姓名：楊元嵩班級：電子075 學號：2007131135
高頻訊號發生器主要用來向各種電子裝置和電路提供高頻能量或高頻標準訊號，以便測試各種電子裝置和電路的電氣特性。
高頻訊號發生器主要是產生高頻正弦振盪波，故電路主要是由高頻振盪電路構成。振盪器的功能是產生標準的訊號源，廣泛應用於各類電子裝置中。為此,振盪器是電子技術領域中最基本的電子線路,也是從事電子技術工作人員必須要熟練掌握的基本電路。
本次課設設計了改進型電容三點式高頻振盪器，介紹了設計步驟，比較了各種設計方法的優缺點，總結了不同振盪器的效能特徵。使用protel2004dxp製作pcb板，並使用環氧樹脂銅箔板和fecl3進行了製板和焊接。使用實驗要求的電源和頻率計進行驗證，實現了設計目標。
關鍵詞：電容三點式、西勒電路、protel、印製電路板
三點式lc正弦波振盪器的組成法則（相位條件）是：與電晶體發射極相連的兩個電抗元件應為同性質的電抗，而與電晶體集電極—基極相連的電抗元件應與前者性質相反。圖1-1所示為滿足組成法則的基本電容反饋lc振盪器共基極接法的典型電路。
當電路引數選取合適，滿足振幅起振條件時，電路起振。當忽略負載電阻、電晶體引數及分布電容等因素影響時，振盪頻率可近似認為等於諧振迴路的固有振盪頻率，即
1）式中近似等於與的串聯值
2）圖1-1 電容反饋lc振盪器
由圖1-1所畫出的分析起振條件的小訊號等效電路如圖1-2所示。
圖1-2 分析起振條件的小訊號等效電路
由圖1-2分析可知，振盪器的起振條件為：
3）式中
為lc振盪迴路的等效諧振電阻；
電路的反饋係數4）
由式（3）看出，由於電晶體輸入電阻對迴路的負載作用，反饋係數並不是越大越容易起振，反饋係數太大會使增益a降低，且會降低迴路的有載值，使迴路的選擇性變差，振盪波形產生失真，頻率穩定性降低；所以，在電晶體引數一定的情況下，可以調節負載和反饋係數，保證電路起振。的取值一般在0.1—0.
5 之間。
圖1所示的振盪器，由於電晶體各電極直接和振盪迴路元件l、、併聯，而電晶體的極間電容（主要是結電容）又隨外界因素（如溫度、電壓、電流等）的變化而變化，因此振盪器的頻率穩定性不夠高。為了提高振盪器的頻率穩定性，實際中更多的採用能夠減小電晶體與迴路之間耦合的改進型電容反饋振盪器。
電容三點式振盪器的基本電路如圖1-3所示
圖2-1電容三點式振盪器
由圖可見：與發射極連線的兩個電抗元件為同性質的容抗元件c1和c2；與基極和集電極連線的為異性質的電抗元件l，根據前面所述的判別準則，該電路滿足相位條件
其工作過程是：振盪器接通電源後，由於電路中的電流從無到有變化，將產生脈動訊號，因任一脈衝訊號包含有許多不同頻率的諧波，因振盪器電路中有乙個lc諧振迴路，具有選頻作用，當lc諧振迴路的固有頻率與某一諧波頻率相等時，電路產生諧振。雖然脈動的訊號很微小，通過電路放大及正反饋使振盪幅度不斷增大。
當增大到一定程度時，導致電晶體進入非線性區域，產生自給偏壓，使放大器的放大倍數減小，最後達到平衡，即af=1，振盪幅度就不再增大了。於是使振盪器只有在某一頻率時才能滿足振盪條件，於是得到單一頻率的振盪訊號輸出。該振盪器的振盪頻率為：
反饋係數f為：
若要它產生正弦波，必須滿足f= 1/2-1/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。乙個實際的振盪電路，在f確定之後，其振幅的增加主要是靠提高振盪管的靜態電流值。但是如靜態電流取得太大，振盪管工作範圍容易進入飽和區，輸出阻抗降低使振盪波形失真，嚴重時，甚至使振盪器停振。
所以在實用中，靜態電流值一般ico=0.5ma-4ma。
電容三點式振盪器的優點是：1）振盪波形好。2）電路的頻率穩定度較高。工作頻率可以做得較高，可達到幾十mhz到幾百mhz的甚高頻波段範圍。
電路的缺點：振盪迴路工作頻率的改變，若用調c1或c2實現時，反饋係數也將改變。使振盪器的頻率穩定度不高。
電容三點式課分為三種：考畢茲振盪器、克拉潑振盪器、西勒振盪器。
電容三點式振盪器（又稱考畢茲振盪器）如圖2-1所示。
圖 2-1考畢茲振盪器
理論計算振盪器的頻率為：
觀察到的振盪波形如圖2-2所示
從波形看出其**極不穩定，測試其波形頻率為f6.5mhz
調解c1c2改變頻率時，反饋係數也改變。由於極間電容對反饋振盪器的迴路電抗均有影響，所以對振盪器頻率也會有影響。而極間電容受環境溫度、電源電壓等因素的影響較大，所以電容三點式振盪器的頻率穩定度不高。
為克服共基電容三點式振盪器的缺點，可對其進行改進，即克拉潑電路和西勒電路。
圖2-2考畢茲振盪器輸出訊號波形
電容三點式改進型「克拉潑振盪器」如圖2-3所示。
圖2-3 克拉潑振盪電路
