高頻多頻段正弦波振蕩器424修改

1、高頻多頻段正弦波振蕩器摘要在過去的數(shù)十年里，現(xiàn)代無線通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷飛速發(fā)展，導(dǎo)致頻率源的需求量迅速飆升；然而，不同的應(yīng)用對頻率源的頻穩(wěn)度、輸出頻率數(shù)、頻率范圍有著不同程度的要求。因此人們需要一種能夠利用一個(gè)或多個(gè)高精度頻率源來產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)需要的頻率的技術(shù)，也就是所謂的頻率合成技術(shù)；本文主要介紹高頻多頻段振蕩器的設(shè)計(jì)與制作，高頻振蕩器主要是用于產(chǎn)生各種高頻信號來測試電子設(shè)備的電氣特性以及性能等。本文的高頻振蕩器采用西勒振蕩器.其電路結(jié)構(gòu)與克拉珀振蕩器類似，二者的區(qū)別在于西勒振蕩器除了在電感支路中串入小電容外，還在電感旁并接一個(gè)小電容C，進(jìn)一步改善了電容三點(diǎn)式振蕩器的性能。例如，西勒振

2、蕩器的波段覆蓋系數(shù)會比克拉潑振蕩器高4-5左右。且在改變頻率時(shí)，信號的幅度相比于克拉潑振蕩器會更平穩(wěn)。西勒振蕩器的穩(wěn)定度是在同類的三點(diǎn)式振蕩器中最高的。其性能較好，振蕩頻率高，因此被廣泛應(yīng)用于各類消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，在電視機(jī)中尤為廣泛。本文通過LC構(gòu)成的西勒振蕩器實(shí)現(xiàn)的多頻段振蕩器具有成本低，電路簡單的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：高頻振蕩器、西勒振蕩器、多頻段、電容三點(diǎn)式1.緒論1.1 研究背景與意義高頻多頻段正弦波振蕩器是利用一個(gè)或多個(gè)高精度的參考頻率源，通過各式各樣的技術(shù)和方法來產(chǎn)生一或多個(gè)所需頻率，并加以合成的電路。而提到的所謂的各式各樣的技術(shù)即為所謂的頻率合成技術(shù)。該技術(shù)起源于1930年代，在當(dāng)代發(fā)展

3、最快的高尖端信息產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。對于電子系統(tǒng)而言，高頻多頻段正弦波振蕩器已成為不可或缺的關(guān)鍵電路之一。頻率源是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可或缺的一個(gè)要素，通常情況下，電子系統(tǒng)中所需的頻率由晶振提供。晶振，即石英晶體振蕩器，能輸出高精度穩(wěn)定頻率是晶振的優(yōu)點(diǎn)，輸出只能輸出較低且單一頻率是其缺點(diǎn)。因此，當(dāng)需要特別高的頻率，或是需要實(shí)現(xiàn)輸出頻率可調(diào)時(shí)，就需要用上頻率合成技術(shù)。以微處理器為例，多頻段高頻振蕩電路可以產(chǎn)生系統(tǒng)所需的多種同步時(shí)鐘信號。以當(dāng)前技術(shù)，若需要輸出多頻段的高頻正弦波，可采用鎖相環(huán)合成技術(shù)貨三點(diǎn)式振蕩器等技術(shù)。而本文中所研究的輸出多頻段高頻正弦波的方案為使用基于LC振蕩器的改進(jìn)型的西勒振

4、蕩器。1.2三點(diǎn)式振蕩器研究現(xiàn)狀與本文的目標(biāo)RC振蕩器、LC振蕩器以及晶體振蕩器為現(xiàn)如今最常用的三種振蕩器。RC振蕩器為使用RC選頻移相網(wǎng)絡(luò)的振蕩器。LC振蕩器為使用LC選頻移相網(wǎng)絡(luò)的正反饋振蕩器。而采用石英晶體的壓電效應(yīng)而制成的諧振器則被稱為晶體振蕩器。1. LC振蕩器主要用于產(chǎn)生高頻信號，其頻率通常在1MHz以上，由電容和電感組成，故稱之為LC振蕩器。LC振蕩器具有可用頻率寬，電路簡單靈活，成本低，頻率調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也較為明顯，即頻率穩(wěn)定度并不是非常高，溫漂和時(shí)漂都較大。2. 由于正弦波振蕩器并沒有輸入信號，故需要一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)，若用電容和電阻構(gòu)成這個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)，則該網(wǎng)絡(luò)為RC振蕩器。

