基于OrCAD／PSpice的波形發(fā)生電路設(shè)計(jì)仿真

圖中晶體管放大電路構(gòu)成主網(wǎng)絡(luò)，直流電源對(duì)電路提供偏置，偏置電壓經(jīng)過(guò)直流工作點(diǎn)分析在電路中表示出來(lái)。LC并聯(lián)諧振回路構(gòu)成正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)，其中C1、C2和Ce分別為高頻耦合電容和旁路電容，C3、C4為回路電容，L1是回路電感。在不考慮寄生參數(shù)的情況下，根據(jù)正弦振蕩的相位條件，振蕩頻率計(jì)算公式為：

C4端接回基極構(gòu)成正反饋，反饋系數(shù)為F=C3／C4。電容三點(diǎn)式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)為電容對(duì)晶體管非線性特性產(chǎn)生的高次諧波呈現(xiàn)低阻抗，所以反饋電壓中高次諧波分量很小，因此輸出波形接近于正弦波。

2 電路的仿真分析
2．1 起振過(guò)程振蕩曲線分析，即電路的瞬態(tài)分析(Time Domain Transient)
在Capture CIS中繪制電路的原理圖如圖1，各元件參數(shù)如圖中所示。對(duì)波形發(fā)生電路進(jìn)行時(shí)域仿真就是仿真電路的輸出波形，因此應(yīng)選擇瞬態(tài)分析方式。仿真時(shí)間選擇5 μs，并設(shè)置Maximum step(最大步長(zhǎng))為10 ns，以輸出光滑的振蕩波形。執(zhí)行仿真分析命令，可以在Probe中清晰地看出正弦波發(fā)生電路的起振過(guò)程。

圖2即為out點(diǎn)輸出波形，從中可見(jiàn)起振時(shí)間約為1．0 us。根據(jù)仿真波形分析起振過(guò)程如下：在剛接通電源時(shí)電路中存在各種擾動(dòng)，這些擾動(dòng)均具有很寬的頻譜，但是只有頻率近似為L(zhǎng)C選頻網(wǎng)絡(luò)諧振頻率fo的分量才能通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較大的反饋電壓。由于環(huán)路增益T>1，經(jīng)過(guò)線性放大和反饋的不斷循環(huán)，振蕩電壓會(huì)不斷增大。然而由于晶體管的線性范圍是有限的，隨著振幅的增大放大器逐漸進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)，增益逐漸下降。當(dāng)放大器增益下降而導(dǎo)致環(huán)路增益下降到1時(shí)，振幅增長(zhǎng)過(guò)程停止，振蕩器達(dá)到平衡，進(jìn)入等幅振蕩狀態(tài)。