PAGEPAGE11目錄摘要 1關鍵詞 11.引言 11.1Multisim10的介紹 11.2正弦波振蕩器的現狀及發展趨勢 22.克拉潑振蕩器原理 22.1克拉潑振蕩器的電路 22.2克拉潑振蕩器的參數分析 32.2.1克拉潑振蕩器的起振條件 32.2.2克拉潑振蕩器的振蕩頻率 42.2.3克拉潑振蕩器的參數影響 52.2.4克拉潑振蕩器的主要特點 53.克拉潑振蕩器的仿真與調試 63.1克拉潑振蕩器的仿真分析 63.2電容參數改變對波形的影響 9總結 9參考文獻 9致謝 11基于Multisim10的克拉潑振蕩器的仿真設計XXX，電子信息系摘要：隨著科學技術的發展，振蕩器在各領域中的運用越來越廣泛，如通信、電子、航海航空航天等領域扮演重要的角色。本文的主要內容是利用Multisim對克拉潑振蕩器進行仿真分析。首先介紹了克拉潑振蕩器的由來、電路分析和參數分析，通過對振蕩器的各大組成部分的基本原理、功能及應用的分析，從理論上畫出合適的電路原理圖。然后再利用Multisim對克拉潑振蕩電路進行仿真分析，可以得到電路的仿真波形是一串連續的正弦波，改變電路的電容參數，會使正弦波發生失真。關鍵詞：克拉潑振蕩器；仿真；MultisimThedesignandsimulationofClapposcillatorbasedonMultisim10LvWandong,DepartmentofElectronicInformationAbstract:Withthedevelopmentofscienceandtechnology,theoscillatorisusedwidelyinvariousfields,suchascommunication,electronics,maritimeaerospaceandotherfieldsplayanimportantrole.ThemaincontentofthispaperistouseMultisimsimulationanalysisofClappOscillatoristhemajorpartoftheanalysisofbasicprinciple,functionandapplicationoftheoreticallydrawtherightcircuitsimulationanalysis,cangetthecircuitsimulationwaveformisasequenceofsinewave,changetheparametersofthecapacitanceofthecircuit,canmakesinewavedistortionoccurs.Keywords:ClappOscillator;Simulation;Multisim1.引言1.1Multisim10的介紹Multisim是InteractiveImageTechnologies公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，使用于班級模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形出入，電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，為適應不同的應用場合，Multisim推出了許多版本[1]。而Multisim10是最新的版本，它是一個原理電路設計、電路功能測試的虛擬電路仿真軟件，一個虛擬電子實驗室。軟件可以虛擬設計測試和演示各種電子電路（電工學、模擬電路、數字電路等），能夠進行詳細的電路分析功能，以幫助設計人員分析電路的新能。Multisim10是學習電子設計專業必備的軟件[2]。