5、RC振蕩器一般用于產(chǎn)生1Hz-1MHz的低頻信號。且RC的選頻作用不如LC，故其波形會比LC振蕩器差。且非線性失真較大，很難控制在2%以內(nèi)，頻率也較難調(diào)節(jié)。其優(yōu)點(diǎn)則為成本較低。3. 石英晶體振蕩器，簡稱晶振，是利用具有壓電效應(yīng)的石英晶片制成的。它具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：頻率長期穩(wěn)定性高；Q值高，帶寬窄，有利于選頻；體積小。但是其缺點(diǎn)為頻率不能調(diào)節(jié)，頻帶也較窄，因此不能用于寬帶濾波?？偟膩碚f，本文的研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種能夠調(diào)節(jié)高頻頻率的多頻段正弦波振蕩電路，對于需要能夠靈活實(shí)現(xiàn)多種頻率輸出的系統(tǒng)，基于LC振蕩器電路簡單，可以降低系統(tǒng)體積和成本。1.3 多頻段振蕩器特點(diǎn)多頻振蕩器要求的不僅僅是一個(gè)簡

6、單的并聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)有源器件，而是可以產(chǎn)生兩個(gè)以上并發(fā)頻率的振蕩電路。因此必須能在兩個(gè)截然不同的頻率點(diǎn)同時(shí)提供負(fù)的電阻值，更高階的諧振器就是用于這個(gè)目的。諧振器的階數(shù)取決于不同頻率信號或頻段數(shù)量。雖然簡單的二階諧振器網(wǎng)絡(luò)只產(chǎn)生一個(gè)頻率，但一個(gè)四階諧振器網(wǎng)絡(luò)能產(chǎn)生兩個(gè)并發(fā)的頻率。高階諧振器的振蕩器可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)穩(wěn)定的震蕩模式，并產(chǎn)生多個(gè)諧振頻率。因此，多頻段振蕩器中需要包含多階諧振器。而具有這種結(jié)構(gòu)的振蕩器可以通過振蕩器晶體管基極綜合兩個(gè)不同值電感組裝而成，從而創(chuàng)造同時(shí)持續(xù)振蕩的條件。1.4 論文結(jié)構(gòu)安排第1章介紹了論文的選題研究背景及意義。對主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排進(jìn)行了說明。第2章提出了高頻多

7、頻段振蕩電路設(shè)計(jì)方案論證，并選擇適合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。第3章介紹了本系統(tǒng)所采用的設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)原理及硬件選型。第4章對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了仿真測試分析已經(jīng)進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)測。第5章對本高頻多頻段正弦波振蕩器研究內(nèi)容和工作進(jìn)行了總結(jié)，查找不足并作出展望。2.高頻多頻段振蕩器的方案論證與設(shè)計(jì)2.1 正弦波振蕩器背景知識正弦波振蕩器（Sinewave Oscillator)是一種能自動將直流能量轉(zhuǎn)換為特定頻率的正弦交變能量的電路，且不需要輸入信號的控制。21世紀(jì)以來，正弦波振蕩器被廣泛運(yùn)用于各種電子設(shè)備中。無線發(fā)射機(jī)中的載波信號由振蕩器產(chǎn)生；超外差接收機(jī)中的本地振蕩信號源即為正弦波振蕩器；電子測量儀器中的時(shí)鐘

