【正文】 由振蕩器諧振頻率計算公式 ： W=（ LC） 根據(jù)設(shè)計指標， f=6MHz 分配合適的電容和電感。因振蕩回路兩串聯(lián)電容的三個端點與振蕩管三個 管腳分別相接而得名。 三點式振蕩器 三點式振蕩器的基本工作原理 三點式 電容振蕩器是自激振蕩器的一種。需要指出的是，在實際電路中，由于 Y?和 F? 都很小，所以可以認為振蕩頻率主要由并聯(lián)諧振回路的諧振頻率所決定。反之，若外界因素去掉后，相當于在 YF?? 的基礎(chǔ)上引入了一個 YF??? 增量，調(diào)整過程與上述過程相反，則可返回原振蕩頻率 c? 的狀態(tài)。但是新的穩(wěn)定平衡點 ccc ??? ???? 畢竟還是偏離原來的平衡點。振蕩頻率的增加，必然使得并聯(lián)諧振回路的相移 Z? 減小，即引入 Z??? 的變化。 Z?YF?YF?YF??YF??0? c? c??c?? ? 11 若由于外界某種因素使振蕩器相位發(fā)生了變化，例如由 YF? 增大到 YF?? ，即產(chǎn)生了一個增量 YF?? ，從而破壞了原來工作于 c? 時的平衡條件。在一般情況下， 0?YF? ，為了滿足相位平衡條件，諧振 回路必須提供數(shù)值相同但異號的相移 [11]。在相位平衡時，根據(jù)式（ 111）有 YFFYZ ???? ????? )( （取 n=0） （ 115） 為了表示出平衡點，將縱坐標也用與 Z? 等值的 YF?? 來標度。因此相位穩(wěn)定條件和頻率穩(wěn)定條件實質(zhì)上是一回事。 相位平衡的穩(wěn)定條件 相位平衡的穩(wěn)定條件是指相位平衡條件遭到破壞時，電路本身能重新建立起相位平衡點的條件。對于圖 33（ a）所示無需外加激勵就能起振的特性稱為軟自激。這種振蕩器不能自行起振，除非在起振時外加一個較大的激勵信號，使振幅超過 B 點，電路才能自動進入 Q 點。其中平衡點 Q 滿足振幅穩(wěn)定條件，而平衡點 B不滿足穩(wěn)定條件，因為當振蕩幅度稍大于 UomB時，則 A1/F，即 AF1，成為增幅振蕩，振幅越來越大。這時 A隨 Uom的變化特性不是單調(diào)下降，而是先隨 Uom的增大而上升，達到最大值后，又 Uom的增大而下降。 并非所有的平衡點都是穩(wěn)定的。因此 Q 點是穩(wěn)定平衡點。 假定由于某種因素使振幅增大超過了 UomQ，由圖可見此時 A1/F，即出現(xiàn) AF1的情況，于是振幅就自動衰減而回到 UomQ。圖 33（ a）中， Q 點就是振蕩器的振幅平衡點，因為在這個點上， A=1/F，即滿足 AF=1 的平衡條件 [14]。反饋系數(shù)則僅取決于外電路參數(shù)，一般由線性元件組成，所以反饋系數(shù) F（或 1/F）為一常數(shù)。那么這一點是不是穩(wěn)定的平衡點呢？那就要看在此點附近振幅發(fā)生變化時，是否具有自動恢復(fù)到原平衡狀態(tài)的能力。為了說明振幅穩(wěn)定條件 9 的物理 概念，在圖 33（ a）中分別畫出反饋型振蕩器的放大器電壓增益 A 和反饋系數(shù)的倒數(shù) 1/F 隨振幅 Uom的關(guān)系。 振幅穩(wěn)定條件 在平衡條件的討論中我們曾經(jīng)指出，放大倍數(shù)是振幅 Uom的非線性函數(shù)，且起振時，電壓增益為 A0，隨著 Uom的增大， A逐漸減小。如果通過放大和反饋的不斷循環(huán)， 振 蕩器越來越偏離原來的平衡狀態(tài) ，從而導(dǎo)致振蕩器停振或突變到新的平衡狀態(tài)，則表明原來的平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的 [13]。所以當要求輸出波形非線性失真很小時，應(yīng)使 A0F的值稍大于 1。顯然， A0F 越大于 1，振蕩器越容易起振，并且振蕩幅度也較大。 綜上所述，為了確保振蕩器能夠起振， 設(shè)計的電路參數(shù)必須滿足 A0F1 的條件。但可利用式（ 112）和（ 113）來推斷振蕩器能否產(chǎn)生自激振蕩。 式（ 112）和（ 113） 分別 稱為振蕩器起振的相位條件和振幅條件 。 8 起振條件 式（ 12）是維持振蕩的平衡條件，是針對振蕩器進入穩(wěn)態(tài)而言的。若要保持相位平衡條件，只有回路工作于失諧狀態(tài)以產(chǎn)生一個 Z? 。 當振蕩器的頻率較高時， 1cI? 總是滯后 iU? ，即 0?Y? 。式（ 110）和（ 111）就是用電路參數(shù)表示的振幅平衡條件和相位平衡條件。 由式（ 17）可知，當振幅增大進入非線性工作狀態(tài)后，通角 0180?? ，故 A 下降，直到 1?FA?? 