振荡电路模电设计
模电实验-正弦波振荡电路
正弦波振荡电路一、实验要求：1、振荡频率：f0＝500Hz；2、输出电压有效值V0≥8V，且输出幅度可调；3、集成运放采用μA741，稳幅元件采用二极管；4、电容选用标称容量为0.047uF的金属膜电容器，电位器Rw选用47KΩ，二极管并联的电阻选用10kΩ。
二、实验仿真分析：1、设计参数：已知C=0.047uF, R=1/(6.28*500*0.047*10-6 )=6.78K，R1=3.1/2.1*R=10K,Rf=2.1*R1=21K, 取R3=10K, 则R2=Rf-R3/2=16K2、仿真输出波形，设置瞬态分析，仿真时间设为30ms,最大步长为0.01ms,选中skip initial transient solution ,以使电压从0开始起振，分析知振荡幅值没有达到8V，故增大R2，增大得过多，又会出现失真，最会确定R2为18k.且此时振荡频率符合要求。
3、输出电压波形为：C20.047uD1周期为2ms(1) 在Probe 中对输出波形进行傅里叶分析（2）在pspice 中经行傅里叶分析，查看输出文件FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(N01135) DC COMPONENT = 5.709746E-02HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)1 5.000E+02 9.956E+00 1.000E+00 -7.811E+01 0.000E+00 2 1.000E+03 4.473E-02 4.493E-03 -6.870E+01 8.751E+01 3 1.500E+03 2.625E-01 2.637E-02 7.320E+01 3.075E+024 2.000E+03 7.411E-03 7.444E-04 -1.393E-01 3.123E+025 2.500E+03 1.148E-01 1.153E-02 -6.699E+01 3.235E+026 3.000E+03 9.616E-03 9.659E-04 -3.727E+01 4.314E+027 3.500E+03 5.762E-02 5.788E-03 1.366E+02 6.833E+028 4.000E+03 9.774E-04 9.818E-05 6.531E+01 6.902E+02Time0s5ms10ms 15ms 20ms 25ms 30msV(D1:1)-10V-5V0V5V10VFrequency0Hz0.1KHz 0.2KHz 0.3KHz 0.4KHz 0.5KHz 0.6KHz 0.7KHz 0.8KHz 0.9KHz 1.0KHzV(D1:1)0V 2.0V4.0V6.0V8.0V9 4.500E+03 4.233E-02 4.252E-03 -1.666E+01 6.863E+02 TOTAL HARMONIC DISTORTION = 3.002431E+00 PERCENT1、 调节R2为19K ，输出电压V0从无到有，从正弦波直至削顶2、 当二极管D1开路时，输出波形为：C20.047uD1Time0s5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30msV(D2:2)-20V-10V0V10V20V20V10V0V-10V-20V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms V(D2:2)Time6当D2开路时20V10V0V-10V-20V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms V(D1:1)Time可知输出波形为削顶波7、当R3开路时，输出波形为20V10V0V-10V-20V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms V(D2:2)Time仍为正弦波，只是幅值减小而已三、实验体会：本次实验参数的理论值和实际值非常接近，使得调试极为顺利。
用Multisim软件模拟正弦波振荡器电路
正弦波振荡器电路的设计一．设计要求1．要求振荡器的工作频率在30MHZ附近。
