模电课程设计报告--三相正弦波振荡电路

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1、引言：三相正弦波是实验室、教学等场合经常需要用到的信号。通常情况下，可以通过变压 器从电网获得，但在使用时很不方便，也不安全。因此，研究三相正弦波电子振荡器是很有 实际意义的。 一、 课题名称：频率为 1kHz 的三相正弦波振荡器 二、 实验目的：1、掌握一阶全通网络、滤波器、振荡电路的原理； 2、设计频率为 1kHz 的三相正弦波振荡器，获得高精度的三相波形。 三、 任务与要求 1、设计一个可产生三相正弦波的振荡电路； 2、使用 multisim 仿真并获得波形。 四、 实验原理 （一）一阶全通网络 上图中的一阶全通网络的传输函数可以表示为： 1 ( ) 1 Ts Gs Ts 。 其中 T=

2、RC,是网络时间常数， 该网络在全频域有单位增益， 相移为 。 通 过设置参数，可使得 1kHz 的信号通过该一阶全通网络产生的相移为 120 度，因此，使用三个 一阶全通器组成一个移相电路，可使得每相之间的相位差为 120 度，并且总相移位 360 度。 U1 3288RT 1 2 5 4 3 R1 1k R2 1k R3 275.6644 C1 1uF V1 12 V V2 12 V U2 3288RT 1 2 5 4 3 R4 1k R5 1k R6 275.6644 C2 1uF U3 3288RT 1 2 5 4 3 R7 1k R8 1k R9 275.6644 C3 1uF 1

3、9 8 5 4 3 2 12 XFG1 10 0 00 XSC1 ABCD G T 6 7 11 0 三阶移相网络（输入信号频率为 1kHz） 移相网络的波形 （二）起振和稳幅电路 振荡电路必须包含起振和稳幅（非线性）环节。起振条件是该电路的电压增益 AuF1（F 为 移相网络的增益，始终为 1） ，稳定运行条件是 AuF=1,且相移始终保持为 2k。上图为振荡 电路的起振环节，在信号幅值较小时，未达到二极管导通电压，因此，2 个二极管截止，此 时 AuF1；当经过一段时间振荡后，输出信号幅值达到二极管的导通电压，理想二极管情况 下，二极管的导通电阻为 0，此时 AF=1。但考虑到二极管自身有

4、导通电阻，因此这里二极管 导通时 AF 仍大于 1（下面将阐述原因） 。 （三）低通滤波 在计算过程中发现多阶全通网络会产生多频率振荡的问题。原因如下：n 阶全通网络产生的 相移为，只要相移为 360 度的整数倍，都满足相位条件。解方程 （其中 n 为一阶全通网络的阶数， k 为整数）可得多个频率都满 足振荡的相位条件。 因此为了去除高次谐波振荡而影响预期的波形， 那么必须在环路中加上 低通滤波环节（如上图）。但加上滤波电路之后，信号会产生衰减，因此前面的稳幅电路在 稳定振荡之后 Au 要大于 1，这样才能保证整体 AF=1。另外，滤波电路还会产生相移，这样 振荡电路就不满足相位条件， 因此要进行相位补偿， 把低通滤波电路和第一阶相移电路的整 体相移设定为 120 度。 仿真电路图如下图所示： U1 3288RT 1 2 5 4 3 R1 10k R2 10k R3 168.9751 C1 1uF V1 12 V V2 12 V U2 3288RT 1 2 5 4 3 R4 10k R5 1