達到平衡狀態(tài)。由圖 32 可得放大器開環(huán)電壓平均增益表示式為： impcmi URIUUA o 1?? （ 15） 式中， oU 為負載諧振回路上的基波電壓， pR 為諧振回路諧振電阻。 振蕩器處于平衡狀態(tài)時，放大器進入了非線性區(qū)。因為振蕩器處于平衡狀態(tài)時，放大器已經(jīng)不工作在甲類狀態(tài)，而工作在非線性的甲乙類、乙類或丙類狀態(tài)，所以這時放大器已經(jīng)不能用小信號甲類狀態(tài)的增益來表示了。平衡條件是研究振蕩器的理論基礎(chǔ)，利用振幅平衡條件可以確定振蕩幅度，利用相位平衡條件可以確定振蕩頻率 [10]。 式（ 12）又可分別寫為： 1?AF （ 13） ??? nFA 2?? n=0， 1， 2，? （ 14） 式（ 13）和（ 14）分別稱為反饋振蕩器的振幅平衡條件和相位平衡條件。 平衡條件 振蕩建立起來之后，振蕩幅度會無限制地增長下去嗎？不會的，因為隨著振蕩幅度的增長，放大器的動態(tài)范圍就會 延伸到非線性區(qū)，放大器的增益將隨之下降，振蕩幅度越大，增益下降越多，最后當反饋電壓正好等于原輸入電壓時，振蕩幅度不再增大而進入平衡狀態(tài)。被放大后的某一頻率分量經(jīng)反饋加到輸入端，幅度得到增大。那么，振蕩的產(chǎn)生是否就需要在開始的一瞬間外加一個輸入信號 iU? ，等到產(chǎn)生了輸出信號 oU? ，又反饋一部分回來，再把輸入信號拿走呢？實際上，在電源接通振蕩器時 ，電路內(nèi)必然會存在微弱的電擾動，如晶體管電流的突增、電路中的熱噪聲等等，這些電擾就構(gòu)成原始的輸入信號。選頻網(wǎng)絡(luò)可與放大器相結(jié)合構(gòu)成選頻放大器，也可與選頻網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合構(gòu)成選頻反饋網(wǎng)絡(luò) [8]。若此時除去外加信號，將開關(guān)由 1 端轉(zhuǎn)接到 2 端，使放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)，那么，在沒有外加信號的情況下，輸出端仍可維持 5 一定幅度的電壓 oU? 輸出，從而實現(xiàn)了自激振蕩的目的。這種電路由兩部分組成，一是放大電路， 二是反饋網(wǎng)絡(luò) ，圖 31 所示為反饋振蕩器構(gòu)成方框圖及相應(yīng)電路 【 13】 。 它有很多用途 .在無線電廣播和通信設(shè)備中產(chǎn)生電磁波 .在微機中產(chǎn)生時鐘信號 .在穩(wěn)壓電路中產(chǎn)生高頻交流電。過低電平點是雜音引入點，過高電平點又將引起過載從而使放大部件出現(xiàn)不 能容忍的非線性失真。能夠完成從直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)化，這樣的裝置就可以稱為 “ 振蕩器 ” 。一般分為正反饋和負阻型兩種 [7]。 振蕩器簡單地說就是一個頻率源，用來產(chǎn)生高、中、低頻信號，一般用在鎖相環(huán)中，振蕩器在無線電廣播 ,衛(wèi)星通信、電視機、開關(guān)電源、收音機等電子設(shè)備中都要用到 [6]。能將直流電轉(zhuǎn)換為具有一定 頻率 交流電信號輸出的電子電路或裝置 [9]。 振蕩器是用來產(chǎn)生重復(fù)電子訊號（通常是正弦波或方波）的電子元件。 4 3 正弦波振蕩器 振蕩器 的簡介 振蕩器是一種能自動地將直流電源能量轉(zhuǎn)換為一定波形的交變振蕩信號能量的轉(zhuǎn)換電路 [6]。 通過一個工具鏈 ， 無縫地集成電路設(shè)計和虛擬測試 。 通過交互式 SPICE 仿真 ， 迅速了解電路行為 。 PCB 的設(shè)計及制作：產(chǎn)品級版圖的設(shè)計及制作。 要觀察仿真的 結(jié)果，你可以有多種選擇：時域，頻域， XY 圖，對數(shù)坐標， 比特誤碼率 ，眼圖和功率譜。使學(xué)生學(xué)的更快并且掌握的更多。 系統(tǒng)的組成及仿真： Commsim 是一個理想的通信系統(tǒng)的教學(xué)軟件。 新特點 ⑴ 可以根據(jù)自己的需求制造出真正屬于自己的儀器； ⑵ 所有的虛擬信號都可以通過計算機輸出到實際的硬件電路上； ⑶ 所有硬件電路產(chǎn)生的結(jié)果都可以輸回到計算機中進行處理和分析。 Multisim 被美國 NI 公司收購以后，其性能得到了極大的提升。借助專業(yè)的高級 SPICE 分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。 NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設(shè)計和驗證。Multisim 提煉了 SPICE 仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的 SPICE 技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電 子學(xué)教育。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。 通過此次設(shè)計，掌握正弦波振蕩電路的基本原理、起振條件、振蕩電路設(shè)計方法、電路參數(shù)計算、晶體管靜態(tài)工作點、反 饋系數(shù)大小、負載變化對起 振和振蕩幅度的影響，以及研究外界 條件 對振蕩器頻率穩(wěn)定度的影響 [4]。它的頻率范圍很廣，可以從一赫以下到幾百兆以上；輸出功率可以從幾毫瓦到幾十千瓦；輸出的交流電是從電源的直流電轉(zhuǎn)換而來的。 本次設(shè)計了一個可以產(chǎn)生一定幅度與一定頻率的正弦波振蕩器。 在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī) 學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火，超聲波焊接，超聲診斷，核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器 [2]。 【 關(guān)鍵詞 】 Multisim ， 正弦波 振蕩器 ， 三點式振蕩器 IV The Design and Simulation of Sinewave Oscillator based on Multisim Abstract Sinewave oscillators are widely used in the field of radio technology. In electronic measurement, sinewave signal is necessary standard signal source. Sinewave oscillators are posed of frequency selective work which can confirm frequency and positive feedback amplifier which can maintain oscillation. They are widely used in various kinds of electronic equipments. They demand the accuracy and stability of the oscillation frequency and oscillation amplitude. First of all, the design discusses feedback oscillators’ principle and oscillation condition. And then it studied the design philosophies of sinewave oscillators. This design pares the different types of the sinusoidal oscillators and detailedly introduces their principles. It pares the advantages and disadvantages of various design methods. It summarizes the characteristics of different oscillators. Therefore, it is wellknown that the waveform distortion of the Seiler oscillator is the least. I decide to choose the Seiler oscillator. I simulate and debug the sinewave oscillator. The system has realized the design goal and can also obtain precise parameters of the sinusoidal oscillator. 【 Keywords】 Multisim, Sinewave oscillators, the threepoint oscillators