基于OrCAD／PSpice的波形发生电路设计仿真

图中晶体管放大电路构成主网络，直流电源对电路提供偏置，偏置电压经过直流工作点分析在电路中表示出来。LC并联谐振回路构成正反馈选频网络，其中C1、C2和Ce分别为高频耦合电容和旁路电容，C3、C4为回路电容，L1是回路电感。在不考虑寄生参数的情况下，根据正弦振荡的相位条件，振荡频率计算公式为：

C4端接回基极构成正反馈，反馈系数为F=C3／C4。电容三点式振荡器的优点为电容对晶体管非线性特性产生的高次谐波呈现低阻抗，所以反馈电压中高次谐波分量很小，因此输出波形接近于正弦波。

2 电路的仿真分析
2．1 起振过程振荡曲线分析，即电路的瞬态分析(Time Domain Transient)
在Capture CIS中绘制电路的原理图如图1，各元件参数如图中所示。对波形发生电路进行时域仿真就是仿真电路的输出波形，因此应选择瞬态分析方式。仿真时间选择5 μs，并设置Maximum step(最大步长)为10 ns，以输出光滑的振荡波形。执行仿真分析命令，可以在Probe中清晰地看出正弦波发生电路的起振过程。

图2即为out点输出波形，从中可见起振时间约为1．0 us。根据仿真波形分析起振过程如下：在刚接通电源时电路中存在各种扰动，这些扰动均具有很宽的频谱，但是只有频率近似为LC选频网络谐振频率fo的分量才能通过反馈网络产生较大的反馈电压。由于环路增益T>1，经过线性放大和反馈的不断循环，振荡电压会不断增大。然而由于晶体管的线性范围是有限的，随着振幅的增大放大器逐渐进入饱和区或截止区，增益逐渐下降。当放大器增益下降而导致环路增益下降到1时，振幅增长过程停止，振荡器达到平衡，进入等幅振荡状态。