2．频率的稳定度为1%—5%。
二．设计原理正弦波振荡器可分为两大类，一类是利用正反馈原理构成的反馈振荡器，它是目前应用最广的一类振荡器。
另一类是负阻振荡器，它是将负阻器件直接连接到谐振回路中，领用负阻器件的负电阻效应去抵消回路中的损耗，从而产生出等幅的自由振荡。
本次实验采用负反馈振荡器产生正弦波。
原理框图如下：1、平衡条件与起振条件（1）振荡的过程当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大→反馈→放大→反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。
随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。
（2）起振条件——为了振荡起来必需满足的条件由振荡的建立过程可知，为了使振荡器能够起振，起振之初反馈电压Uf 与输入电压Ui 在相位上应同相（即为正反馈）；在幅值上应要求Uf ＞Ui ，即：起振条件：2T K F n ψψψπ=+=|()|1T jw KF => (3)平衡条件——为维持等幅振荡所需满足的条件振幅平衡条件：|()|1T jw KF == 相位平衡条件 :2T K F n ψψψπ=+=其中n=0,1,2,3…2、稳定条件振荡器工作时要处于稳定平衡状态，既要振幅稳定，而且相位要稳定。
振幅稳定条件：AF 与Ui 的变化方向相反。
相位稳定条件：相位与频率的变化方向相反三． 设计步骤 1．选定电路形式。
选择电容反馈式的改进型振荡器——克拉泼振荡器。
下图是克拉泼振荡器的交流等效电路。
它是用电感L 和电容C3的串联电路构成，且C3<<C1,C2。
C1C2L1C3.此回路的总电容C 只要由C3决定，因为C1，C2和并联对电路总电容的影响很小。
所以电路的振荡角频率为10311LC LC ωω≈== 反馈系数12C F C = 振荡器频率取32MHZ ，则C3电容取50PF ，电感L1取500nH 。
模电RC正弦波振荡电路课程设计
课程设计课程名称：模拟电子技术A设计名称：RC正弦波振荡电路专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2018年1月5 日XX大学课程设计任务书学生姓名专业班级课程名称模拟电子技术A设计名称RC正弦波振荡电路设计设计周数 1 设计任务主要设计参数⑴振荡频率：500Hz；⑵振荡频率测量值与理论值的相对误差小于；⑶振幅基本稳定，振荡波形对称；⑷电源电压变化在以内时，无明显非线性失真。
设计内容设计要求⑴RC正弦波振荡电路形式有多种，按照设计要求，提出两种设计方案，进行比较后确定选用方案。
⑵用Multisim软件设计电路原理图；②根据电路功能及技术指标要求，计算电路各元件的参数；③对所设计电路进行仿真、调试，使所设计电路能实现设计要求。
④对仿真过程和仿真结果进行分析。
⑤将仿真测得的正弦波频率,输出幅值分别与理论计算值进行比较,分析产生误差的原因。
⑥如果所设计的RC正弦波振荡电路不能起振，一个条件哪个参数？如何调节？（通过仿真验证）⑦如果输出波形失真，应该调节哪个参数？如何调节？（通过仿真验证）主要参考资料[1]华中科技大学电子技术课程组编，康华光主编.电子技术基础.模拟部分.第五版.北京：高等教育出版社，2010[2]华中科技大学电子技术课程组编，康华光主编.电子技术基础.数字部分.第五版.北京：高等教育出版社，2011[3]刘原主编.电路分析基础.北京：电子工业出版社，2011[4]及力主编.Protel 99 SE原理图与PCB设计教程.北京：电子工业出版社，2007[5]（日）稻叶保著，何希才，尤克译.振荡电路的设计与应用.北京：科学出版社，2004学生提交归档文件“课程设计说明书”一本（用word编辑排版打印）要求：内容准确，表述清晰、调理，图文详尽。
注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）。
2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。
模电实验RC正弦波振荡电路
RC 正弦波振荡电路一、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）熟悉RC 有源滤波器的设计方法。
