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基于orcad／Pspice的波形发生电路设计仿真$ Z% z- h7 O8 P& i* g3 |1 u
引言
% [; f' O. G' N/ v# s0 [: F+ D, R$ Y8 K! j2 j+ g3 o y
振荡器是一种能自动将直流电源能量转换为交变振荡信号的转换电路，无需外加激励信号，就能产生频率、波形、幅度完全由电路自身参数决定的交流信号。正弦波振荡器作为信号源被广泛应用于各种电子设备中。如广播、电视、无线通信中用来产生载波信号；电子测量和自动控制系统中用来产生基准信号。4 B& Z7 o6 L/ E, J, d8 [0 v/ j" J
% ?- p6 M- \4 x4 w1 z随着微电子技术、大规模集成电路和计算机技术的迅猛发展，电子产品研制和开发都采用了计算机辅助分析和设计(CAA／CAD)技术，实现了电子设计的自动化(EDA)。Cadenee公司的OrCAD／PSpice就是其中功能强大的一种专用电路仿真软件。它可以对给定参数的众多元器件构成的电路进行直流分析、交流小信号分析、瞬态分析、参数扫描分析和蒙特卡罗(Monte Carlo)分析及最坏情况(Worst Case)分析，在电路设计的初级阶段进行功能和性能的验证，取代了大量的仪器仪表和手工计算。本文结合具体电路对PSPICE仿真过程做一个深入探讨，对电子电路特性进行仿真分析，为电路优化设计提供可靠的理论依据。 # K8 t9 c" o9 \; c9 c3 c; G
1 典型的正弦波振荡电路
1 G5 p* E9 A N( E( i& o2 ], h/ v" e' x' P1 A7 W( o( u
+ \1 d$ i: [2 O- H1 }" g
1．1 起振条件和平衡条件
: k2 V$ N4 O, y0 c6 ?9 y) p- U9 o: V. L& U5 P2 b
, X; o! u! o) v2 G6 H. L# T+ Y# D
反馈型振荡器(Feedback Oscillator)是基于放大与反馈的机理而构成的，主要由主网络与反馈网络构成一个闭合环路。 0 \2 J' `. [* b
8 H, }" A( a3 |! O; L A其中![]() 分别是反馈电压、输入电压、输出电压和激励源。建立振荡的振幅起振条件为![]()
, u8 L; r% M- Q；相位起振条件为φT(w)=2nπ。因为放大器的非线性，随着振幅增大，放大器增益下降。当环路增益时，振荡器达到平衡进入等幅振荡状态，实现自激振荡。 , x* ~0 C( T' o
) p5 e5 Y$ C( f
1 }0 Z! e- _/ t$ x! h1．2 电容三点式振荡电路设计
9 z! `6 ?: O* | t3 B9 E# B3 {) e' d8 z+ F* u
. n% `' p) G4 v! Z
图1所示为利用反馈原理设计的一个电容三点式振荡器，又称考毕兹振荡器。 , L$ E! K9 N6 q
6 v' i! k, Z/ x: ~5 f- z
图中晶体管放大电路构成主网络，直流电源对电路提供偏置，偏置电压经过直流工作点分析在电路中表示出来。LC并联谐振回路构成正反馈选频网络，其中C1、C2和Ce分别为高频耦合电容和旁路电容，C3、C4为回路电容，L1是回路电感。在不考虑寄生参数的情况下，根据正弦振荡的相位条件，振荡频率计算公式为：
" P9 d, h5 A. X/ q+ r
+ i( H& R) ^. ~ dC4端接回基极构成正反馈，反馈系数为F=C3／C4。电容三点式振荡器的优点为电容对晶体管非线性特性产生的高次谐波呈现低阻抗，所以反馈电压中高次谐波分量很小，因此输出波形接近于正弦波。
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发表于 2019-3-4 06:00
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