一种用于高频振荡电路算法模型的优化方法技术

一种用于高频振荡电路算法模型的优化方法，属于电子技术领域。所述优化方法包括：对三极管的模型优化，将三极管的BE结和BC结间的寄生电容，等效为一个CE结寄生电容C

【技术实现步骤摘要】
一种用于高频振荡电路算法模型的优化方法


[0001]本专利技术属于电子
，进一步来说涉及高频振荡电路领域，具体来说，涉及一种用于高频振荡电路算法模型的优化方法。

技术介绍

[0002]振荡电路一般由电阻、电感、电容等元器件组成。由电感线圈L和电容器C相连而成的LC电路是最简单的一种振荡电路，也是一种不用外加激励就能自行产生交流信号输出的电路。振荡电路的运用广泛，如通信系统中发射机的载波振荡器、接受机中的本机振荡器、医疗仪器以及测量仪器中的信号源等。
[0003]电容三点式振荡电路，LC振荡回路中采用两个电容串联成电容支路，两电容中间有一引出端，通过引出端从LC振荡回路的电容支路上取一部分电压反馈到放大电路的输入端，由于电容支路三个端点分别与晶体管的三个极相接，故把这种电路称为电容三点式LC正弦波振荡电路。合理设置电路参数使其满足起振条件，此电路的振荡频率F0计算公式如下：
[0004][0005]其中，C
x
约为C1与C2的串联值，
[0006]LC振荡电路的优点是输出波形好、振荡频率稳定，缺点是：电路调整振荡频率点的理论设计与实际电路之间存在明显差异，不确定性较大，振荡频率点的调节复杂，容易影响起振条件，调节难度大，故LC振荡电路常用于固定频率的场景，不适合可变频率的振荡。
[0007]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是：解决现有电容三点式振荡电路的振荡频率调节复杂，调节难度大的问题。
>[0009]本专利技术的专利技术构思是：基于对实际电路中会产生寄生电容的考量，将实际电路中的影响因素等效为相应的电容模型，对高频振荡电路算法模型进行优化，缩小电路调整振荡频率的理论设计与实际电路之间存在的误差。
[0010]为此，本专利技术提供一种用于高频振荡电路算法模型的优化方法，如图1
‑
图3所示。优化方法如下：
[0011]一、对三极管器件的模型优化
[0012](1)建立电容三点式高频振荡电路算法模型，首先模拟三极管Q1的BE结和BC结间的寄生电容，然后将三极管Q1的BE结、BC结寄生电容等效为一个CE结寄生电容C
CE
，所述寄生电容C
CE
的容值通过曲线拟合确定；
[0013](2)将C1、C2、L值按原设定值，C
CE
的值按等差数列代入，根据高频振荡电路的频率
公式进行计算，形成理论振荡频率的变化曲线；
[0014](3)然后在实际电路在三极管Q1的CE两端接入一个并联电容，电容容值按等差数列递增，测试得出实测振荡频率变化曲线；
[0015](4)对理论频率变化曲线和实际频率变化曲线进行拟合，可得理论频率变化曲线和实际频率变化曲线重合的起点，在理论曲线中该点所带入的容值则为三极管Q1的等效CE结极间寄生电容。此方法即为代差曲线拟合方法。
[0016]二、对电感线圈结构影响的模型优化
[0017](1)考虑到受电感线圈结构的影响，会有寄生电容存在于电感器的内部并与电感等效并联，这使得电感在高频条件下感性下降表现出容性，在理论电路中在电感L的位置等效出一个并联电容C
L
，如图3所示，然后按照更新的高频振荡电路频率公式进行理论计算；
[0018](2)采用所述代差曲线拟合方法确定出电感的寄生电容C
L
，然后按照更新的高频振荡电路频率公式进行实际计算。
[0019]三、对电路外部影响的模型优化
[0020](1)考虑电路外部的影响，对电路振荡频率测试时采用的测试仪器会引入阻抗，其阻抗值由阻抗分析测得在设定频率条件下的寄生电容Cx；同时由于用户负载电路存在电感器件，故将整个用户负载电路等效为一个并联电容Clo值，如图3所示。然后按照更新的高频振荡电路频率公式进行理论计算；
[0021](2)采用所述代差曲线拟合方法确定出寄生电容Cx、并联电容Clo值，然后按照更新的高频振荡电路频率公式进行实际计算。
[0022]优化公式后发现理论与实测间的误差大幅度缩小，优化后的理论模型对实际电路振荡频率的选调有了很好的指导作用，实现电路实测的振荡频率与设计振荡频率的误差值大幅降低到允许的误差范围，达到设定要求。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0024]本专利技术提出的一种用于高频振荡电路算法模型的优化方法，通过对实际电路中会对电路振荡频率产生影响的所有因素考量，优化后的理论计算模型与实际电路中振荡频率间的误差在0.5％以下，使得对实际的电容三点式电路振荡频率点的调节具有很好的效果，极大提高了电路的频率参数，可广泛应用于小型化、高精密振荡电路中。