（3）掌握滤波器上、下频率的测试方法，了解滤波器在实际的应用。
二、实验原理振荡电路的振荡频率0f 由相位平衡条件（正反馈的电压与输出电压同相位）决定。
一个正弦波振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件，这个频率就是0f ，这就要求在环路中包含一个具有选频特性的网络，简称选频网络。
它可以用R ，C 元件组成，也可用L ，C 元件组成。
用R ，C 元件组成的选频网络的振荡电路称为RC 振荡电路，又称文氏电桥振荡电路，一般用来产生1Hz~1MHz 范围内的低频信号；而用L ，C 元件组成的选频网络的振荡电路称为LC 振荡电路，一般用来产生1MHz 以上的高频信号。
当放大电路中引入正反馈时，性能就不稳定，会产生自激，从而产生持续的振荡，由直流电变为交流电。
欲使振荡电路能自行建立振荡，就必须满足自身产生振荡的振幅条件和相位条件。
这样，在接通电源后，由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中也包括0f 这样一个频率成分。
这种微弱的信号，经过放大，通过正反馈的选频网络，使输出幅度越来越大，振荡电路自行起振，或者说自激，最后受电路中非线性元件的限制，使振荡幅度自动稳定，趋于稳态平衡，此时3 v A 。
RC 桥式振荡电路由两部分组成，即放大电路和选频网络，如图。
图中，3R ，4R ，p R 构成负反馈支路，调节电位器p R 可以改变负反馈的深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。
1R ，2R ，1C ，2C 组成的串、并联电路构成正反馈支路并兼作选频网络。
两个方向并联二极管1D ，2D 是利用正向电阻的非线性特性实现稳幅的。
要求1D ，2D 采用硅管（温度稳定性好），且特性匹配，这样才能保证输出波形正、负半周对称。
4R 的接入是为了消除二极管非线性的影响，以改善波形失真。
模电课件第6章 正弦波振荡电路
电路演变
RB1 C1 T CE RC C2
+UCC
C e
L1 L2 C
b
自耦变压器
1、电感三点式（哈特莱） 电感三点式（哈特莱） （1）电路组成
+UCC RB1 C1 T RB2 RE Ce RC C2
L1、L2、C——选频回路。 ——选频回路 选频回路。 L2——反馈线圈。 ——反馈线圈 反馈线圈。 C1——隔直电容，防止L2将 ——隔直电容 防止L 隔直电容， b－e短路。 短路。
f0 1 = 2 π RC
(R1=R2=R， C1=C2=C) ，
谐振时： 谐振时： C1
+ +
U1
U U
f 1
1 = 3
C2
R1 R2
Uf
--
Ui
同相比例电路 同相 0° °
Uo
RC串并联电路 RC串并联电路 移相 0° °
Uf
同相 0° °
相位条件
Rf
在f = f0 处 , Uo 与 Uf 同相。 同相。只有一个频率能满 足相位条件（正反馈）， 足相位条件（正反馈）， RC网络产生相移 ϕ =0°。 网络产生相移 °+ Uf C
+
N2 R
uF
+
LF
+
-
(b)振荡回路线圈的接法 (b)振荡回路线圈的接法
(a)分立元件构成的振荡回路 (a)分立元件构成的振荡回路
2、选频网络的作用 ①回路的谐振频率为: 回路的谐振频率为:
ω0 =
1 LC
复习
1 或f 0 = 2π LC 当外加信号频率f=f 产生并联谐振。 ②当外加信号频率f=f0时，产生并联谐振。
模拟电子技术LC正弦波振荡电路
则
u
R1 R1 R2
UZ
t1
R1
R1
U
Ru2 O
Z
UZ
t2
t
当 u = uC = u+ 时，输出
T
T
2
2
又一次跳变， uO = + UZ
O
t
图 9.8.3 UZ
三、振荡周期
uC
电容的充放电规律：
R1 R1 R2
UZ
t
uC (t ) uC (0) uC () e uC ()
运放处于非线性状态
正弦波
（开环或正反馈） 信号发生器
注：正弦波振荡器中运放仍处于线性放大状态。非正弦波
end
例 图示为另一种形式的单门限电压比较器，试求出其门限 电压(阈值电压)VT，画出其电压传输特性。设运放输出的 高、低电平分别为VOH和VOL。
解： 利用叠加原理可得
vp
R2 R1 R2
VREF
R1 R1 R2
vI
