rc相移振蕩器課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　高頻電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　設(shè)計(jì)課題： RC相移振蕩器 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 電子信息工程 1002班 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p>

2、<p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2012/12/10 — 2012/12/14 </p><p><b>　　RC相移振蕩器</b></p><p>　　摘要：通過(guò)對(duì)RC相移振蕩器參數(shù)計(jì)算，初步熟-悉并掌握其設(shè)計(jì)方法。本電路主要由電阻、電容、放大器三部分組成。RC相移振蕩器輸出頻率不僅與移相元件參數(shù)有關(guān)，還與反饋電阻元件有關(guān)。</p><

3、p>　　關(guān)鍵詞：RC相移電路；RC相移振蕩器 ；振蕩條件；振蕩頻率</p><p>　　引言：振蕩器包括RC振蕩器、LC振蕩器等幾大類型，由于LC振蕩器的振蕩頻率反比于LC乘積的平方根,所以當(dāng)要求產(chǎn)生低頻信號(hào)時(shí),LC回路所需的電感和電容的數(shù)值將很大,致使震蕩器的體積和造價(jià)增加,但是RC振蕩器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)時(shí)間短及體積小，成本低等特點(diǎn)，特別適用于低頻信號(hào)（1HZ~1MHZ），因此在低頻段一般都采用RC振蕩器。

4、常用的RC振蕩器有RC文氏電橋震蕩器和RC移相振蕩器，本次設(shè)計(jì)針對(duì)RC相移式振蕩器。</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)RC相移振蕩器</p><p>　　RC相移振蕩器的主要技術(shù)指標(biāo):電源電壓為12V,振蕩頻率為，起振條件為。</p><p><b>　　2方案

5、設(shè)計(jì)與論證</b></p><p>　　不同頻率的正弦波電壓通過(guò)RC電路時(shí)，輸出端的電壓幅度和相位都與輸入端不同。圖一畫出了簡(jiǎn)單的超前相移電路。對(duì)于圖一所示的RC網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，其在輸入端加入電壓，則在R兩端得到輸出電壓。由于相角超前于,故稱為超前相移網(wǎng)絡(luò)，或稱高通濾波網(wǎng)絡(luò)。 </p><p><b>　　圖一</b></p><p>　

6、　隨著頻率的改變，單節(jié)RC電路中所產(chǎn)生的相移在0o~90o之間變化，但最大相移不超過(guò)90o，如果放大器在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)，為180o，反饋網(wǎng)絡(luò)還必須使通過(guò)它的某一特定頻率的正弦電壓再移相180o才能滿足自激振蕩的相位平衡條件（）。因此，一節(jié)RC電路最大相移不超過(guò)90o，不能滿足自激振蕩相位平衡條件。若兩節(jié)RC電路最大相移雖可接近180o，但此時(shí)頻率必須很低，從而容抗很大，致使輸出電壓接近于零，又不能滿足振蕩的幅度平衡條件（）。所以實(shí)際

7、上要用三節(jié)RC電路來(lái)實(shí)現(xiàn)移相180o，才能滿足振蕩條件()。所以設(shè)計(jì)如下RC相移振蕩器電路圖。</p><p>　　圖二 RC相移振蕩電路</p><p>　　3單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p>　　(1) ①RC超前移相電路</p><p><b>　　圖三</b></p><p>

8、　　設(shè)電壓傳輸系數(shù)為F，則超前電路有：</p><p>　　故 </p><p>　?、诓捎贸耙葡嗑W(wǎng)絡(luò)組成的超前RC移相振蕩器如圖四，其中、、和構(gòu)成分壓式偏置電路，為集電極負(fù)載，為輸出耦合電容。</p><p>　　由于晶體管低頻工作時(shí)有 、，若,并忽略和（=∥），則有：</p><p><b>　　所以，&l

9、t;/b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　為滿足振蕩的相位條件，（1）式中分母中的虛部應(yīng)為零，即：</p><p><b>　　解之得振蕩角頻率：</b></p><p><b>　　如果選擇，則</b></p><p&g

10、t;<b>　?、?lt;/b></p><p>　　將Ⅱ式結(jié)果代入Ⅰ式中，得振幅起振條件：</p><p>　　可見(jiàn)，組成這種振蕩器的晶體管的不得小于29，該振蕩器的振蕩頻率與RC的乘積成反比，因此要改變振蕩頻率，應(yīng)同時(shí)改變?nèi)?jié)移相振蕩電路的參數(shù)（2）直流電路分析</p><p>　　電路中的電阻Rb1和Rb2構(gòu)成T的分壓式偏置電路，Rc是T集電極

11、負(fù)載電阻，Re是T發(fā)射極電阻，T具備處于放大狀態(tài)的直流電路工作條件。T工作在放大狀態(tài)下，這是一個(gè)振蕩器所需的。</p><p><b>　　靜態(tài)工作點(diǎn)</b></p><p>　?。?）正反饋電路分析</p><p>　　如果在基本放大電路輸入端外接一定頻率，一定幅度的正弦信號(hào),</p><p>　　經(jīng)過(guò)基本放大電路放大

