高頻課程設(shè)計(jì)

1、高頻電子線路課 程 論文論文題目： 正弦波振蕩器的設(shè)計(jì) 專業(yè) ： 07電子信息工程本科 小組成員: 指導(dǎo)老師： 完成時(shí)間： 2010年1月5日 【摘要】正弦波振蕩器在各種電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。它是一種能自動(dòng)地將直流電源能量轉(zhuǎn)換為一定波形的交變振蕩信號(hào)能量的轉(zhuǎn)換電路。它與放大器的區(qū)別在于，無(wú)需外加激勵(lì)信號(hào)，就能產(chǎn)生具有一定頻率、一定波形和一定振幅的交流信號(hào)。常用正弦波振蕩器主要由決定振蕩率的選頻網(wǎng)絡(luò)和維持振蕩的正反饋放大器組成?！娟P(guān)鍵詞】振蕩器 正弦波 放大器 振幅 波形前言任何放大器，只要在某個(gè)頻率其反饋網(wǎng)絡(luò)的環(huán)路增益等于或大于1，環(huán)路相移為零或360度的整數(shù)倍，就能產(chǎn)生振蕩。實(shí)際上，反饋

2、系統(tǒng)都是使在某個(gè)頻率的增益稍微大于1，保證系統(tǒng)起振。正弦波振蕩器在各種電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。例如，無(wú)線發(fā)射機(jī)中的載波信號(hào)源，接收設(shè)備中的本地振蕩信號(hào)源，各種測(cè)量?jī)x器如信號(hào)發(fā)生器、頻率計(jì)、ft測(cè)試儀中的核心部分以及自動(dòng)控制環(huán)節(jié)，都離不開正弦波振蕩器。根據(jù)所產(chǎn)生的波形不同，可將振蕩器分成正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器兩大類。前者能產(chǎn)生正弦波，后者能產(chǎn)生矩形波、三角波、鋸齒波等。常用正弦波振蕩器主要由決定振蕩頻率的選頻網(wǎng)絡(luò)和維持振蕩的正反饋放大器組成，這就是反饋振蕩器。按照選頻網(wǎng)絡(luò)所采用元件的不同，正弦波振蕩器可分為lc振蕩器、rc振蕩器和晶體振蕩器等類型。其中l(wèi)c振蕩器和晶體振蕩器用于產(chǎn)生高頻正

3、弦波，正反饋放大器既可以由晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等分立器件組成，也可以由集成電路組成，但前者的性能可以比后者做得好些，且工作頻率也可以做得更高。1論文內(nèi)容11振蕩電路的基本概述1.1.1 選擇振蕩電路表1-1 各種正弦波振蕩器的主要情況11.2選擇振蕩管大，ft(210)fo1.1.3偏置電路的確定應(yīng)靠近截止區(qū),以利于進(jìn)入平衡狀態(tài)時(shí),管子處于截止?fàn)顟B(tài)(輸出阻抗大),對(duì)網(wǎng)絡(luò)影響小。一般：i=14ma11.4振蕩回路參數(shù)的確定l/c=10-510-6三點(diǎn)式:fv=0.40.112 rc正弦波振蕩器原理 正弦波振蕩電路有多種，其中rc正弦波振蕩器多功能實(shí)驗(yàn)電路如圖1-1 所示。圖1-1 電路分為兩個(gè)區(qū),

4、左側(cè)為選頻區(qū), 右側(cè)為放大區(qū). 選頻區(qū)。由四個(gè) rc串聯(lián)電路、 電位器 rp和雙連電容c組成. 選頻區(qū)中的元器件作為選頻網(wǎng)絡(luò)的資源, 根據(jù)不同需要對(duì)資源進(jìn)行不同整和, 組成不同類型rc選頻網(wǎng)絡(luò). 放大區(qū)由晶體管v1、 v2 組成兩個(gè)獨(dú)立放大級(jí), 根據(jù)不同rc振蕩電路需要, 可以提供一級(jí)放大電路和組成兩級(jí)放大電路. 放大區(qū)中的旁路電容 ce 也是個(gè)資源共享元件, 同樣根據(jù)不同 rc振蕩電路需要, 服務(wù)于第一級(jí)放大電路或第二級(jí)放大電路. 電路中的小圓圈為插孔, 與插孔配合使用的是防滑插接導(dǎo)線。 電路的直流工作電壓vcc 為+12v。圖1-2 rc正弦波振蕩器多功能實(shí)驗(yàn)電路1.3文氏振蕩器原理常用的