8、信號源也是正弦波振蕩器。振蕩器的頻率穩(wěn)定性和震蕩振幅為上述應(yīng)用中的主要指標(biāo)。按組成原理而言，正弦波振蕩器可分為兩大類，一類是反饋振蕩器，另一類是負(fù)阻振蕩器。應(yīng)用最為廣泛的振蕩器是前一類，即反饋振蕩器，它是利用正反饋的原理構(gòu)成的。而負(fù)阻振蕩器則是直接將負(fù)阻器件接入到諧振回路中，然后利用負(fù)阻器件的負(fù)電阻效應(yīng)來抵消回路中的損耗，從而達(dá)成產(chǎn)生等幅自由振蕩的目的。第二種振蕩器主要被用于微波頻段。但這兩種振蕩器在作用原理上是一致的。2.2 方案選擇2.1.1 RC振蕩器RC振蕩器主要工作在幾十kHz以下的低頻段。采用RX串并聯(lián)選頻電路、RC導(dǎo)前移相電路、RC滯后移相電路作為移相網(wǎng)絡(luò)。RC振蕩器的優(yōu)點(diǎn)在于增

9、大電路就能降低振蕩頻率，所以在低頻段的成本較低。但是RC移相電路的選頻特性并不理想，導(dǎo)致輸出波形的頻穩(wěn)度低，同時(shí)波形的失真較大，因此不適用于高性能的設(shè)備中。2.1.2 LC振蕩器LC振蕩器根據(jù)其反饋網(wǎng)絡(luò)的不同，大體上可分為三種：電容反饋式、電感反饋式、互感耦合式。其中：在調(diào)整互感耦合式的反饋時(shí)，振蕩頻率基本上不受影響。但由于電路中具有分布電容，所以當(dāng)頻率較高時(shí)，較難制作高穩(wěn)定性的變壓器。電感反饋式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)在于：a.兩電感之間有互感，因此反饋較強(qiáng)，也就容易起振；b.僅需調(diào)整電容的大小就可以調(diào)整振蕩頻率；c.電路的反饋系數(shù)幾乎不受電容容值的改變的影響若將輸入信號通過LC諧振回路中的電容分壓電路

10、輸入正反饋網(wǎng)絡(luò)，則可構(gòu)成電容反饋式振蕩器。其優(yōu)點(diǎn)如下：a.振蕩波形較好；b.頻率穩(wěn)定度高，只需適當(dāng)加大回路的電容即可減小不穩(wěn)定因素對振蕩頻率的影響；c.可以達(dá)到很高的工作頻率（幾十MHz，甚至幾百M(fèi)Hz）；1.1.3 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器又名石英諧振器，是利用具有壓電效應(yīng)的石英晶體片制成的。能輸出極為穩(wěn)定的振蕩頻率。其優(yōu)點(diǎn)在于：帶寬較窄、Q值很高、頻率穩(wěn)定性好缺點(diǎn)在于：頻率不能調(diào)整，只適合定頻工作。因此不難看出,LC振蕩器最適合用于設(shè)計(jì)本文所要求的高頻多頻段振蕩器。LC正弦波振蕩器是一種反饋型振蕩器，其基本原理是利用正反饋的方法來獲得等幅的正弦振蕩。自主網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合環(huán)路

11、即是反饋振蕩器。主網(wǎng)絡(luò)一般包含選頻網(wǎng)絡(luò)和放大器。反饋網(wǎng)絡(luò)中則主要包含無源器件。電路由振蕩回路、控制器和能量源組成。能量源主要用于補(bǔ)充能量損失。在晶體管振蕩器中，該能量源可以是直流電源?？刂圃O(shè)備的作用是讓電源在正確時(shí)刻補(bǔ)充電路的能量損失，從而維持等幅震蕩。振蕩器要想正常起振，需滿足“平衡條件”、“起振條件”和“穩(wěn)定條件”。其中根據(jù)相位平衡條件，電路依照“射同基（集）反”的原則，分為電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式，以及其改進(jìn)型“克拉波振蕩電路”和“西勒振蕩電路”。本設(shè)計(jì)將分別對這幾種振蕩電路形式予以設(shè)計(jì)分析，比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)，并對影響正弦波振蕩器穩(wěn)定度的各個(gè)因素逐一進(jìn)行分析。在設(shè)計(jì)后輔以仿真分析，以對各型