理想情况下，输出电压发生跳变
时对应的vP＝vN＝0，即
R2VREF R1vI 0
使电容的充、放电时间常数不
同且可调，即可使矩形波发生器的
占空比可调。
uC
充电时间 T1 放电时间 T2
O
t 占空比 D
uO
T1 T2
O
T
图 9.8.6
图
t 9.8.5
T1 T2
(R RW )C ln(1
(R RW )C ln(1
D T1 R RW T 2R RW
门限电压
VT
模电课程设计---振荡式微型电机三相变流电源的设计
本科生课程设计报告题目：振荡式微型电机三相变流电源的设计物联网工程学院电气工程及其自动化专业学号0701090104模电课程设计报告一、原理与电路设计（一）、振荡式正弦波变流电源1、设计内容：输入直流电压30V ，输出三相交流电压20V ，频率405Hz ，输出电流200mA ，三相电压不对称度2%，频率稳定度101032~--，正弦波失真度1%。
2、设计要求：将输入的交流电转换成直流电，再将直流电转换成对称三相交流电。
3、原理及参数选择微电机驱动电源的基本单元电路如图1所示，集成功率运算放大器AR1和外围元件R1、R2、R3，电容C1构成有源移相器，其频率特性为()R jw 1212.jw 11i o RR U U A+⋅-==∙∙∙（1）其幅频特性为()()C R w RR 1211w A 212+⋅=（2）其相频特性为()C R 12arctan w --=πφ （3）式中，π-为反相输入运算放大器的基本相移；C R w 12arctan 为有源移相器的附加相移。
由式（2）得出有源移相器的对数幅频特性为()()C RR 121lg 20lg 20w lgA 20R w 212+-= （4）图1.有源移相器若取()C R w Rw 120123,2R ===,并代入式（3）、式（4）可得到有源移相器的增益A （w ）=1,这是有源移相器构成正弦波振荡器的幅值平衡条件；相移()12036060180w=+--=ϕ，表明输出电压u o 领先输入电压u i 相位角120，是有源移相器构成正弦波振荡器的相位平衡条件。
根据三相变流电源的技术指标的要求，可调节并确定有源移相器的参数，当Ω=k 49R1，,1002Ω=k R ，Ω=k R 333，pFC 68001=时，在虚拟频率特性图示仪上观测到有源移相器的一组数据为：Hz f 405=，相移120=ϕ，增益()0lg 20=w A 。
将三个图1所示的有源移相器级联，并将AR3的输出端与AR1的输入端连接，形成闭环电路，构成振荡式微型电动机三相变流电源，如图2.所示。
正弦波振荡电路设计实验报告模板
正弦波振荡电路设计实验报告模板一、实验目的1.掌握正弦波振荡电路的基本原理；2.理解RC振荡电路和LC振荡电路的工作原理；3.学习设计正弦波振荡电路及其参数调节方法；4.掌握基本测量仪器的使用和测量方法。
二、实验器材电源、万用表、示波器、电容、电感、电阻、二极管、晶体管等。
三、实验原理1.振荡电路的基本概念振荡电路是指将直流能够转换为交流的电路，它能够自行维持某一稳定的电压或电流波形振荡，并将其输出。
振荡电路一般由一个反馈电路和放大器组成，其中放大器被称为振荡器。
2.RC振荡电路RC振荡电路由一个电容和一个电阻组成，其工作原理是：当电容中的电荷积累到一定程度时，电容极板之间的电压就会达到放大器的门限电压，从而使放大器输出一个脉冲波，使电容充电电过程反转。
之后又会反转到放大器门限电压状态，继续输出脉冲波，如此反复循环，最终产生一定振幅的正弦波。
3.LC振荡电路LC振荡电路由一个电容和一个电感组成，其工作原理是：电感储存着磁能，当电路稳定工作时，电容和电感之间的振荡电流会产生周期性变化的磁场，控制着电感的电磁力线的指向，从而产生电势变化，之后电势会让电容反向充电，这种反向充电循环会一直进行下去，最终形成一定振幅的正弦波输出。
4.放大器的作用放大器是振荡器中的关键器件，它的主要作用是放大振荡电路中产生的正弦波信号。
在RC振荡器中，由于电容和电阻的限制，输出的正弦波信号较弱，需要经过放大器放大后才能被有效的使用；而在LC振荡器中虽然电路振幅比较大，但同样需要放大器过度放大信号以达到要求的输出功率。
四、实验内容1.设计一个RC振荡电路并调整器件参数，测量输出正弦波的频率、幅度和相位差；2.设计一个LC振荡电路并调整器件参数，测量输出正弦波的频率、幅度和相位差；3.比较RC振荡器和LC振荡器的输出波形，分析其差异；4.讨论如何提高振荡电路输出的稳定性和精度。
