基於OrCAD/PSpice的晶體振蕩電路設計仿真

2021-01-08 電子產品世界

摘要：通過對電容三點式振蕩電路和石英晶體振蕩器等效電路的計算分析，設計並改進了石英晶體振蕩器電路。在OrCAD／PSpice環境中完成了電路的時域和頻域仿真分析，對影響振蕩電路起振特性的因素進行了探討，進一步驗證了PSpice電路仿真設計的合理性和可靠性。給出了發生電路的振蕩、穩幅波形，測量了振蕩周期和振蕩頻率，並與理論值做出比較。結果表明，設計的振蕩電路波形好，振蕩頻率穩定，易於實現，可廣泛應用於工程設計領域。
關鍵詞：OrCAD／PSpice；正弦波；石英晶體振蕩器；電路仿真

0 引言
隨著微電子、計算機技術的快速發展，電子產品開發都實現了電子設計自動化。Cadence公司的OrCAD／PSpice就是其中功能強大的一種專用電路仿真軟體；它可對給定參數的複雜電路進行直流、交流分析、瞬態分析、參數掃描和蒙特卡羅分析等，在電路設計初級階段進行功能和性能的驗證。本文以具體的振蕩電路對PSpice仿真過程作深入探討，對電子電路特性進行仿真分析，為電路優化設計提供可靠的理論依據。

1 電容三點式振蕩電路
圖1為利用反饋原理設計的電容三點式振蕩電路，又稱科爾皮茲(Colpitts)振蕩器。圖中電晶體放大電路構成主網絡，直流電源對電路提供偏置，LC並聯諧振迴路構成正反饋選頻網絡。其中C1，C2和Ce分別為高頻耦合電容和旁路電容；C3，C4為迴路電容；L是迴路電感；C4端接回基極構成正反饋，反饋係數F=C3／C4。在不考慮寄生參數的情況下，據正弦振蕩的相位條件，振蕩頻率(單位：MHz)為：

在Capture CIS中繪製電路原理圖，各元件參數如圖1所示，對電路瞬態分析，進行時域仿真，仿真時間選擇5μs，設置Maximum step為10 ns，執行仿真命令，在Probe中可清晰地看到電路的起振過程和光滑的輸出波形，起振時間約為1．0μs，如圖2所示。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/185632.htm


剛接通電源時電路中存在各種寬頻譜擾動，頻率近似為LC選頻網絡諧振頻率的分量才能通過反饋網絡產生反饋電壓；經線性放大和反饋不斷循環，振蕩電壓不斷增大。但電晶體線性範圍有限，隨著振幅增大放大器逐漸進入飽和或截止區，增益逐漸下降；當環路增益下降到1時，振幅停止增長，振蕩電路達到平衡，進入等幅振蕩狀態。
由圖可知，T=4．902-4．811=0．091 μs，f0=1／T≈10．98 MHz。與理論計算值比較，頻率失真主要是因為電路非理想特性的影響，如電晶體內部參數、分布電容、分布電感等。