12、振蕩器進(jìn)行深入了解3. 高頻多頻段振蕩器的原理與硬件設(shè)計(jì)3.1 LC振蕩器工作原理首先研究LC回路中如何可以產(chǎn)生振蕩：當(dāng)電源接通時(shí)，立即產(chǎn)生瞬變電流，而這種瞬變電流包含極寬的頻帶，但因?yàn)橹C振回路具有選擇性，因此只有對應(yīng)于諧振回路本身諧振頻率的信號被篩選出來。在正反饋的作用下，諧振頻信號被不斷加強(qiáng)，逐漸形成穩(wěn)定振蕩。而瞬變電流中的其他頻率會被濾除，主角小時(shí)，而不會被放大。振蕩器起振之后，振蕩振幅便由小到大地增長起來。但它不可能無限制地增長，而是在達(dá)到一定數(shù)值后，便自動穩(wěn)定下來。反饋振蕩器是一個(gè)由主網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的閉合環(huán)路。當(dāng)電源接通時(shí)，不會立即產(chǎn)生震蕩電壓，而是逐漸增長，直至達(dá)到平衡狀態(tài)，之

13、后震蕩電壓的頻率和振幅會在相應(yīng)平衡值附近校服變動。即使來自外界的不穩(wěn)定因素對其產(chǎn)生影響，也不會停止振蕩或是突變。因此，閉合環(huán)路形成反饋振蕩器的條件是：必須滿足起振條件、平衡條件以及穩(wěn)定條件。對于三點(diǎn)式振蕩電路而言，晶體管的集電極、基極和發(fā)射極應(yīng)分別與選頻網(wǎng)絡(luò)相連。其中與發(fā)射極相連的必須是電抗性相同的元件。而與集電極和基極之間的元件應(yīng)為電抗性相異的元件。即必須符合所謂的“射同基（集）反”的原則。如圖3-1所示，1X、2X是同性質(zhì)電抗，而3X是異性質(zhì)電抗，并且必須滿足下面的關(guān)系式x3=-(x1+x2)凡是按照這種規(guī)定連接的三點(diǎn)式振蕩電路，必定滿足相位平衡條件，實(shí)現(xiàn)正反饋。不僅僅是相位條件平衡條件，

14、若想要三點(diǎn)式振蕩器起振，還需滿足起振條件。三極管的合適的靜態(tài)工作點(diǎn)必須由電路中的偏執(zhí)電路來設(shè)置。這樣才能保證振蕩器在起振時(shí)是工作在放大區(qū)的，只有工作在放大去才能有足夠的增益來滿足起振條件。振蕩器在起振之后，產(chǎn)生的振蕩波形的振幅將持續(xù)增長，當(dāng)三極管出現(xiàn)非線性的放大特性時(shí)，振幅依然增大，而增益將減小。而由偏置電路提供的自給偏置效應(yīng)又將繼續(xù)加速放大器的增益的下降，因而振蕩波形的振幅的穩(wěn)定性將加強(qiáng)。根據(jù)起振條件，電路虛滿足以下不等式的要求，即gmKfugi+(g0+gi)/Kfu(a)三點(diǎn)式電抗圖 (b)電容三點(diǎn)式(c)電感三點(diǎn)式圖3-1式中，Kfu為反饋系數(shù)，Kfu=X1X3;gi為晶體管b-c之間

