT 表示，在线性区，灵敏度最咼，在非线性区灵敏度降低。 5谐波抑制：定义在测试频点，二次谐波抑制 =10Log （P 基波/P 谐波）（dBmw ）。 6推频系数：定义为供电电压每变化1V 时，引起的测试频点振荡频率的变化量，用 MHz/V 表示。 7相位噪声：可以表述为，由于寄生寄相引起的杂散噪声频谱，在偏移主振 f0为fm 的带内，各杂散能量的总和按fin 平均值+15f0点频谱能量之比，单位为dBC/Hz 相位噪声特点是频谱能量集中在f0附近，因此fm 越小，相噪测量值就越大，目前测量相噪选定 WV) 0 8 10

三点式正弦波振荡器一、实验目的 1、掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。 2、通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。 3、研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。二、实验内容 1、熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2、进行LC振荡器波段工作研究。 3、研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。 4、测试LC振荡器的频率稳定度。三、实验仪器 1、模块3 1块 2、频率计模块1块 3、双踪示波器1台 4、万用表1块四、基本原理将开关S1 的1 拨下2 拨上，S2 全部断开，由晶体管N1 和C3、C10、C11、C4、CC1、L1 构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI 可用来改变振荡频率。

振荡器的频率约为4.5MHz（计算振荡频率可调范围）振荡电路反馈系数振荡器输出通过耦合电容C5（10P）加到由N2组成的射极跟随器的输入端，因C5容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。射随器输出信号经N3调谐放大，再经变压器耦合从P1输出。五、实验步骤 1、根据图5-1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。 2、研究振荡器静态工作点对振荡幅度的影响。 1）将开关S1拨为“01”，S2拨为“00”，构成LC振荡器。 2）改变上偏置电位器W1，记下N1发射极电流Ieo(=Ve/R11 ，R11=1K)（将万用表红表笔接TP2，黑表笔接地测量VE），并用示波测量对应点TP4的振荡幅度VP-P，填于表5-1中，分析输出振荡电压和振荡管静态工作点的关系。表5-1 分析思路：静态电流ICQ会影响晶体管跨导gm，而放大倍数和gm是有关系的。在饱和状态下（ICQ过大），管子电压增益AV会下降，一般取ICQ=（1~5mA）为宜。 3、测量振荡器输出频率范围将频率计接于P1处，改变CC1，用示波器从TP8观察波形及输出频率的变化情况，记录最高频六、实验报告

实验五RC正弦波振荡器一．实验目的 1.学习文氏桥振荡器的电路结构和工作原理。 2.学习振荡电路的调整与测量振荡频率的方法。二．电路原理简述从电路结构上看，正弦波振荡器实质上是一个没有输入信号，但带有选频网络的正反馈放大器。它由选频网络和放大器两部分组成，选频网络由R、C串并联组成，故振荡电路称为RC振荡器，它可产生lHz--1MHz的低频信号。根据RC 电路的不同，可分为RC移项、RC串并联网络、双T选频网络等振荡器。 RC串并联网络(文氏桥)振荡器电路形式如图5—1所示。其原理为：图中的RC选频电路，若把Ui看成输入电压，把Uo看成输出电压，则只有当f=fo=1/2∏RC，Uo和Ui才能同相位。且在有效值上Uo=3Ui，对该振荡器电路而言．当电路满足振荡频率f=fo=1/2∏RC，且放大电路的放大倍数︳Au ︳>3时，就能产生一个稳定的正弦波电压Uo。图5—1 RC串并联网络振荡器原理图本实验采用两极共射极带负反馈放大器组成RC正弦波振荡器，实验电路如图5-2。电路特点：改变RC则可很方便的改变振荡频率，由于采用两级放大及引入负反馈电路，所以能很容易得到较好的正弦波振荡波形。

其中：R F1=1kΩ，R W=150kΩ，增加Rf3=1kΩ,C2=C3=0.47μF，C7=C8=0.01μF，C1=10μF/25V，C E1= C E2=47μF/25V，R E1’=R E2’=10Ω，R F2=51Ω，R C1’=R E1”=120Ω，R C2=R S= R E2”=470 Ω，R B22=1kΩ，R B21=1.5kΩ，R B1=10kΩ，T1=T2=9013，外接电阻R=2kΩ，电容C=0.01μF，三．实验设备名称数量型号 1．直流稳压电源 1台 0～30V可调 2．低频信号发生器1台 3．示波器 1台 4．晶体管毫伏表 1只 5．万用表 1只 6．反馈放大电路模块 1块 ST2002 四. 实验内容与步骤 1. RC振荡电路的调整 1）按照图5-2电路原理，选用“ST2002反馈放大电路”模块，熟悉元件安装位置，开始接线,此电路中D和0V两点不要连接，检查连接的实验电路确保无误后，在稳压电源输出为12V的前提下对实验电路供电。 2）在A，B断开（无负反馈）情况下，调整放大器静态工作点，使其Vc1=8V左右，工作点调好后断开电源然后将A，B短接（引入负反馈），按照电路原理图接上R、C电阻和电容（选频网络），连接F,I两点，组成文氏振荡器。 3）用示波器观察输出波形，若无振荡波形可调节R F1，直至输出为稳定不失真的正弦波为止。文氏振荡器的振荡频率f，满足下式fo =1/2∏RC 2.测量振荡频率及输出电压，在在E端用示波器观察输出的正弦波波形。然后用交流毫伏表测出输出电压V O 示波器上读出振荡频率的周期填入表5—1中，并与计算值相比较。 3.测量负反馈放大电路的放大倍数A vf。