電路特點是在共基電容三點式振盪器的基礎上，用一電容c3，串聯於電感l支路
功用主要是以增加迴路總電容和減小管子與迴路間的耦合來提高振盪迴路的標準性。使振盪頻率的穩定度得以提高
因為c3為可調電容遠小於c1或c2，所以電容串聯後的等效電容約為c3。電路的振盪頻率為：
與共基電容三點式振盪器電路相比，在電感l支路上串聯乙個電容。但它有以下特點：
1、振盪頻率改變可不影響反饋係數；
2、振盪幅度比較穩定。
3、電路中c3為可變電容，調整它即可在一定範圍內調整期振盪頻率。
但c3不能太小，否則導致停振，所以克拉潑振盪器頻率覆蓋率較小，僅達1.2-1.4； 為此，克拉潑振盪器適合與作固定頻率的振盪器 。觀察到的振盪波形如圖2-4所示
圖2-4克拉波振盪器輸出訊號波形
改進後的電路波形比原電容三點式振盪器穩定度高了很多，這是因為電晶體一部分接入的形式與迴路連線，接入係數p越小，耦合越弱。減弱了電晶體對迴路的影響。
電容三點式的改進型「西勒振盪器」如圖2-5所示
圖2-5西勒振盪器
電路特點是在克拉潑振盪器的基礎上，用一電容c4，併聯於電感l兩端。功用是保持了電晶體與振盪迴路弱藕合，振盪頻率的穩定度高，調整範圍大。電路的振盪頻率為：
特點：1.振盪幅度比較穩定； 2.振盪頻率可以比較高，如可達千兆赫；頻率覆蓋率比較大，可達1.6-1.8；所以在一些短波、超短波通訊機，電視接收機中用的比較多
頻率穩定度是振盪器的一項十分重要技術指標，它表示在一定的時間範圍內或一定的溫度、濕度、電壓、電源等變化範圍內振盪頻率的相對變化程度，振盪頻率的相對變化量越小，則表明振盪器的頻率穩定度越高。
改善振盪頻率穩定度，從根本上來說就是力求減小振盪頻率受溫度、負載、電源等外界因素影響的程度，振盪迴路是決定振盪頻率的主要部件。因此改善振盪頻率穩定度的最重要措施是提高振盪迴路在外界因素變化時保持頻率不變的能力，這就是所謂的提高振盪迴路的標準性。
提高振盪迴路標準性除了採用穩定性好和高q的迴路電容和電感外，還可以採用與正溫度係數電感作相反變化的具有負溫度係數的電容，以實現溫度補償作用。
輸出訊號的幅值、頻率等用實時監測法測試，訊號波形如圖2-6所示，調整c6、c3觀測**訊號的波形和頻率變化。
圖2-6西勒振盪器輸出訊號波形
從以上的討論，分析不同振盪電路的效能指標及電路複雜程度。
採用西勒振盪電路，因為西勒振盪器的接入係數與克拉潑振盪器的相同，由於改變頻率主要通過c4完成的，c4的改變並不影響接入係數p，所以波段內輸出較平穩。而且c4改變，頻率變化較明顯，故西勒振盪器的頻率覆蓋係數較大，可達1.6~1.
8。圖3-1 改進型電容三點式振盪電路原理圖
總的電路結構如圖3-1所示。
電路由三部分組成
1 三極體放大器；（起能量控制作用）
2 正反饋網路；（由三點式迴路組成）
3 選頻網路；（由三點式迴路的諧振特性完成選頻功能）。
合理地選擇振盪器的靜態工作點，對振盪器的起振，工作的穩定性，波形質量的好壞有著密切的關係。－般小功率振盪器的靜態工作點應選在遠離飽和區而靠近截止區的地方。根據上述原則，一般小功率振盪器集電極電流icq大約在0.
8-4ma之間選取，故本實驗電路中：
選icq=2ma vceq=6v β=100
則有為提高電路的穩定性re值適當增大，取re=1kω則rc＝2kω
因：ueq=icq·re 則： ueq =2ma×1k=2v
因： ibq=icq/β 則： ibq =2ma/100=0.02ma
一般取流過rb2的電流為5-10ibq , 若取10ibq
因：則： 取標稱電阻12k。
因：由於高頻振盪器的振盪頻率較高，在選管時應注意選超高頻小功率三極體。特徵頻率ft也要比音訊振盪管的要求高。通常選ft> (3-10) f0 (f0為振盪器的中心頻率)。
ft高則管子的高頻效能好，電晶體內部相移小，有利於穩頻。在高頻工作時，振盪器的增益仍較大，易於起振。本次課設選用9014 npn型號的電晶體，滿足了振盪器的頻率和功率要求。
迴路中的各種電抗元件都可歸結為總電容c和總電感l兩部分。確定這些元件參量的方法，是根據經驗先選定一種，而後按振盪器工作頻率再計算出另一種電抗元件量。從原理來講，先選定哪種元件都一樣，但從提高迴路標準性的觀點出發，以保證迴路電容cp遠大於總的不穩定電容cd原則，先選定cp為宜。
若從頻率穩定性角度出發，迴路電容應取大一些，這有利於減小併聯在回路上的電晶體的極間電容等變化的影響。但c不能過大，c過大，l就小，q值就會降低，使振盪幅度減小，為了解決頻穩與幅度的矛盾，通常採用部分接入。反饋係數f=c1/c2，不能過大或過小，適宜1/8—1/2。
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