15、的輸入電導(dǎo)，g0為晶體管c-e之間的輸出電導(dǎo)；gi為等效到三極管c-e腳輸出段的負(fù)載電導(dǎo)和回路損耗電導(dǎo)只和。振蕩器工作時(shí)的振蕩頻率可以由一下公式估算，即f012LC振蕩器的另外一個(gè)重要指標(biāo)是頻率穩(wěn)定度。其定義為由于外接條件的變化而引起的振蕩器的實(shí)際工作頻率偏離標(biāo)稱頻率的程度。如若在通信設(shè)備中，頻率穩(wěn)定度低，通信的可靠性將受到極大的影響。若在測量儀器中的頻率穩(wěn)定度低，則測量結(jié)果的誤差會很大。在數(shù)量上，常常用頻率偏差來表示頻率穩(wěn)定度。其中頻率偏差指的是制定頻率和實(shí)際頻率的偏差。頻率偏差通?？煞譃橄鄬ζ詈徒^對偏差兩類。設(shè)f1為實(shí)際工作頻率，f0為標(biāo)稱頻率，則絕對偏差為f=f1-f0相對偏差為ff0

16、=f1-f0f0除去因測量結(jié)果不準(zhǔn)確所導(dǎo)致的偏差外（通常稱為頻率準(zhǔn)確度），真正有研究意義的是頻率隨著時(shí)間變化而產(chǎn)生的偏差。而這種偏差也就是所謂的頻率穩(wěn)定度（其實(shí)應(yīng)稱之為頻率不穩(wěn)定度會更加貼切）。頻率穩(wěn)定度通常定義為在一定時(shí)間間隔內(nèi)，振蕩器頻率的相對變化，用ff1時(shí)間間隔表示，按照時(shí)間間隔長短不同，頻率穩(wěn)定度主要被分為瞬時(shí)穩(wěn)定度、短期穩(wěn)定度和長期穩(wěn)定度。一般所研究的穩(wěn)定度指的是短期穩(wěn)定度，其定義為在一天時(shí)間內(nèi)按時(shí)分秒計(jì)時(shí)的時(shí)間間隔中頻率的相對變化。影響振蕩器頻率穩(wěn)定度的因素有以下三個(gè)方面：(1)振蕩回路參數(shù)L與C。L和C如有變化，必然引起振蕩頻率的變化。影響L與C的因素有：元件的機(jī)械變形，周圍溫

17、度變化的影響，濕度、氣壓的變化等。因此，若想提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度，則應(yīng)盡可能保持電感和電容的值不變，因此選用性能質(zhì)量良好的器件顯得尤為重要。其次，振蕩器飯周圍環(huán)境的溫度應(yīng)盡量維持不變。因?yàn)樵跍囟雀淖儠r(shí)，各種電子元器件的參數(shù)也會隨之改變，因此會造成非常多的不穩(wěn)定因素。此外，采取溫度補(bǔ)償法來減小不穩(wěn)定因素也是一個(gè)很有效的辦法。通過這種方法，可以使電感和電容的變化量互相抵消，也就能維持相對而言較為穩(wěn)定的振蕩頻率。(2)回路電阻r?；芈冯娮璧拇笮∮烧袷幤鞯呢?fù)載所決定。r的值隨著負(fù)載的增大而增大。因此，若想減小回路電阻對穩(wěn)定性的影響，應(yīng)盡量維持振蕩器的負(fù)載處于小負(fù)載狀態(tài)?；芈分械腝值的大小隨著回路電阻

18、r的值變化而變化，具體體現(xiàn)為Q隨著r的增大而減小。頻率的穩(wěn)定度取也取決于Q值的大小，Q值高則頻率穩(wěn)定度高。但是受限于LC諧振電路本身的電路結(jié)構(gòu)，因此若想提大幅提高其Q值，難度較大。再加上LC諧振器本身的Q值也不會太高，因此LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度一般都不會太高。若想進(jìn)一步提升頻穩(wěn)度，唯一的辦法就是選用高Q值的石英晶體作為振蕩器中的諧振回路。(3)電路中的有源器件的參數(shù)。當(dāng)電路中的有源器件為晶體管時(shí)，頻率穩(wěn)定度將受晶體管的極間電容的影響。因此在電路的設(shè)計(jì)問題上應(yīng)盡量注意減少回路和晶體管之間的耦合。與此同時(shí)，在晶體管的選擇上應(yīng)選取fT，即特征頻率較高的晶體管。較高的fT值意味較小的內(nèi)部相移，也意味著

