用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真

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实验目的与要求

1、进一步学习掌握正弦波振荡器的相关理论。

2、掌握LC三点式振荡器的基本原理,熟悉各元器件的基本功能。

3、理解静态工作点和回路电容对振荡器的影响。

4、加深对LC振荡器频率稳定度的理解。

实验内容与测试结果

在Multisim13.0电路窗口中,创建如下图所示仿真电路。

用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
图一

1、观察起振过程。

        对图1,单击仿真按钮,从示波器中观察到的输入输出波形如下:

用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
起振过程

2、观察稳定输出波形,测量振荡器频率变化,估算短周期频率稳定度。

        一分钟,记录振荡频率最大值最小值

用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
振荡频率最小值
用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
最小值的起振波形
用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
振荡频率最大值
用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
频率最大时的振荡波形

设稳定度为N;

        N=(Fmax-Fmin)/[(Fmax+Fmin)/2)]=1.91732。

3、测试静态工作点对起振和输出幅度的影响。

        C2取50%保持不变,改变R3,分别取20%、50%、80%,DC operating point,并自行设计记录

C2

50%

50%

50%

R3

20%

50%

80%

输出幅度/VAC

8.79275

9.31538

9.44089

        对起振的影响如下三图所示:

用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
20%
用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
50%
用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
80%

4、测试回路电容对振荡频率和输出幅度的影响,并理论上给出解释。

        R3取50%保持不变,改变C2,分别取20%、50%、80%,DC operating point,并自行设计记录

R3

50%

50%

50%

C2

20%

50%

80%

输出幅度/VAC

8.93430

9.32366

9.40197

        对起振的影响如下三图所示:

用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
20%
用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
50%
用Multisim对LC正弦波振荡器进行仿真
80%

实验结果分析

    对上述实验内容及测试结果分别分析如下:

1、实验内容1的测试结果表明:这是一个反馈型LC正弦振荡器,LC回路本身总是有正电阻,所以引入一个负反馈,来抵消正电阻,这个过程就是起振的过程,当正电阻完全抵消时,振荡器开始等幅振荡。

2、实验内容2的测试结果表明:一分钟内,最小振荡频率为:1.234MHZ;最大振荡频率为:

58.465MHZ,最大频率振荡时,波形已经稳定,求稳定度: N=(Fmax-Fmin)/[(Fmax+Fmin)/2)]=1.91732。

3、实验内容3的测试结果表明:C2保持不变时,随着R3逐渐变大,起振的速度逐渐变快,而且起振的输出幅度也在逐渐变大,随着R值越大,ω≈(√1/LC)*R3振荡器的第一次冲击也会越大,开始振荡的幅度也越大,但是最终都会变得稳定。

4、实验内容4的测试结果表明:R3保持不变时,随着C2逐渐变大,起振的速度逐渐变快,,而且比电阻得效果更明显,起振的输出幅度也在逐渐变大,随着C值越大,储存得电能也越多,释放时振荡器的第一次冲击也会越大,ω≈√1/LC开始振荡的幅度也越大,但是最终都会变得稳定。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-445925.html

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