5、正弦波振蕩電路是文氏電橋振蕩器，圖1-2是其原理簡(jiǎn)圖。在運(yùn)放的同相輸入端由rc濾波器構(gòu)成正反饋，其諧振頻率決定了振蕩器的振蕩頻率f =1/2rc；在運(yùn)放的反相輸入端，由電阻構(gòu)成負(fù)反饋，r1/r2的比值決定了振蕩波形。在正反饋回路中r相等及c相等時(shí)，放大器的增益等于3，電路起振，即r1 =2r2。如果r12r2，電路將停振；而r12r2，輸出波形的頂部將被壓縮為平頂。故對(duì)于文氏電橋振蕩器，要求增益穩(wěn)定。常用的穩(wěn)定辦法是采用燈泡代替電阻r2，或用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻代替r1。采用燈泡的原理是：如果電流增大輸出輸大，則燈絲的電阻變大，使負(fù)反饋量增加而降低增益。采用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的原理是：電流增大，

6、熱敏電阻的阻值變小，結(jié)果也是使負(fù)反饋量增加而降低增益。 圖1-3 文氏電橋振蕩器原理圖2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.1 參數(shù)選擇用作振蕩器的運(yùn)放，其振蕩頻率最好在運(yùn)放頻率參數(shù)的十分之一較為可靠。這里采用頻帶寬度達(dá)15mhz的單運(yùn)放lm318，有條件的話可用八腳金封的，這里采用的是雙列直插(dip)塑封的集成塊。 增益穩(wěn)定采用了12v、60ma的小電珠，其電阻值為120.06200。根據(jù)前述的起振原則，r12r2400，考慮到調(diào)整余量，r1選用1k的微調(diào)電阻。 振蕩頻率由雙刀五位波段開關(guān)(只用三位)分別接入不同倍率的電容分三段粗調(diào)，頻率細(xì)調(diào)用同軸雙連電位器w1調(diào)節(jié)。 振蕩器的輸出幅度用電位器w2調(diào)整，再經(jīng)緩沖

7、器分兩路輸出，以隔離振蕩電路和被測(cè)電路，使振蕩頻率不受被測(cè)電路輸入阻抗的影響。緩沖器用單運(yùn)放lf356接成跟隨器。 電源由三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路7815和7915分別提供+15v和15v電壓供電。 2.2 本電路元件選擇振蕩電容器要選用薄膜電容，耐壓均為50v，容量需用數(shù)字電容表選擇，誤差越小越好；頻率調(diào)整電位器w1選用金屬殼密封雙連電位器，阻值變化特性為直線性(型號(hào)后綴“x”)，在購(gòu)買時(shí)緩慢旋轉(zhuǎn)電位器軸，測(cè)量各位置的阻值，兩連的阻值應(yīng)基本相同；如某一位置的阻值相差較大，則不能使用。 2.3 基本步驟電路組裝好后，通電工作幾小時(shí)，即可調(diào)試及刻度。首先用示波器測(cè)量發(fā)生器輸出端的波形，在各檔位及w1

8、的各位置，都應(yīng)有完整波形的正弦波輸出，不能有停振點(diǎn)或平頂波形出現(xiàn)，否則應(yīng)微調(diào)r1。在沒(méi)有示波器的場(chǎng)合，可在發(fā)生器輸出端接一5v(或10v)交流電壓表，調(diào)整r1使電壓表剛有指示，然后反方向微調(diào)一點(diǎn)r1，使電壓表在整個(gè)頻率范圍均有指示即可，否則應(yīng)重復(fù)上述步驟。 刻度方法仍采用頻率表和等分圓周圖，逐檔測(cè)量并列出頻率和格數(shù)對(duì)照表，繪出頻率刻度盤。本發(fā)生器的實(shí)測(cè)頻率范圍見附表(實(shí)際制作時(shí)只選擇了中間三檔)，最高輸出電壓5vrms，失真率在負(fù)載電阻1k、輸出1vrms、20hz20khz范圍時(shí)為0.250.5。如需要擴(kuò)大頻率范圍，可自行添加電容器；本電路最高振蕩頻率可達(dá)400khz，但失真率達(dá)到3。結(jié)論高