12、和反饋網(wǎng)絡(luò)傳輸后，在反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端得到信號(hào)，如果和大小相等，相位相同，那么就可以不用外接信號(hào)，也可以得到同樣的輸出，即電路產(chǎn)生振蕩，此時(shí)有。</p><p>　　無(wú)論是什么類型的振蕩器，必須存在正反饋環(huán)節(jié)，共發(fā)射極放大器具有反相的作用，即輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓之間相位差為180o，如若對(duì)放大器的輸出信號(hào)再移相180o后加到放大器的輸入端，那么就移相了360o，這樣反饋回來(lái)的信號(hào)與輸入信號(hào)之間是同相的關(guān)系，就

13、是正反饋了。這后180o的相移要靠RC移相電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　電路中，電容Cl和電阻Rl構(gòu)成第一帶RC超前移相式電路，C2與R2構(gòu)成第二節(jié)RC移相電路，C3和放大器輸入電阻（由Rb1、 Rb2和T的輸入電阻并聯(lián)）構(gòu)成第三節(jié)RC移相電路。</p><p>　　這三節(jié)RC移相電路對(duì)信號(hào)移相180o，加上T共發(fā)射極放大器本身的180o移相，使T集電極經(jīng)三節(jié)RC移相電路后加到T基極上

14、原信號(hào)相位與基極上原信號(hào)相位相同，所以這是正反饋過(guò)程，滿足相位正反饋條件。</p><p><b>　?。?）振蕩過(guò)程分析</b></p><p>　　設(shè)振蕩信號(hào)相位在T基極為正，經(jīng)T倒相放大（T接成共發(fā)射極放大器，其集電極信號(hào)電壓與基極信號(hào)電壓相位相反）后，再加入三節(jié)RC移相電路，被移相180o，使反饋信號(hào)電壓與T基級(jí)上輸入信號(hào)電壓同向。如下圖所示符合振蕩的相位條件

15、，即三極管T移相180o，三節(jié)RC移相電路累計(jì)移相180o，這樣共移相360o，成為正反饋。</p><p><b>　　圖四</b></p><p>　　同時(shí)，T本身具有放大能力，這樣又符合幅度條件，振蕩器便能振蕩。振蕩信號(hào)是從T集電極輸出，通過(guò)耦合電容C0送出振蕩器。</p><p>　　RC移相電路的相移量不等于180。，或大于或小于18

16、0。，這樣都不能滿足振蕩的相位條件，也就是只有頻率為fo的信號(hào)才能發(fā)生振蕩。在這種振蕩器中，當(dāng),且遠(yuǎn)大于T放大器輸入電阻時(shí)，這一振蕩器的頻率由下式?jīng)Q定</p><p>　　RC相移式振蕩器的振蕩頻率一般低于200KHZ。</p><p>　　4總原理圖與元器件清單</p><p><b>　　總原理圖 圖五</b></p><

17、;p>　　5 RC相移振蕩器的仿真</p><p>　　利用EWB軟件繪制如圖5所示的RC相移振蕩器的實(shí)驗(yàn)電路。</p><p><b>　　圖六</b></p><p><b>　　2、仿真測(cè)試</b></p><p><b>　　輸出電壓波形</b></p>

18、;<p><b>　　圖七</b></p><p><b>　　6結(jié)論與心得 </b></p><p>　　該RC相移振蕩器是用一個(gè)放大器和移相反饋網(wǎng)絡(luò)組成的，如果放大器在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)的相角為180度，反饋網(wǎng)絡(luò)還必須使它通過(guò)它的某一特定頻率的正弦電壓再移相180度，才能滿足自激振蕩的相位平衡條件，一節(jié)RC相移電路最大相移不超過(guò)

19、90度，不能滿足相位平衡條件，兩節(jié)RC電路最大相移雖可接近180度，但是此時(shí)的頻率必須很低，從而容抗很大，致使輸出電壓接近于0V,又不能滿足自激振蕩的幅度平衡條件，所以至少要用三節(jié)RC電路來(lái)實(shí)現(xiàn)180度的相移來(lái)滿足振蕩條件。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，加深了對(duì)RC相移振蕩器的理解，在做課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，通過(guò)查閱大量資料，這些問(wèn)題基本被解決了，同時(shí)我也學(xué)到了許多解決問(wèn)題的方法并認(rèn)識(shí)到自身的不足，掌握知識(shí)不夠充分，以后會(huì)更加努力學(xué)習(xí)。&

20、lt;/p><p><b>　　7參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《高頻電子線路》主編：張肅文 出版社：高等教育出版社 2004年第四版317頁(yè)~323頁(yè)</p><p>　　《高頻電子線路》主編：胡宴如 出版社：高等教育出版社 2004年第二版79頁(yè)~82頁(yè)</p><p>　　《高頻電子線路》主編：莫懷忠