附图说明
[0025]图1为电容三点式振荡电路原理示意图。
[0026]图2为三级管极间寄生电容示意图。
[0027]图3为电容三点式振荡电路寄生电容等效示意图。
具体实施方式
[0028]结合图1
‑
图3，所述一种用于高频振荡电路算法模型的优化方法的具体实施方式如下：
[0029]采用电容三点式振荡电路，由于三极管在实际电路中会产生两个寄生电容，即极间电容BE结电容和BC结电容且极间电容受温度影响，杂散电容又难于确定，故将其等效为CE节电容。振荡频率模型优化为：
[0030][0031]上式中，C
CE
三极管寄生极间电容的等效值。
[0032]在实际应用中，电感存在多种寄生电容，如：闸间电容、闸芯电容等。基于电路采用的线圈式电感在高频条件下表现出容性的特点，将其等效为一个小容值电容与电感并联。此时振荡频率模型优化为：
[0033][0034]上式中，C
L
为电感寄生电容等效值。
[0035]对于振荡器而言，其测试设备、线缆和用户负载中的寄生电容会对振荡频率产生影响。为进一步优化模型，对实际电路测试中采用的器示波器和测试线缆而引入的阻抗等效为一个并联电容。对于用户负载电路中存在电感元件的寄生电容等效为一个并联电容。最后，得到振荡频率模型优化为：
[0036][0037]上式中，C
X
为测试设备寄生电容、L
lo
为负载电感，C
lo
为负载电感寄生电容。
[0038]如图1所示，电容C1为330pf、C2为1nf、电感L为1μH，电阻R1为8kΩ，电阻R2为2kΩ，电阻R3为600Ω，电阻R4为160Ω，电容C3为220pF，由(1)公式计算得：
[0039][0040]理论上，通过设置合理的电路参数使其满足电路起振条件，便能得到预定的12MHz振荡频率，但实际电路的振荡频率远达不到12MHz，理论与实际的误差在15％左右。
[0041]如图2所示，对实际电路进行分析，高达15％左右的理论与实际误差是由于三级管在电路中产生了2个寄生极间电容所致。在三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高频振荡电路算法模型的优化方法，其特征在于，包括如下优化方法：一、对三极管的模型优化(1)建立电容三点式高频振荡电路算法模型，首先模拟三极管Q1的BE结和BC结间的寄生电容，然后将三极管Q1的BE结、BC结寄生电容等效为一个CE结寄生电容C
CE
，所述寄生电容C
CE
的容值通过曲线拟合确定；(2)将C1、C2、L值按原设定值，C
CE
的值按等差数列代入，根据高频振荡电路的频率公式进行计算，形成理论振荡频率的变化曲线；(3)然后在实际电路在三极管Q1的CE两端接入一个并联电容，电容容值按等差数列递增，测试得出实测振荡频率变化曲线；(4)采用代差曲线拟合方法，对理论频率变化曲线和实际频率变化曲线进行拟合，可得理论频率变化曲线和实际频率变化曲线重合的起点，在理论曲线中该点所带入的容值则为三极管Q1的等效CE结极间寄生电容；二、对电感线圈结构影响的模型优化(1)考虑到受电感线圈结构的影响，会有寄生电容存在于电感器的内部并与电感等效并联，这使得电感在高频条件下感性下降表现出容性，在理论电路中在电感L的位置等效出一个并联电容C
L
，如图3所示，然后按照更新的高频振荡电路频率公式进行理论计算；(2)采用所述代差曲线拟合方法确定出电感的寄生电容C
L
，然后按照更新的高频振荡电路频率公式进行实际计算；三、对电路外部影响的模型优化(1)考虑电路外部的影响，对电路振荡频率测试时采用的测试仪器会引入阻抗，其阻抗值由阻抗分析测得在设定频率条件下的寄生电容Cx；同时由于用户负载电路存在电感器件，故将整个用户负载电路等效为一个并联电容Clo值，如图3所示。然后按照更新的高频振荡电路频率公式进行理论计算；(2)采用所述代差曲线拟合方法确定出寄生电容Cx、并联电容Clo值，然后按照更新的高频振荡电路频率公式进行实际计算。2.如权利要求1所述的一种用于高频振荡电路算法模型的优化方法，其特征在于，对所述三极管及其应用场景的模型优化，振荡频率公式为：3.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽彬，李平，陈潇，何永江，杨菲菲，刘岗岗，
申请(专利权)人：贵州振华风光半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：