CAD6

5-20 题图所示是实验电路：电容串联改进型三点式振荡电路（克拉泼电路）的电路图，其中C1>>C3，C2>>C3，C3是可变电容。振荡频率主要由LC3决定，f0 = 1/(2π(LC3)^0.5)。

由于电路中串入了比C1小很多的电容C3，故晶体管集电极与振荡回路的耦合比电容三点式反馈电路要弱很多。用Pspice程序分析不同静态工作电流、不同反馈系数对振荡器特性的影响。设晶体管参数为：IS = 10-15A,BF = 120,rbb’ = 5Ω,Cjc0 = 1pF,Cje0 = 3pF,tF = 1ns(fT = 160MHz),VA = 100V。

（1）调节电阻Rb1，使ICQ≈2mA；

（2）调节C3，计算振荡频率的变化范围f0min~f0max，并确定f0 = 6.5MHz时C3的取值；

（3）C1和C2取如下不同值（反馈系数F = C1/(C1+C2)），研究它们对起振点的影响；

①C1 = 100pF,C2 = 1500pF；

②C1 = 110pF,C2 = 1000pF；

③C1 = 120pF,C2 = 680pF；

④C1 = 680pF,C2 = 120pF。

（4）改变电路静态工作电流，例如取0.5mA，1mA，3mA，5mA时研究它对振荡频率f0和振荡幅度的影响；

（5）改变负载电阻RL，例如取33kΩ、10kΩ、4.7kΩ，研究它对振荡频率f0和振荡幅度的影响。

一、Multisim软件仿真

二极管参数设置如下：

名称	描述	值	单位
IS	传递饱和电流	1.00E-15	A
BF	理想的最大正向放大倍数	120
VAF	正向厄尔利电压	100	V
RB	零偏压基极电阻	5	Ω
CJE	B-E 零偏压耗尽层电容	3p	F
TF	理想正向切换时间	1n	sec
CJC	B-C 零偏压耗尽层电容	1p	F

二、仿真分析

（1）调节电阻Rb1，使ICQ≈2mA；此时Rb1 = 15kΩ

（2）调节C3，计算振荡频率的变化范围f0min~f0max，并确定f0 = 6.5MHz时C3的取值；

当C3 = 20pF时，对应f0max = 10.348MHz

当C3 = 160pF时，对应f0min = 5.475MHz

当f0 = 6.5MHz时，C3 = 75.2pF

随着C3的减小，总电容也减小，谐振频率增大。

（3）C1和C2取如下不同值（反馈系数F = C1/(C1+C2)），研究它们对起振点的影响；

①C1 = 100pF,C2 = 1500pF；

调节Rb1 = 36.5kΩ，ICQ≈627uA时，振荡波形消失。

②C1 = 110pF,C2 = 1000pF；

调节Rb1 = 42.5kΩ，ICQ≈335uA时，振荡波形消失。

③C1 = 120pF,C2 = 680pF；

调节Rb1 = 47kΩ，ICQ≈237uA时，振荡波形消失。

④C1 = 680pF,C2 = 120pF。

调节Rb1 = 38kΩ，ICQ≈417uA时，振荡波形消失。

由上述结果可以看出，当C1/C2增大，即反馈系数增大时，电路起振的静态工作电流降低，更容易起振；而C1/C2过大时，反馈耦合过紧，反而增加了起振的难度。

（4）改变电路静态工作电流，例如取0.5mA，1mA，3mA，5mA时研究它对振荡频率f0和振荡幅度的影响；

（取C1 = 120pF，C2 = 680pF，C3 = 80pF）

ICQ	0.5mA	1mA	3mA	5mA
Rb1	36kΩ	25.2kΩ	10.2kΩ	-
f0	6.297MHz	6.414MHz	6.452MHz	-
Vpp	0.407V	0.847V	2.936V	-

由结果可知，随着静态工作电流的增大，振荡频率增加，振荡幅度增大；而当静态工作电流过大时，不能起振。

（5）改变负载电阻RL，例如取33kΩ、10kΩ、4.7kΩ，研究它对振荡频率f0和振荡幅度的影响。

（取C1 = 120pF，C2 = 680pF，C3 = 80pF，ICQ = 3mA）

RL	33kW	10kW	4.7kW
f0	6.409MHz	6.50MHz	6.72MHz
Vpp	2.62V	1.93V	1.35V

随负载电阻的减小，振荡频率增加，同时震荡幅度减小。

三、结果分析

1．环路的起振条件是AF>1，当输入输出电阻确定时，较大的反馈系数可以保证在较小的A和β条件下可以起振。C1/C2越大，反馈系数越大，起振点越小，越容易起振。但当F过大时，晶体管输入电阻反馈到输出端的等效电阻变小，总电阻变小，放大器放大倍数随之下降，AF变小，环路不易起振，同时A减小，起振后的波形幅度也偏小。

2．电路静态工作电流影响振荡输出频率和幅度。静态电流越大，振荡频率越高，振荡幅度越大。

3．改变负载电阻，可以改变回路Q值，负载越大，回路Q值越高，越利于起振，同时波形振荡幅度也越大。