lc振蕩電路相關文章:lc振蕩電路原理

相關焦點

  • 基於OrCAD/PSpice的波形發生電路設計仿真
    摘要：對正弦波振蕩器工作原理及振蕩電路的起振條件進行了分析與研究。根據LC三點式振蕩電路的組成原則設計並改進了電容三點式振蕩器電路，在OrCAD／PSpice仿真軟體中對電路進行了時域及頻域仿真分析，給出了振蕩波形，測量了振蕩頻率。
  • 石英晶體振蕩器仿真電路設計
    打開APP 石英晶體振蕩器仿真電路設計 周碧俊 發表於 2018-08-07 17:09:06 石英晶體振蕩器有並聯型晶體振蕩器和串聯型晶體振蕩器兩類
  • 利用EWB仿真軟體對文氏電橋振蕩電路進行仿真
    利用EWB仿真軟體對文氏電橋振蕩電路進行仿真 電子設計 發表於 2018-10-07 11:10:10 隨著計算機技術和電子技術的發展， 各種EDA 軟體不斷湧現出來， 逐漸進入到電子設計的各個領域。
  • 振蕩電路是什麼?振蕩電路的工作原理和振蕩電路的經典設計
    振蕩電路的定義          一個放大電路，在輸入端加上輸入信號的情況下，輸出端才有輸出信號。如果輸入端無外加輸入信號，輸出端仍有一定頻率和幅度的信號輸出，這種現象稱為放大電路的自激振蕩。振蕩電路就是在沒有外加輸入信號的情況下，依靠電路自激振蕩而產生正弦波輸出電壓的電路。
  • BOOST電路的PSpice仿真分析與設計
    建模　　PSpice是一種功能強大的模擬電路和數字電路混合仿真軟體，它可以進行各種各樣的電路仿真並給出波形輸出和數據輸出，無論對哪種器件和哪種電路進行仿真，均可以得到精確的仿真結果。本文應用基於PSpice的OrCAD9.2軟體對BOOST電路建模，模型如圖3所示，其中採用N 溝道的MOS管IRF640作為開關管，並用一個工作頻率為40K 佔空比為40％ 的脈衝源VG控制MOS管的通斷來仿真圖2中開關S的通斷過程，Rs為電源內阻，RJ為MOS管柵極限流電阻，其它部分與圖1相對應。
  • 正弦波振蕩電路
    導讀：振蕩電路包含張弛振蕩電路和正弦振蕩電路，我們常見的RC振蕩器、LC振蕩器、石英晶體振蕩器都屬於正弦振蕩電路，今天小編就帶你走進正弦波振蕩電路的世界。
  • LC正弦波振蕩電路
    電路的缺點是，反饋電壓取自L2上，L2對高次諧波（相對於f0而言）阻抗較大，因而引起振蕩迴路輸出諧波分量增大，輸出波形較差。四、石英晶體振蕩電路頻率穩定度是衡量振蕩電路的質量指標之一，一般用 來表示，其中f0為振蕩頻率，Df為頻率偏移。頻率穩定度有時還附加時間條件，如一小時或一日內的頻率相對變化量。
  • pspice的起源與優勢,初學者如何學習
    1972年，美國加州大學伯克利分校的計算機輔助設計小組利用FORTRAN語言開發了一款用於大規模集成電路的計算機輔助設計的軟體，即 pspice 。目前，市面上的電路設計軟體各具特色，如Protel和Tango，它對單層/雙層電路板的原理圖及PCB圖的開發設計很適合，而對於布線複雜，元件較多的四層及六層板來說ORCAD更有優勢。
  • 振蕩電路的工作原理及其特性,附設計集錦
    振蕩電路的工作原理及其特性，附設計集錦 佚名 發表於 2015-12-28 10:17:27 　　振蕩電路，簡單來講，就是指能夠產生大小和方向均隨著周期發生變化的振蕩電流，而產生的這種振蕩電流的電路我們就叫做振蕩電路
  • 精通石英晶體及晶振電路——晶體參數四
    1、 激勵功率( Drive Level )晶體的激勵功率是指晶體正常振蕩時最大的消耗功率，一般是以微瓦(uw)表示。振蕩電路必須提供足夠的驅動功率來補償晶體在共振時的機械能損失。振蕩電路若提供過高的激勵功率, 會使晶體的非線性特性變化, 進而可能造成振蕩頻率FL不穩定及等效阻抗ESR的過度變化。晶體的規格書中一般會給出激勵功率的最大值，如10uw。這並不是說晶體能承受的最大激勵功率是10uw，而是晶體最大只需要10uw的激勵功率就能維持正常振蕩工作了，晶體可以承受比10uw大的多的激勵功率。
  • 74HC04和晶振做晶體振蕩電路產生時鐘信號
    打開APP 74HC04和晶振做晶體振蕩電路產生時鐘信號 發表於 2017-12-04 17:09:32 　　時鐘信號為CMOS