19、著較好的高頻特性，電路的起振也就更加容易。一般可選擇fT（3-10)f1 max，f1 max為振蕩器最高的工作頻率。除了上述各種穩(wěn)定振蕩頻率的措施外，還可以采用改進(jìn)型的振蕩器，比較常見的有兩種：“克拉波振蕩電路”和“西勒振蕩電路”。這兩種電路無論是在幅度還是頻率穩(wěn)定性方面，均有較大改善。如圖3-2和圖3-3所示。(a)原理圖 (b)交流通路圖3-2克拉潑振蕩電路（電容串聯(lián)型）(a)原理圖(b)交流通路圖3-3西勒振蕩電路（電容并聯(lián)型）晶體管的性能還和晶體管的直流工作點(diǎn)有關(guān)。放大去的底端，即靠近截至區(qū)的區(qū)域是較為適合晶體管工作的。若晶體管的工作電流過大，輸出的振蕩波形容易發(fā)生異變，甚至停振。因

20、此，在設(shè)置晶體管的直流工作點(diǎn)時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離飽和區(qū)。必須指出，不論工作電流是過大還是過小，都會對振蕩器的性能產(chǎn)生影響。查閱文獻(xiàn)資料可知，較為合適的工作電流應(yīng)該在1-5mA之間。3.2 方案比較3.2.1電容三點(diǎn)式振蕩器電路圖如圖3-4所示：圖3-4調(diào)節(jié)改變頻率時(shí)，反饋系數(shù)也改變。由于反饋振蕩器的回路電抗容易受極間電容的影響，因此也將影響振蕩器頻率。與此同時(shí)，電壓以及溫度都會影響極間電容的大小，因此，電容三點(diǎn)式振蕩器較為不穩(wěn)定，故用在本設(shè)計(jì)中并不合適。3.2.2 克拉潑振蕩器電路圖如圖3-4所示圖3-5由于C1和C2的值遠(yuǎn)大于可調(diào)電容C6的值，因此將它們串聯(lián)起來后得到的等效電容的容值接近于C6的值。

21、f0=12LC3其缺點(diǎn)為頻率覆蓋率太小，僅能達(dá)到1.2MHz-1.4MHz。因此，克拉潑振蕩器不適合于做可調(diào)振蕩器，而更適合于做固定頻率振蕩器。即不符合本設(shè)計(jì)要求，故該方案舍去。3.2.3 西勒振蕩器電路圖如圖3-6所示：圖3-6電路特點(diǎn)是振蕩頻率的穩(wěn)定度高，調(diào)整范圍大。電路的振蕩頻率為：f0=1112L(C3+C4其電路優(yōu)點(diǎn)主要有：1.震蕩幅度穩(wěn)定；2.振蕩頻率較高，甚至可達(dá)數(shù)千MHz；3.頻率覆蓋率較大；3.3 方案選擇綜合以上討論的內(nèi)容不難得出結(jié)論：最為適合用作本設(shè)計(jì)的方法是采取西勒振蕩電路的方案。理由分別為：1.雖然改變頻率主要靠改變C5的值來完成，但是接入系數(shù)并不會隨著C5的改變而改

22、變，因此波段內(nèi)的輸入輔導(dǎo)會較為平穩(wěn)。2.在改變C5的大小時(shí)，輸出頻率的變化較明顯綜上所述，最終選擇采用西勒振蕩電路這一方案完成設(shè)計(jì)任務(wù)。3.4 硬件電路3.4.1 硬件仿真平臺硬件仿真采用美國NI公司的軟件Multisim完成。Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適合用于模擬、數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的仿真工作。對于電路圖的編輯可選直接選用系統(tǒng)庫圖形輸入，也可選用VHDL語言輸入。該軟件的模擬仿真能力極為強(qiáng)大，是電路仿真的不二之選。因此被廣泛應(yīng)用于電路教學(xué)、電路圖設(shè)計(jì)以及SPICE模擬工作。電路設(shè)計(jì)人員可使用該軟件交互式地搭建電路，并加以仿真。由于該軟件