实验二压控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、实验准备 1、学习LC 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。 2、学习压控振荡器的工作原理。 3、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。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，平稳振荡。 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、振荡频率范围：50MHz~70MHz，控制电压范围3~10V。 5、三极管选用MPSH10（特征频率最小为650MHz，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、设计步骤 1、整体电路的设计框图

整个设计分三个部分，主体为LC 振荡电路，在此电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。 2、LC 振荡器设计首先应选取满足设计要求的放大管，本设计中采用MPSH10 三极管，其特征频率f T=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：

广州大学学生实验报告院（系）名称物理与信息工程系班别姓名专业名称学号实验课程名称模拟电路实验实验项目名称 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器实验时间实验地点实验成绩指导老师签名【实验目的】 1.进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件。 2.学会测量、调试振荡器。【实验原理】从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器，一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器电路型式如图6－1所示。振荡频率 RC 21 f O π= 起振条件 |A &|＞3 电路特点：可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。图6－1 RC 串并联网络振荡器原理图注：本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC 正弦波振荡器。【实验仪器与材料】模拟电路实验箱双踪示波器函数信号发生器交流毫伏表万用电表连接线若干

【实验内容及步骤】 1.RC 串并联选频网络振荡器（1）按图6－2组接线路图6－2 RC 串并联选频网络振荡器（2）接通RC 串并联网络，调节R f 并使电路起振，用示波器观测输出电压u O 波形，再细调节R f ，使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数，即，测量振荡频率，周期并与计算值进行比较。（3）断开RC 串并联网络，保持R f 不变，测量放大器静态工作点，电压放大倍数。（4）断开RC 串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。（输入小信号：f=1KHz,峰峰值为100mV 正弦波）用毫伏表测量u i 、u 0 就可以计算出电路的放大倍数。（5）改变R 或C 值，观察振荡频率变化情况。将RC 串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC 串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V ），频率由低到高变化，RC 串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC 串并联网络的输出将达最大值（约1V 左右）。且输入、输出同相位，此时信号源频率为 2πRC 1 f f ο== 【实验数据整理与归纳】（1）静态工作点测量 U B （V ） U E （V ） U C (V) 第一级 2.48 2.96 4.66 第二级 0.84 11.51 1.01 （2）电压放大倍数测量： u i (mV) u o (V) Av 788 2.80 3.60

分类号密级基于Multisim11的压控振荡电路仿真设计所在学院机械与电气工程学院专业电气工程及其自动化班级姓名学号指导老师年月日诚信承诺

我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《基于Multisim11的压控振荡电路仿真设计》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）：年月日

摘要 Multisim是美国国家仪器有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于初级的模拟及数字电路板的设计工作，Multisim不仅具有丰富的仿真分析能力，而且还包含了电路原理图的图形输入及电路硬件描述语言的输入方式。有了Multisim软件就相当于有了一个电子实验室，可以非常方便的从事各种电路设计及仿真分析工作。随着无线通信技术的快速发展，使得市场对压控振荡电路产生了巨大的需求。压控振荡器是通过调节可变电阻或电容可以改变波形的振荡频率，一般是通过人工来调节的。而在自动控制场合往往要求能自动地调节振荡频率。常见的情况是给出一个控制电压，要求输出波形的振荡频率与控制电压成正比。这种电路称为压控振荡器。本次设计的内容是基于Multisim11的压控振荡电路仿真设计，阐述了压控振荡器的电路原理以及组成结构。本次设计是采用集成运算放大器741芯片组成的滞回电压比较器和反向积分电路，利用二极管1N4148相当于电子开关的功能，控制电容的充放电时间，构成的压控振荡电路，从而实现输入电压对输出频率变化的控制。只要改变输入端的电压，就可以改变输出端的输出频率。并在电路设计与仿真平台Multisim11仿真环境中创建集成压控振荡器电路模块，进而使用Multisim仿真工具对其进行仿真从而达到设计的目的和要求。关键词：Multisim，压控振荡器，1N4148

