利用Multisim设计克拉泼振荡器

目 录

摘 要 ................................................... 1 引言 ..................................................... 2 1. 克拉泼振荡器的原理分析 ................................ 2 1.1 克拉泼振荡器的由来 ................................... 2 1.2 克拉泼振荡器的电路分析 ............................... 2 1.3 克拉泼振荡器的参数分析 ............................... 3 1.3.1 克拉泼振荡器的起振条件 ............................. 3 1.3.2 克拉泼振荡器的振荡频率 ............................. 4 1.3.3 克拉泼振荡器的电容参数影响 ......................... 5 1.3.4 克拉泼振荡器的主要特点 ............................. 5 2. 克拉泼振荡器的仿真分析 ................................ 6 2.1 克拉泼振荡器的共射极波形仿真 ......................... 6 2.2 克拉泼振荡器的共基极波形仿真 ......................... 7 2.3 克拉泼振荡器电容参数改变对波形的影响 ................. 8 3. 结束语 ................................................ 9 参考文献 ................................................. 9 致 谢 ................................................... 10

利用Multisim设计克拉泼振荡器 徐明丽，物理与电子信息学院

摘 要：本文的主要内容是利用Multisim对克拉泼振荡器进行仿真分析。首

先介绍了克拉泼振荡器的由来，克拉泼振荡器的电路分析和参数分析。通过分 析使我们更加具体地了解了克拉泼振荡器的工作原理。然后再利用Multisim对 克拉泼振荡电路进行仿真分析。通过电路仿真，我们可以得到电路的仿真波形 是一串连续的正弦波。改变克拉泼振荡电路的电容参数，会使这串连续的正弦 波发生失真。

关键词：克拉泼振荡器；电容；仿真；Multisim

Design Clapp oscillator by using Multisim Xu Mingli，College of Physics and Electronic Information Abstract:

The main contents of this paper is to use Multisim to simulate and analyze the clapp oscillator. First the paper introduces the origin of the clapp oscillator, circuit analysis and parametric analysis of the clapp oscillator. Throughing the analysis we get a more concrete understanding of the clapp oscillator works. Then simulate and analyze the clapp oscillation by using Multisim. Through the circuit simulation,we can get that the circuit simulation waveform is a series of continuous sine wave. Changing the capacitance of the clapp oscillator will make this string a continuous sine wave distortion occurs.

Key words: Clapp Oscillator; Capacitance; Simulation; Multisim

- 1 -

引言

Multisim 2001是加拿大Interactive Image Techmologies公司2001年推出的Multisim最新版本。该版本可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路及部分微机接口电路等。该版本还可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如开路短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状态。它有丰富的元件库，并开设了EdaPARTS.com网站，为用户提供元器件模型的扩充和技术。

Multisim 2001的虚拟测试仪器仪表种类齐全，其操作方法与实际仪器十分相似；具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等18种电路分析方法，基本上能满足一般电子电路的分析设计的要求；并且提供了多种输入输出接口。

Multisim 2001可以与国内外流行的印刷电路板设计自动化软件Protel及电路仿真软件Pspice之间的文件接口，也能通过Windows电路图送往文字出路系统中进行编辑排版，同时还支持VHDL和Verilog HDL语言的电路仿真与设计。

1. 克拉泼振荡器的原理分析

1.1 克拉泼振荡器的由来

在电容三点式电路中，要减小极间电容在回路总电容中的比重，可以采用部分接入的方法。一种电容三点式振荡器的改进型电路——克拉泼（Clapp）振荡器就是从这一点出发得到的。在电容三点式振荡器电路的回路中仅多加一个与

C1、C2相串联的电容C3即构成了克拉泼振荡器。 1.2 克拉泼振荡器的电路分析

(a) 实际电路 (b)交流通路

图1 克拉泼振荡器

- 2 -

图1（a）和（b）分别是克拉泼振荡器的实际电路和相应的交流通路。由图1（a）可知，克拉泼电路与电容三点式电路的差别，仅在回路中多加一个与C1、

C3相串联的电容C3。通常C3取值较小，满足C3?C1，C3?C2，回路总电容主要取决于C3。而回路中的不稳定电容主要是三极管的极间电容Cce、Cbe、Ccb，它们又都直接并接在C1、C2上，不影响C3值，结果是减小了这些不稳定电容对振荡频率的影响，而且C3越小，这种影响就越小，环路增益就越小，回路标准性就越高。实际情况下，克拉泼电路的频稳度大体上比电容三点式电路高一个量级，达10?4~10?5。

1.3 克拉泼振荡器的参数分析 1.3.1 克拉泼振荡器的起振条件

（a）克拉泼电路 （b）开环电路

图2 克拉泼电路（a）及其开环电路（b）

在如图2（a）所示的克拉泼电路中，L、C3的串联支路呈感性，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（b）所示的开

?)，环电路。它的反馈网络的反馈系数保持不变，仍为n?C1/(C1?C2??C2?Cb?e，不同的仅是RL?(?RL//Re0)需要通过C3和C1,2(?C1C2?/(C1?C2?))的C222?（或gL?/n2?）电容分压网路折算到集电极上，折算后的数值为n2，其中RLgL - 3 -

n2?C3/(C3?C1,2)。因此，该电路的振幅起振条件为

gmgL/n?n2gi其中，gi?1re。

1.3.2 克拉泼振荡器的振荡频率

'22n?1

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回路联接，这样就减弱了晶体管与回路的耦合。由于C3?C1，因而回路总电容近似等于C3，振荡器的振荡频率?oscC3?C2，为

?OSC?1LC?1LC3

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，从另一个方面看，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。

Ube?C1而晶体管的电压反馈系数为：F?。

UceC2如果设回路L两端的等效负载为RL，则折合到集电极回路作为集电极负载

'?: 电阻RL?C????3?RL?p2RL RL?C1?p为回路总阻抗反映到管子ce端的接入系数，其值为

- 4 -

2

致 谢

本论文从选题、开题、查阅资料、设计电路、撰写直到论文的审阅都是在导师吴彬老师的耐心指导下完成的。吴老师的和蔼可亲，谆谆教导，以及不厌其烦地为我解答疑难，都是为人师表的表率。我十分感谢吴老师的帮助！

在我进行选题和论文研究以及对Multisim软件的学习中，还得到许多其他老师和同学的指导和帮助，在此我表示衷心的感谢！感谢所有曾经帮助过我的老师，感谢所有曾经关心过我的同学以及所有曾经关怀过我的领导。

最后，我还要向我的家人表示衷心的感谢！感谢他们给予我精神上的鼓舞和物质上的支持，帮助我顺利完成了学业。

- - 10

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/i84g.html