高频信号发生器设计—电容三点式振荡电路
时间:2022-10-05 12:00:00
1.分析高频信号发生器的基本结构原理
下图为正弦波振荡器原理框图
高频信号发生器主要产生高频正弦振荡波,其关键部分是正弦波振荡器,通常是由晶体管和其他无源网络组成的反馈系统,具有一定的频率选择能力。放大电路是由静态工作电流和三极管组成的电路,对振荡器工作的稳定性和波形有很大的影响。频率选择网络为LC由谐振电路组成的振荡电路。
二、高频信号发生器电路-电容三点振荡电路
1、电容三点振荡电路原理图
2、电容三点振荡电路原理
从图中可以看出,与发射极相连的两个电抗元件具有相同的性质C1和C2.与基极和集电极相连的异性电抗元件L,电路为电容三点振荡电路,满足相位条件。三点振荡电路的优点是:振荡波信号,输出波接近正弦波;电路频率稳定性高,工作频率范围大。缺点:振荡回路工作频率通过调节C1、C1.反馈系数同时变化,振荡器频率稳定性不高。
工作过程:振荡器接通电源后,电流从零开始变化,产生脉冲信号。此时,脉冲信号中有许多不同频率的谐波LC谐振回路起到选频作用LC谐振电路等于一定的谐波频率,即电路产生谐振。随着电路正反馈振荡范围的增加,晶体管进入非线性区域放大倍数减小,最终达到平衡,振荡范围不再改变。
3.电容三点振荡电路模拟图
4.参数设计计算
Rb1、Rb2、Re 偏置电阻,偏置电阻决定电路的静态工作点,C5 为旁路电容。三极管选择 2N2923,为 NPN 型晶体管的放大倍数约为 176。
静态电路参数计算:
设VCC=6.0V,在实际应用中,静态电流值Ic=0.1-4mA,此处选用Ic=Ie=0.25mA,VBQ=1.2V,VCQ=5V;
以上可计算:
VEQ=VBQ-0.7V=0.5V
VBQ=VCC*(Rb2/(Rb1 Rb2),可得Rb1=4Rb2
Re=VEQ/IEQ=2kΩ;Rb2=VBQ/IBQ=5kΩ ;Rb1=4Rb2=20kΩ
确定振荡电路参数:
f=1/(2π√(LC))
当fs=1MHz时,LC=2.53310^(-14)
当fs=10MHz时,LC=2.53310^(-16)
总电容C=C1*C2/(C1 C2)
由此可设C1=C2=0.005uF,L=0.01mH
5.调频电路输出波形
f=1MHz时输出波形:
f=5MHz时输出波形:
f=10MHz时输出波形:
6.调幅电路输出波形
振幅约为1V时输出波形:
振幅约为3V时输出波形:
振幅约为5V时输出波形:
7.结论
频率范围:1MHz-10.3MHz
频率稳定性:δ=|f-fs|/fs
由测量结果计算的平均频率稳定度为:δ=7*10^(-4)
频率精度:△f=f-fs
测量结果可计算的平均频率精度为:△f=0.027