9、頻正弦波振蕩器是高頻電路中的基本組成部分，它有反饋型lc振蕩器、石英晶體振蕩器、負(fù)阻振蕩器、rc很當(dāng)前、集成電路振蕩器等幾種類型。在設(shè)計(jì)和計(jì)算電路的時(shí)候一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)就是分析其是否滿足起振條件。根據(jù)所產(chǎn)生的波形不同，可將振蕩器分成正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器兩大類。前者能產(chǎn)生正弦波，后者能產(chǎn)生矩形波、三角波、鋸齒波等。正弦波振蕩器廣泛用于各種電子設(shè)備中；利用正反饋原理構(gòu)成的lc反饋振蕩器 , 是目前應(yīng)用最廣泛的振蕩器。當(dāng)振蕩頻率高達(dá)幾十兆赫以上時(shí) ,由于振蕩器件的工作狀態(tài)易受反饋系數(shù).品質(zhì)因數(shù)等條件的影響 ,而且晶體管和振蕩回路的不穩(wěn)定性以及各種分布參數(shù)的影響都會(huì)給高頻振蕩器的調(diào)測(cè)工作帶來(lái)一

10、定的困難 ,如何在較短的時(shí)間內(nèi)正確而快速地設(shè)計(jì)和調(diào)測(cè)出符合技術(shù)要求的高頻振蕩器 ,通過(guò)實(shí)驗(yàn)深入了解振蕩器工作狀態(tài)，反饋系數(shù)、品質(zhì)因素等對(duì)振蕩器的影響，掌握振蕩器的設(shè)計(jì)、制作。所謂“振蕩”，其涵義就暗指交流，振蕩器包含了一個(gè)從不振蕩到振蕩的過(guò)程和功能。能夠完成從直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)化，這樣的裝置就可以稱為“振蕩器”。石英晶體必須呈電感性才能形成lc并聯(lián)諧振回路，產(chǎn)生振蕩。由于石英晶體的q值很高，可達(dá)到幾千以上，所示電路可以獲得很高的振蕩頻率穩(wěn)定性。正弦波振蕩器實(shí)驗(yàn), 以往受電路板的功能和實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制, 實(shí)驗(yàn)課上只能做出簡(jiǎn)單、少量的rc振蕩電路. 再加上布線電容形成的寄生振蕩, 實(shí)驗(yàn)效果又很差

11、. 如何在有限空間、有限時(shí)間, 將各類rc振蕩電路能有效地學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、研究, 提高我們學(xué)生的知識(shí)，開拓學(xué)生視野, 一直成為人們所思. 經(jīng)過(guò)不斷整和、改進(jìn)、試驗(yàn), 最終設(shè)計(jì)出一種rc 正弦波振蕩器多功能實(shí)驗(yàn)電路, 實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)電路進(jìn)行不同組合、變換, 可獲得相移rc、雙t rc、文氏橋rc 正弦波振蕩器實(shí)驗(yàn)電路.而且運(yùn)用模電實(shí)驗(yàn)教學(xué), 效果很好. 對(duì)于學(xué)生的基本要求是通過(guò)實(shí)驗(yàn)深入了解振蕩器工作狀態(tài)，反饋系數(shù)、品質(zhì)因素等對(duì)振蕩器的影響，掌握振蕩器的設(shè)計(jì)、制作。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了學(xué)生根據(jù)需要選學(xué)參考書，查閱手冊(cè)，圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，通過(guò)獨(dú)立思考深入鉆研有關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)自己分析解決問(wèn)題的方法。做過(guò)了實(shí)際電路方案的分析比較，設(shè)計(jì)計(jì)算元件選取安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。最重要的是掌握常用儀表的正確使用方法，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力。與此同時(shí)，我們也了解與課程有關(guān)的電子電路以及元器件工程技術(shù)規(guī)范，能按課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的技術(shù)要求，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果，能正確繪制電路圖。補(bǔ)充理論知識(shí)的同時(shí)調(diào)動(dòng)了同學(xué)們的積極性。參考文獻(xiàn)：1南京大學(xué)物理系應(yīng)用電子學(xué)教研室.電了線路實(shí)驗(yàn)m .北京: 人民教育出版社 , 1981.2郭三寶.電子線路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)m .北京: 高等