23、精煉了SPICE的過于復(fù)雜的內(nèi)容，因此設(shè)計(jì)人員可以在沒有SPICE技術(shù)的基礎(chǔ)上快速進(jìn)行捕捉、仿真和分析一個(gè)新的電路設(shè)計(jì)。通過該軟件以及虛擬儀器的技術(shù)，電路設(shè)計(jì)者和教學(xué)工作者可以很方便地設(shè)計(jì)電路原理圖并加以測試，節(jié)省硬件測試的成本以及寶貴的時(shí)間。3.4.2 仿真電路電路如圖3-7所示：圖3-7其中，R1為10k可調(diào)電阻，用于調(diào)節(jié)三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)，L1為電感，C6為25pF可調(diào)電阻，用于調(diào)節(jié)輸出的正弦波的頻率。三極管采用的是3DG6。3DG6是硅材料NPN型外延平面高頻小功率三極管。主要用作收音機(jī)及電子玩具中的小信號放大。其特點(diǎn)為：頻率特性好，反向漏電小，飽和壓降低，電流特性好。但是若無該型號的

24、三極管，可用2N5551代替。3.4.3 仿真結(jié)果仿真結(jié)果如下：下面圖3-8、3-9、3-10三幅圖分別為當(dāng)C6為10%、50%、100%最大容值時(shí)的波形圖。由波形圖中可以看出，當(dāng)C6的容值越小，輸出正弦波的頻率越大。圖3-8圖3-9圖3-103.4.4 PCB電路板PCB電路板采用Altium Designer軟件設(shè)計(jì)。Altium Designer 是原Protel軟件的開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運(yùn)行在Windows環(huán)境下。這套軟件集原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、電路仿真、自動布線等多種功能于一身，使用戶能夠輕松完成設(shè)計(jì)任務(wù)。該軟件若使用得當(dāng)，能達(dá)到事半功倍的效果

25、。在本設(shè)計(jì)中，采用的是Altium Designer 6.9版本。設(shè)計(jì)好的PCB圖如圖3-11所示：圖3-113.4.5 硬件實(shí)物焊接好的硬件實(shí)物圖如下圖所示。背面和正面分別如圖3-12和3-13所示。圖3-13 實(shí)物背面圖3-14 實(shí)物正面硬件實(shí)物中，將一些元器件的引腳用熱熔膠封住了，目的是為了降低干擾。4.系統(tǒng)實(shí)測與分析4.1 系統(tǒng)實(shí)測用12V開關(guān)電源為PCB電路板供電，調(diào)節(jié)可調(diào)電容的容值，然后用泰克示波器觀察輸出波形。記錄到波形圖如圖4-1和圖4-2所示：圖4-1 實(shí)物測試結(jié)果圖圖4-2 實(shí)物測試結(jié)果圖4.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析經(jīng)過對實(shí)物進(jìn)行分析。得到的波形很接近正弦波，頻率能夠達(dá)到3M到4.5M的可調(diào)范圍，幅度能夠達(dá)到1.3V左右，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。5.總結(jié)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)過了多次驗(yàn)證，基本滿足了設(shè)計(jì)中所要求的各項(xiàng)制表。在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，力求電路簡單，整體美觀，且能充分達(dá)到要求并穩(wěn)定工作來滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要。但因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)不足，且時(shí)間安排欠妥，故該系統(tǒng)還有一些不足之處尚待改進(jìn)。在本次設(shè)計(jì)過程中，遇到諸多困難。例如用multisim仿真時(shí)遇到程序錯(cuò)誤、不小心買到了劣質(zhì)的元器件導(dǎo)致制作的第一塊PCB板不