基于Multisim的LC正弦波振荡器的设计与仿真

目 录
1、绪论 1
1.1选题背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3研究主要内容 2
2、系统整体设计 3
2.1开发环境Multisim的介绍 3
2.2方案比较与论证 4
2.2.1振荡电路方案选择 4
2.2.2 控制电路设计方案 4
2.3系统整体设计 5
3、工作原理、硬件电路的设计和参数的计算 6
3.1 反馈振荡器的原理和分析 6
3.2电容三点式振荡单元 7
3.2.1三点式振荡器的基本工作原理 8
3.2.2电容三点式振荡器 8
3.2.3 电感三点式振荡器 9
3.2.4改进型电容三点式振荡器 10
3.3 电路连接及其参数计算 10
4、总体电路设计和仿真分析 12
4.1组建仿真电路 12
4.2仿真的振荡频率和幅度 12
4.3误差分析 14
5、总结 15
参考文献 16
附 录 17
附录Ⅰ元器件清单 17
附录Ⅱ电路总图 17
1.3研究主要内容
本文设计一个高频正弦信号发生器，应用 Multisim软件仿真实现信号发生器，性能指标如下：
1、输出频率为5～10MHz
2、输出电压为0～5V
3、频率稳定度较高
设计一个改进型电容三点式正弦波振荡器，即西勒振荡器。系统由三个部分组成：西勒振荡器、射极跟随器和电压放大电路。西勒振荡器用于产生正弦波；射极跟随器作为缓冲级，减弱后级对前级的影响；为达到输出电压指标，加一级电压放大。最终电压放大电路输出频率为5～10MHz，输出电压为0～5V，频率稳定度较高。电路尽可能复杂些并且电路设计过程要有详细分析。
通过此次设计，掌握正弦波振荡电路的基本原理、起振条件、振荡电路设计方法、电路参数计算、晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响，以及研究外界条件对振荡器频率稳定度的影响。

2、系统整体设计
正弦波振荡器分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。其中LC和晶体振荡器用于产生高频正弦波，RC振荡器用于产生低频正弦波。LC振荡器是一种能量转换器，由晶体管等有源器件和具有选频作用的无源网络及反馈网络组成
LC振荡器的电路种类比较多，根据不同的反馈方式，又可分为互感反馈振荡器，电感反馈三点式振荡器，电容反馈三点式振荡器，其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。
由设计的技术指标来看本次正弦波振荡器毕业设计选择电容反馈三点式振荡器。
电容反馈的三点式振荡器主要是通过电容反馈，所以可减弱高次谐波的反馈，使振荡产生的波形得到改善，且频率稳定度高，又适用于较高波段工作，目前已被广泛的应用于本振，调频，VCD压控振荡器等高频电路中。
2.1开发环境Multisim的介绍
Multisim美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。
Multisim 被美国NI公司收购以后，其性能得到了极大的提升。最大的改变就是：Multisim 9与LABVIEW 8的完美结合。
新特点
⑴可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；
⑵所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上；
⑶所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分析。
电路的构建及仿真
单元电路、功能电路、单片机硬件电路的构建及相应软件调试的仿真。
系统的组成及仿真：Commsim 是一个理想的通信系统的教学软件。它很适用于如“信号与系统”、“通信”、“网络”等课程，难度适合从一般介绍到高级。使学生学的更快并且掌握的更多。
Commsim含有200多个通用通信和数学模块，包含工业中的大部分编码器，调制器，滤波器，信号源，信道等，Commsim 中的模块和通常通信技术中的很一致，这可以确保学生学会当今所有最重要的通信技术。
要观察仿真的结果，你可以有多种选择：时域，频域，XY图，对数坐标，比特误码率，眼图和功率谱。
仪表仪器的原理及制造仿真：可以任意制造出属于自己的虚拟仪器、仪表，并在计算机仿真环境和实际环境中进行使用。
PCB的设计及制作：产品级版图的设计及制作。
Multisim能完成以下的功能：
1、通过直观的电路图捕捉环境，轻松设计电路。
2、通过交互式SPICE仿真，迅速了解电路行为。
3、借助高级电路分析，理解基本设计特征。
4、通过一个工具链，无缝地集成电路设计和虚拟测试。
5、通过改进、整合设计流程，减少建模错误并缩短上市时间
本次设计主要是通过Multisim进行仿真调试得出正弦信号。