LC正弦波振荡电路详解 LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的，只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。一、LC谐振回路的频率特性 LC正弦波振荡电路中的选频网络采用LC并联网络，如图所示。图(a)为理想电路，无损耗，谐振频率为（推导过程如下）公式推导过程：电路导纳为令式中虚部为零，就可求出谐振角频率式中Q为品质因数当Q>>1时，，所以谐振频率将上式代入，得出

当f=f0时，电抗当Q>>1时，，代入，整理可得在信号频率较低时，电容的容抗() 很大，网络呈感性；在信号频率较高时，电感的感抗()很大，网络呈容性；只有当f=f0时，网络才呈纯阻性，且阻抗最大。这时电路产生电流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。实际的LC并联网络总是有损耗的，各种损耗等效成电阻R，如图(b)所示。电路的导纳为回路的品质因数（推导过程如下）公式推导过程：电路导纳为令式中虚部为零，就可求出谐振角频率式中Q为品质因数

当Q>>1时，，所以谐振频率将上式代入，得出当f=f0时，电抗当Q>>1时，，代入，整理可得上式表明，选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数值愈大，品质因数愈大，将使得选频特性愈好。当f=f0时，电抗（推导过程如下）

实验六 RC 正弦波振荡器的设计及调试一、实验目的 1、进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件； 2、学会测量、调试振荡器。二、实验原理从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大电路。若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器，一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。 1、RC 移相振荡器电路型式如图8.1所示，选择R ＞＞R i 。振荡频率：O f =起振条件：放大电路A 的电压放大倍数｜A ｜＞29 电路特点：简便，但选频作用差，振幅不稳，频率调节不便，一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。频率范围：几Hz ～数十kHz 。 2、RC 串并联网络（文氏桥）振荡器电路型式如图8.2所示。振荡频率：12O f RC p = 起振条件：|A |＞3 电路特点：可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。三、实验条件 1、12V 直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器图8.1 RC 移相振荡器原理图图8.2 RC 串并联网络振荡器原理图

4、频率计 5、直流电压表 6、3DG12×2或9013×2，电阻、电容、电位器等四、实验内容 1、RC串并联选频网络振荡器 2、双T选频网络振荡器 3、RC移相式振荡器的组装与调试五、实验步骤 1、RC串并联选频网络振荡器（1）按图8.4组接线路；（2）接通12V电源，调节电阻，使得Vce1=7-8V， Vce2=4V左右。用示波器观察图8.4 RC串并联选频网络振荡器有无振荡输出。若无输出或振荡器输出波形失真，则调节Rf以改变负反馈量至波形不失真。并测量电压放大倍数及电路静态工作点。（3）观察负反馈强弱对振荡器输出波形的影响。逐渐改变负反馈量，观察负反馈强弱程度对输出波形的影响，并同时记录观察到的波形变化情况及相应的Rf值。（4）改变R（10KΩ）值，观察振荡频率变化情况；（5）RC串并联网络幅频特性的观察。将RC串并联网络与放大电路断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC

实验六——正弦波振荡器发生器实验报告一，实验目的（1）学习运算放大器在对信号处理，变换和产生等方面的应用，为综合应用奠定基础。（2）学习用集成运算放大器组成波形发生器的工作原理。二，实验原理波形的产生是集成运算放大器的非线性应用之一。常见的波形发生器有正弦波发生器、方波发生器、三角波发生器和锯齿波发生器，每一种波形的产生方法都不是唯一的。 RC正弦波振荡器。 RC桥式震荡电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。电路如图所示，选频网络由R,C元件组成，一般用来产生1Hz~1MHz的低频信号，在放大电路中引入正反馈时，会产生自激，从而产生持续振荡，由直流电变为交流电。若图中R1=R2=R，C1=C2=C，则电路的振荡频率为f0=1/2πRC。为使电路起振要求电压放大倍数Av满足Av=1+（RP+R4）/R3>3→Rp+R4>2R3。三，实验内容（1）用示波器观察Vo、Vc处的波形，记录波形并比较他们之间的相位关系。（2）用示波器测量Vo，Vc处波形的幅值和频率