1.2正弦波振蕩器的現狀及發展趨勢正弦波振蕩器是指在沒有輸入信號控制的情況下就能自動地將直流能量轉換為特定頻率和振幅的正弦交變能量的電路。正弦波振蕩器廣泛用于各種電子設備中。例如，無線發射機中的載波信號源，超外差式接收機中的本地振蕩信號源，電子測量儀器中的正弦波信號源，數字系統中的時鐘信號源[3]。在這些應用中，對振蕩器提出的要求主要是振蕩頻率和振蕩振幅的準確性和穩定性，其中尤以振蕩頻率的準確性和穩定性最為重要。正弦波振蕩器的另一類用途是作為高頻加熱設備和醫用電療儀器中的正弦交變能源。在這類應用中，對振蕩器提出的要求主要是高效率地產生足夠大的正弦交變功率，而對振蕩器的準確性和穩定性的要求一般不苛求，本文討論的是前一類用途的振蕩器。從早期的真空管時代到后期的晶體管時代，無論是理論上還是電路結構和性能上，無論是體積上還是制作成本上無疑都取得了飛躍性的進展[4]。近年來，隨著通信電子領域的迅速發展，對電子設備的要求越來越高，尤其是對像振蕩器等這種基礎部件的要求更是如此。我國在電子通信領域市場潛力非常大，自主研究高性能、高質量、低成本的振蕩器市場前景廣闊，意義巨大[5]。2.克拉潑振蕩器原理2.1克拉潑振蕩器的電路克拉潑（Clapp）振蕩器是電容三點式振蕩器的改進型電路，在電容三點式電路中，要減小極間電容在回路總電容中的比重，可以采用部分接入的方法[6]。在電容三點式振蕩器電路的回路中，僅多加一個與、相串聯的電容即構成了克拉潑振蕩器，圖2-1-1（a）和（b）分別是它的實際電路和相應的交流通路。通常取值較小，滿足，，回路總電容主要取決于。而回路中的不穩定電容主要是三極管的極間電容、、，它們又都直接并接在、上，不影響值，結果是減小了這些不穩定電容對振蕩頻率的影響，而且越小，這種影響越小，環路增益就越小，回路標準性就越高，實際情況下，克拉潑電路的頻穩度大體上比電容三點式電路高一個量級，可達[6]。（a）實際電路（b）交流通路圖2-1-1克拉潑2.2克拉潑振蕩器的參數分析2.2.1克拉潑振蕩器的起振條件（a）克拉潑電路（b）開環電路圖2-2-1克拉潑電路（a）及其開環電路（b）在如圖2-2-1（a）所示的克拉潑電路中，、的串聯支路呈感性，該電路符合三點式電路的組成法則，即與發射極連接的為和，而不與發射極連接的為感性電抗。該電路滿足相位平衡條件。在×處斷開，可以得到如圖2-2-1（b）所示的開環電路。它的反饋網絡的反饋系數保持不變，仍為，，不同的僅是需要通過和的電容分壓網絡折算到集電極上，折算后的數值為（或），其中。因此，該電路的振幅起振條件為：，其中，[7]。2.2.2克拉潑振蕩器的振蕩頻率克拉潑振蕩電路是在電容三點式振蕩電路的基礎上，采用和的串聯電路代替原來的而構成的。由圖2-2-1（b）可知，在工作頻率上，與串聯支路應等效為一個電感，和以及并接在、上的、只是整個回路電容的一部分，晶體管以部分接入的方式與歸路聯接，這樣就減弱了晶體管與回路的耦合。由于，，因而回路總電容近似等于，振蕩器的振蕩頻率為：，。顯然，管子的結電容對的影響是很小的，而且越小，結電容對振蕩頻率的影響就越小。但是，由于、只是整個振蕩回路的一部分，晶體管是以部分接入的方式與回路連接，減弱了晶體管與回路之間的耦合。而晶體管的電壓反饋系數為：。如果設回路兩端的等效負載為，則集電極負載電阻為，為回路總阻抗反映到管子ce端的接入系數，其值，可見減小也減小，從而導致放大倍數下降，影響起振條件[6]。由于通過改變來改變振蕩頻率的同時會影響負載電阻變化，進而影響振蕩器的性能，故克拉潑振蕩器不適合用作頻率可變的振蕩器。