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基于Multisim10的克拉泼振荡器的仿真设计(定稿)

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(a)实际电路 (b)交流通路

图2-1-1 克拉泼振荡电路

2.2克拉泼振荡器的参数分析

2.2.1克拉泼振荡器的起振条件

(a)克拉泼电路 (b)开环电路

图2-2-1 克拉泼电路(a)及其开环电路(b)

在如图2-2-1(a)所示的克拉泼电路中,L、C3的串联支路呈感性,该电路符合三点式电路的组成法则,即与发射极连接的为C1和C2,而不与发射极连接的为感性电抗。该电路满足相位平衡条件。

在×处断开,可以得到如图2-2-1(b)所示的开环电路。它的反馈网络的反

'''),C2?C2?Cb'e,(?RL//Re0)馈系数保持不变,仍为n?C1/(C1?C2不同的仅是RL''/(C1?C2))的电容分压网络折算到集电极上,折算后的需要通过C3和C1,2(?C1C2 4

2''2RL(或gL/n2数值为n2),其中n2?C3/(C3?CL2)。因此,该电路的振幅起振条

件为:

gn[7]

g?1/r,其中,。 n?1ie'2gL/n2?n2gi2.2.2克拉泼振荡器的振荡频率

克拉泼振荡电路是在电容三点式振荡电路的基础上,采用L和C3的串联电路代替原来的L而构成的。由图2-2-1(b)可知,在工作频率上,L与C3串联支路应等效为一个电感,C1和C2以及并接在C1、C2上的Cce、Cbe只是整个回路电容的一部分,晶体管以部分接入的方式与归路联接,这样就减弱了晶体管与回路的耦合。由于C3??C1,C3??C2,因而回路总电容近似等于C3,振荡器的振荡频率?osc为:?osc?1?LC1, LC3 C?1111??C1?CceC2?CbeC3?C3。

显然,管子的结电容对?osc的影响是很小的,而且C3越小,结电容对振荡频率的影响就越小。但是,由于C1、C2只是整个振荡回路的一部分,晶体管是以部分接入的方式与回路连接,减弱了晶体管与回路之间的耦合。而晶体管的电压

'UbeC?1。 反馈系数为:F?UceC2'如果设回路L两端的等效负载为RL,则集电极负载电阻RL为

?C?'RL??3?RL?p2RL,p为回路总阻抗反映到管子ce端的接入系数,其值

?C1?2C2C3C2?C3Cp??3,

CCC2C1?23C2?C3

5

'可见C3减小RL也减小,从而导致放大倍数下降,影响起振条件。

[6]

'由于通过改变C3来改变振荡频率的同时会影响负载电阻RL变化,进而影响

振荡器的性能,故克拉泼振荡器不适合用作频率可变的振荡器。

2.2.3克拉泼振荡器的参数影响

如图2-2-1(a)所示,在电容三点式振荡电路中接入C3后,虽然振荡器的

'(?RL//Re0)折算到振荡管集基极反馈系数不变,但是接在电感L两端的电阻RL'间的数值(设为RL)减小,其值为:

?C3?'''2'RL?n2RL??R

?C?C??L1,2??3式中,C1,2是C1、C2和包括各极间电容在内的总电容。因而,放大器的增益亦即环路增益将相应减小。显然,C2越小,环路增益就越小。可见,在这种振荡电路中,减小C3来提高回路标准性是以牺牲环路增益为代价的。如果C3取值过小,振荡器就不能满足振荡起振条件而停振[8]。

22.2.4克拉泼振荡器的主要特点

振荡器简单地说就是一个频率源,一般用在锁相环中。详细地说就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直流电能转化为交流电能的装置。一般分为正反馈和负阻型两种。所谓“振荡”,其涵义就暗指交流,振荡器包含了一个从不振荡到振荡的过程和功能。能够完成从直流电能到交流电能的转化,这样的装置就可以称为“振荡器”。简单地说,振荡器的作用是将直流电转变为交流电。

振荡器电路的特点:优点是高次谐波成分小,波形好;缺点是调节频率影响反馈系数,受三极管等效输入电流和输出电流影响[9]。

6

克拉泼电路是电容三点式振荡电路的改进型,也有它自身所具有的特点。首先,由于Cce、Cbe的接入系数减小,晶体管与谐振回路是松耦合;第二,调整C1、

C2的值可以改变反馈系数,但对谐振频率的影响很小;第三,调整C3的值可以

改变反馈系数,但对谐振系数无影响。

由于放大倍数与频率的立方成正比,故随着放大频率的增加振荡的幅度明显下降,上限频率受到限制。所以,克拉泼电路的波段范围不宽,波段覆盖系数小,一般约为1.2-1.3;其次,增大C1和减小C2时会引起振荡幅度下降,波段内输出幅度不均匀,难于起振;最后就是工作波段内输出波形随着频率的变化大[10]。

3.克拉泼振荡器的仿真与调试

3.1克拉泼振荡器的仿真分析

根据克拉泼振荡器的原理,绘制如图3-1-1所示的电路:

图3-1-1克拉泼实例电路

将上图在Multisim10仿真软件中绘制如图3-1-2所示的电路:

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