（3）调节可变电阻Rp，用示波器观察输出电压Vp的变化情况。（4）当T1=T2时，测量电阻Rp的大小，将理论值与实测值进行比较。四，实验器材（1）双路直流稳压电源一台（2）函数信号发生器一台（3）示波器一台（4）万用表一台（5）集成运算放大器两片（6）电阻，电容，二极管，稳压管若干。（7）模拟电路试验箱一台。五，实验步骤 RC正弦波振荡器。 1）按图示连接号电路，检查无误后，接通±12V直流电源。 2）用示波器观察有无正弦波输出。 3）调节可变电阻Rp，使输出波形从无到有直至失真，绘制输出波形Vo，记录临界起振、正弦波输出及出现失真情况下的Rp值。 4）调节可变电阻Rp，分别测量以上三种情况下，输出电压vo和反馈电压vf的值并将结果记录到表3.4.2中，分析负反馈强弱对起振条件和输出波形的影响。 5）测量当R1=R2=10kΩ，C1=C2=0.01μF和R1=R2=10kΩ，C1=C2=0.02μF 两种情况下。输出波形的幅值和频率，计入表3.4.3中，并与理论值比较。 6）断开二极管D1，D2，重复步骤3）的内容，并将结果与步骤3）的结果进行比较。六，实验数据及结果分析 RC正弦波振荡器 1）正弦波输出如图

2003年全国大学生电子设计大赛设计报告设计者：李永彬王萍宋均雷赛前辅导老师：姚福安万鹏单位：山东大学控制科学与工程学院邮编：250061 A题电压控制LC正弦波振荡器摘要本系统由LC振荡电路、高频放大电路、采样保持电路、三位半电压显示模块、CPLD控制模块及四位LED显示模块等构成。本设计的特色在于应用变容二极管实现了压控变频及应用可编程逻辑器件实现了频率测量。 Abstract This system includes LC frequency generator, the sampling-holding circuit, controlled by the CPLD. This can realize that the function that change the frequency step by step. To display the outcome, the model applied in. 1. 方案论证及实现根据压控LC震荡器题目的要求，提出以下两种方案：

1.方案一：变压器反馈式LC振荡器变压器反馈式LC震荡电路要使用变压器，其体积和重量都比较大。而且，变压器的铁芯容易产生电磁干扰。 2.方案二：电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路电路反馈电压取自电感，而电感对高次谐波的阻抗较大，不能将高次谐波滤掉，因此输出波形中含有较多的高次谐波分量，波形较差，而且频率稳定度不高 3.方案三：电容三点式震荡电路电容三点式振荡器的电路反馈电压取自电容，其对高次谐波的阻抗较较小，因此反馈电压中的高次谐波分量较小，波形较好。为达到题目要求实现压控，可采用变容二极管组成电容三点式振荡器。由于制版条件有限，不可能有效克服分布参数干扰的影响，但此方案仍为实现题目

实验六--- 正弦波振荡器发生器实验报告一，实验目的 (1)学习运算放大器在对信号处理，变换和产生等方面的应用，为综合应用奠定基础。 (2)学习用集成运算放大器组成波形发生器的工作原理。二，实验原理波形的产生是集成运算放大器的非线性应用之一。常见的波形发生器有正弦波发生器、方波发生器、三角波发生器和锯齿波发生器，每一种波形的产生方法都不是唯一的。 RC正弦波振荡器。 RC桥式震荡电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。电路如图所示，选频网络由R,C元件组成，一般用来产生1Hz~1MHz的低频信号，在放大电路中引入正反馈时，会产生自激，从而产生持续振荡，由直流电变为交流电。若图中R1=R2=R 3= C2=C则电路的振荡频率为f0=1/2 n RC为使电路起振要求电压放大倍数Av满足Av=1+ ( RP+R4 /R3>3—Rp+R4>2R3 三，实验内容 (1) 用示波器观察Vo、Vc处的波形，记录波形并比较他们之间的相位关系 (2) 用示波器测量Vo, Vc处波形的幅值和频率（3）调节可变电阻Rp,用示波器观察输出电压Vp的变化情况。

（4）当T仁T2时，测量电阻Rp的大小，将理论值与实测值进行比较四,实验器材 1）双路直流稳压电源一台 2）函数信号发生器一台 3）示波器一台 4）万用表一台 5）集成运算放大器两片 6）电阻，电容，二极管，稳压管若干 7）模拟电路试验箱一台。五，实验步骤 RC正弦波振荡器。 1）按图示连接号电路，检查无误后，接通土12V直流电源。 2）用示波器观察有无正弦波输出。 3）调节可变电阻Rp,使输出波形从无到有直至失真，绘制输出波形Vo,记录临界起振、正弦波输出及出现失真情况下的Rp值。 4）调节可变电阻Rp,分别测量以上三种情况下，输出电压vo和反馈电压vf的值并将结果记录到表3.4.2中，分析负反馈强弱对起振条件和输出波形的影响。 5）测量当R仁R2=10Q, 3= C2=0.0V F 和R仁R2=10Q, 3=。2=0.0卬F 两种情况下。输出波形的幅值和频率，计入表3.4.3中，并与理论值比较。 6）断开二极管D1, D2,重复步骤3）的内容，并将结果与步骤3）的结果进行比较。六,实验数据及结果分析 RC正弦波振荡器 1 ）正弦波输出如图