2.2.3克拉潑振蕩器的參數影響如圖2-2-1（a）所示，在電容三點式振蕩電路中接入后，雖然振蕩器的反饋系數不變，但是接在電感L兩端的電阻折算到振蕩管集基極間的數值（設為）減小，其值為：式中，是、和包括各極間電容在內的總電容。因而，放大器的增益亦即環路增益將相應減小。顯然，越小，環路增益就越小。可見，在這種振蕩電路中，減小來提高回路標準性是以犧牲環路增益為代價的。如果取值過小，振蕩器就不能滿足振蕩起振條件而停振[8]。2.2.4克拉潑振蕩器的主要特點振蕩器簡單地說就是一個頻率源，一般用在鎖相環中。詳細地說就是一個不需要外信號激勵、自身就可以將直流電能轉化為交流電能的裝置。一般分為正反饋和負阻型兩種。所謂“振蕩”，其涵義就暗指交流，振蕩器包含了一個從不振蕩到振蕩的過程和功能。能夠完成從直流電能到交流電能的轉化，這樣的裝置就可以稱為“振蕩器”。簡單地說，振蕩器的作用是將直流電轉變為交流電。振蕩器電路的特點：優點是高次諧波成分小，波形好；缺點是調節頻率影響反饋系數，受三極管等效輸入電流和輸出電流影響[9]。克拉潑電路是電容三點式振蕩電路的改進型，也有它自身所具有的特點。首先，由于、的接入系數減小，晶體管與諧振回路是松耦合；第二，調整、的值可以改變反饋系數，但對諧振頻率的影響很小；第三，調整的值可以改變反饋系數，但對諧振系數無影響。由于放大倍數與頻率的立方成正比，故隨著放大頻率的增加振蕩的幅度明顯下降，上限頻率受到限制。所以，克拉潑電路的波段范圍不寬，波段覆蓋系數小，一般約為1.2-1.3；其次，增大和減小時會引起振蕩幅度下降，波段內輸出幅度不均勻，難于起振；最后就是工作波段內輸出波形隨著頻率的變化大[10]。3.克拉潑振蕩器的仿真與調試3.1克拉潑振蕩器的仿真分析根據克拉潑振蕩器的原理，繪制如圖3-1-1所示的電路：圖3-1-1克拉潑實例電路將上圖在Multisim10仿真軟件中繪制如圖3-1-2所示的圖3-1-2克拉潑仿真電路設置為0%，即=0pF,振蕩波形輸出如圖3-1-3所示：圖3-1-3為0%的振蕩波形設置為25%，即=7.5pF，振蕩波形輸出如圖3-1-4所示：圖3-1-4為25%的振蕩波形設置為50%，即=15pF，振蕩波形輸出如圖3-1-5所示：圖3-1-5為50%的振蕩波形設置為75%，即=22.5pF，振蕩波形輸出如圖3-1-6所示：圖3-1-6為75%的振蕩波形 設置為100%，即=30pF，振蕩波形輸出如圖3-1-7所示：圖3-1-7為100%的振蕩波形3.2電容參數改變對波形的影響從以上振蕩波形可知，隨著的逐漸增大，振蕩波逐漸穩定。當較小時，如圖3-1-3、3-1-4，振蕩波不太穩定；當較大時，如圖3-1-6、3-1-7，振蕩波比較穩定。因此，不能太小，一般應較大些[6]。總結通過本次的論文設計，使我進一步了解了克拉潑振蕩電路的特性與原理。接著查找資料，找到各個模塊的電路圖，了解各個模塊的工作原理與特性。確定本次設計的電路，然后在Multisim10仿真軟件中繪制出電路圖，進行仿真分析，模擬分析結果與實際結果基本一致，說明Multisim10仿真軟件能夠運用于高頻電路的仿真。Multisim10幫助我們更好地掌握課堂講述的內容，使我們加深對概念與原理的理解，僅僅靠課堂上的聽講很難加深我們對所學知識的理解，彌補了課堂教學存在的不足，通過電路仿真，使我們可以熟悉常用電子儀器的測量方法，培養我們綜合分析的能力，開發、創新的能力，排除故障的能力。參考文獻[1]趙建春.基于Multisim的電子技術仿真教學.考試周刊，2001（30）.[2]黃培根.Multisim10虛擬仿真和業余制版實用技術[M].北京：電子工業出版社，2008.[3]劉明亮.振蕩器的原理和應用.北京：高等教育出版社，1983:6-73.[4]高金玉.高頻電子技術與應用.西安：西安電子