五、实验步骤1.设计RC振荡电路（以放大器为集成电路为例）；2.按照设计电路图逐一连接电路元件；3.将万用表用于测量电路元件和信号输出端之间的参数（电流、电压、功率、频率等）；4.将示波器连接到电路的信号输出端，调节示波器参数（如扫描速度、触发方式、增益等）；5.调整RC振荡电路中的电容和电阻参数，使输出信号频率、幅度和相位差符合要求；6.重复以上步骤，设计并测试LC振荡电路。
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第一章设计的目的
1.课程设计的目的
设计一函数信号发生器，能输出特定频率（1kHz）的正弦波（两个）、方波和三角波共四种波形，振幅固定，并实现由正弦波（频率可调）→方波→三角波→正弦波的转化。
利用工具：multisim
第二章电路设计总方案及各部分电路工作原理
2.1 电路设计总体方案
函数信号发生器是具有两种或两种以上波形信号输出的信号发生器。
把几种不同类型的基本电路组合在一起就可以构成一个函数发生器。
我的总体设计方案是，由一个RC振荡电路，过零比较电路，积分电路，电压跟随电路和直流稳电路组成。
其工作原理是：首先由RC振荡电路产生一个所需频率的正弦波振荡信号，该正弦信号一部分由电压比较器引出，另一部分由电压跟随器耦合到过零比较电路的输入端，经比较器处理后，将在输出端产生一个相同频率的方波信号，同理，一部分方波信号由电压跟随器引出作为发生器方波信号输出；另一部分继续由跟随器送入下一级积分电路，方波信号被积分电路处理后，在输出端输出一个相同频率的三角波信号，并由跟随器引出作为发生器又一信号输出。
在整个过程中，直流稳压电路作为所有集成运放提供电源。
：
2.2 正弦波发生电路的工作原理
正弦波振荡电路是一种选频网络和正反馈网络的放大电路。
其自震荡的条件是环路增益为1，即AF=1,。
其中A为放大电路的放
大倍数，F为反馈系数。
为了使电璐能够震起来，还应该是环路增益略大于1。
RC振荡电路主要用于产生小于1MHZ的低频信号。
振荡电路是大多数信号发生器电路的核心技术，文氏桥振荡电路为其中的一种，在电路中选择合适的元器件参数，便可得到相应的输出频率和振幅。
经过多次调试，定数据R=1600欧姆，C=100nm, R2=9970欧姆，R2=20000欧姆。
原理图为
这种电路不可实现频率可调，为弥补缺陷，可用下一个电路实现频率或周期可调如下图所示：
2.3 正弦波---方波工作原理
工作原理：电路比较器具有两个阈值，当输入为正弦波是，输入由小变大，又有大变小，发生变化，输出的不是高电平就是低电平，利用稳压二极管的电压钳制作用，输出结果。
如图为原理图：
2.4 方波---三角波工作原理
积分电路主要用于信号的处理，若要向积分器出入方波信号，由于方波的高低电平为恒定值，所以输出电压为三角波。
2.5 三角波---正弦波工作原理
利用同向输入一阶低通滤波器一阶电路实现
第三章仿真电路图及仿真结果3.1 仿真电路图
(1)正弦波产生电路
(2)方波产生电路图
(3)三角波产生电路图
(4)有三角波回到正弦波电路图
3.2 仿真结果及分析
(1)振荡电路产生正玄波仿真结果
(2)产生方波仿真结果
(3)产生三角波仿真结果
(4)产生波仿真结果
第四章总结
1.总结
对于真正的动手做课程设计，不得不说，有些东西不是只有理论知识支撑的，也要亲自实践的动手做，实验过程中，产生了各种各样的问题，在一次又一次的调试和查阅，直到示波器出现正确的波形的过程中，我收获很多，比如说：方波后加微分电路的过程中由于负载的影响作用使得方波稍有瑕疵，在频率调整过程中由于活动电阻器的改变可能使得输出的正弦波失真，甚至可能出现矩形波出现限，在RC串并联端采用多个电阻电容并联的形式，可以实现频率较大范围的调节等等。
通过本次自己动手设计函数发生器，更加深刻和全面的理解了课本上的知识点学以致用，真正增强了自己动手，增加了学习的兴趣，收获很大。
第五章参考文献
1.参考文献
[1]康华光. 电子技术基础（模拟部分）第五版. 高等教育出版社，2005年.
[2]童诗白.模拟电子技术基础（第四版）.高等教育出版社，
[3]赵淑范、王宪伟.电子技术实验与课程设计. 清华大学出版社,2006。