电容三点式振荡器Multisim仿真分析

本文介绍了考毕兹(Colpitts)电路的工作原理,详细分析了12MHz电容三点式振荡器的设计过程,包括选择2N2222A三极管和设定12V工作电压。通过计算反馈系数和仿真验证,发现初始设计的谐波失真和频率稳定度不满足要求。分析问题后,提出通过调整C4电容至117pF来改善频率精度,并引入克拉波电路以提高频率稳定度。最后,提供了仿真文件链接供读者参考。

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1、考毕兹电路(Colpitts Circut)

     电容三点式振荡电路,在老外那叫考毕兹电路(Colpitts Circut),是LC振荡电路的一种;为啥叫三点式呢,得名于谐振回路中两个串联电容的三个端与三极管的三个极连接。最基本电路图如下图(1)所示:

图(1)最基本电路

2、电容三点式振荡器的分析,如下图(2)

                                图(2) 基本电路和交流电路

2.1、实例设计

    1)确定工作电压:12V

    2)确定三极管:2N2222A

    3)确定振荡频率:12MHz

    4)确定三极管的静态工作点

由图分析,基极输入经过三极管后,放大输出电压Uo,再经过C1,C2分压经过三极管的BE结,从而形成正反馈,其反馈系数如下公式:

                                           F = C1/(C1+C2)

由振荡起振条件:AF > 1, F取值应为0.1~0.5;取F = 0.4 ,C1 = 50pF,由此可得C2 = 150pF。Multisim仿真验证如下图3所示

图(3)

谐波失真有6.13%,不符合预期,实际振荡频率是11.66MHz,频率相对准确度:(12-11.66)/12 = 2.8333%,故不满足频率稳定度,需要改进。

2.2、分析原因:三极管存在极间电容Cbc和Cbe

改进措施:调整C4电容为117pF时,即150pf 78% ,振荡频率为11.995Mhz,满足精度要求。

减小误差有以下措施:

在保证反馈系数F的情况下,减小C1的值,以减小极间电容Cbe影响。

改变如下:克拉波振荡电路:在回路中加一个小电容C2 = 100pF 50.3% 与电感串联,可隔直通交。0.004/12=3.33*10^(-4) 满足频率稳定度要求。

3、仿真文件链接:https://pan.baidu.com/s/1gNydUJfEq67GBcGpmR_Kuw 提取码:1234

在电子工程领域,电容三点式振荡器是一种利用电容器作为反馈元件来生成正弦波信号的电路。该振荡器通常用于需要频率稳定和高输出阻抗的场合。在本资源“电容三点式_multisim仿真源文件_电子实验仿真.zip”中,包含了“电容三点式.ms8”这一专门设计用于电容三点式振荡器Multisim仿真文件。你可以通过这个文件快速地在Multisim环境中加载、修改和运行电容三点式振荡器的电路设计,进行理论验证和实验研究。 参考资源链接:[电容三点式电路仿真教程与Multisim文件分享](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/ozq0n0cp0i?spm=1055.2569.3001.10343) 为了深入理解振荡器的工作机制和设计方法,以下是利用Multisim设计并仿真电容三点式振荡器的详细步骤及分析要点: 1. 打开Multisim软件,并新建一个项目。 2. 从元件库中选择必要的元件,包括晶体管、电容、电感等。 3. 根据电容三点式振荡器的电路原理图,将元件正确连接。 4. 将“电容三点式.ms8”文件中的参数设置应用到电路中,或者根据需要自行设置参数。 5. 运行仿真,观察电路的启动和稳定过程。 6. 进行频率调节,观察不同频率下的输出波形和振荡幅度。 7. 使用Multisim分析工具,如AC Analysis(交流分析)来分析电路在不同频率下的响应特性。 8. 利用Transient Analysis(瞬态分析)观察电路在启动过程中的瞬态行为。 9. 通过改变电容和电感的值,研究它们对振荡频率的影响。 10. 调整晶体管的偏置电流,以优化振荡幅度和稳定性。 在整个设计与仿真过程中,关键参数的调整至关重要,它直接关系到振荡器的性能。利用Multisim仿真功能,你可以深入研究电容三点式振荡器的工作原理和性能优化,为实际电路设计提供理论依据和实验数据支持。完成这些步骤后,你将能够对电容三点式振荡器的电路设计有一个全面的理解,并掌握使用Multisim进行电路仿真的技巧。 如果希望进一步提高在电子电路设计和分析方面的技能,建议深入学习《电容三点式电路仿真教程与Multisim文件分享》。这份资料不仅涵盖了电容三点式振荡器的设计和仿真,还包括了Multisim软件的高级使用技巧,是学习电子电路设计和仿真的宝贵资源。 参考资源链接:[电容三点式电路仿真教程与Multisim文件分享](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/ozq0n0cp0i?spm=1055.2569.3001.10343)
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