  • 精通石英晶體及晶振電路——晶振電路三
    2、晶振電路的 Pierce電路大多數晶振電路都是採用電容三點式振蕩電路，Pierce電路就是其中一種應用最廣泛的電路，它的電路結構如下圖：其中，Inv：晶片內部反相器；RF：反饋電阻，一般集成在晶片內部，也有的晶片內部不集成RF；XTAL：石英晶體；CL1、CL2：補償負載電容；CS：由於
  • 電路開發設計使用的軟體匯總
    電路開發設計需要學習的軟體有哪些?電路設計軟體指的是電路圖繪製、優化、測試、仿真類軟體。在國內，開發使用做多的電路設計軟體如下：protel，powerpcb，Allegro，orcad，cam350等等，這些電路設計軟體包含電原理圖繪製、印製電路板設計、數字電路仿真、可編程邏輯器件設計等功能，可以幫助大家更好的開發和學習。
  • 無線充電器三種經典振蕩電路圖分析
    1 電路的設計本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201612/326602.htm　　對於無線充電電路來說，有三部分最主要的電路
  • 使用PSpice for TI仿真複雜的模擬電源和信號鏈電路
    電路和系統設計人員必須使用一切工具來構建精確、可靠工作的設計方案，使其在第一次運行表現良好。為了滿足這些需求，加之如今不斷變化的辦公環境，意味著可以在家或遠程操控的電路仿真和驗證工具比以往任何時候都更具價值。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202010/418983.htm我們發現，工程師正在縮減設計的原型設計和評估階段。
  • 【E電路】25mHZ石英晶體振蕩器電路圖
    本文主要為25mHZ石英晶體振蕩器電路圖，並對其進行了分析說明：本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201605/291608.htm　　基頻振蕩電路
  • 頗為全面的文氏電橋振蕩電路的分析與設計,拿走不謝!
    Author: Jackie Long正弦波振蕩電路的具體形有很多種，比如電容三點式、電感三點式、LC振蕩式等等，文氏電橋振蕩電路（Wien bridge oscillator circuit），簡稱"文氏電橋"，也是一種適於產生正弦波信號的振蕩電路，因振蕩穩定且輸出波形良好，在較寬的頻率範圍內也能夠容易調節，因此應用場合較為廣泛。
  • 基於Matlab GUI的整流電路仿真設計[圖]
    如果通過實驗來驗證，需要經過反覆多次的元件安裝、調試、重新設計等步驟，這樣使得設計耗資大，效率低，周期長。現代計算機仿真技術為電力電子電路的設計和分析提供了嶄新的方法，可以使複雜的電力電子電路、系統的分析和設計變得更加容易和有效。Matlab是一種計算機仿真軟體，它是以矩陣為基礎的交互式程序計算語言。
  • (8月)PFC電路MOS管應用電路振蕩問題分析
    本文介紹了傳統PFC電路MOS管在應用過程中產生振蕩的機理，通過具體的案例分析了因MOS振蕩引起損壞的各種原因。但是當MOS管寄生參數發生變化時，且在快速開關機過程中，就會出現明顯的驅動波形振蕩（如圖2），嚴重時引起MOS管的損壞。通過對PFC MOS管進行測試和深入分析發現，MOS管的寄生參數對振蕩起著關鍵作用。通過電路實驗模擬和仿真，證實了這一現象產生的根本原因。圖3為PFC MOS管的等效電路圖。
  • 學習電路仿真:基於proteus電路仿真軟體的步進電機仿真
    本文是電路仿真軟體的進階篇，對於電路仿真軟體的基礎篇，大家可翻閱往期文章哦。本文中，將基於proteus電路仿真軟體的步進電機仿真，一起來了解下吧。步進電機廣泛應用在生產實踐的各個領域。本設計利用proteus仿真軟體進行電路仿真，系統通過設置四個按鍵分別控制不進電機的起止、圈數、方向、不進速度，使用1602液晶顯示以上參數。整個系統具有穩定性好，實用性強，操作界面友好等優點。步進電機是一種將電脈衝轉變為角位移的執行機構，可通過控制脈衝數來控制角位移量。步進電機廣泛應用在生產實踐的各個領域。