倍頻電路與分頻電路的設(shè)計(jì)

1、 課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱： 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目： 倍頻電路與分頻電路的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 日 期： 年 月 日一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1. 設(shè)計(jì)一倍頻電路，能完成2倍頻、4倍頻（甚至更多）功能。且這些倍頻能通過撥動(dòng)開關(guān)轉(zhuǎn)換。（振蕩電路自行設(shè)計(jì)、制作，振蕩頻率應(yīng)不低于11MHZ可用晶振來完成）； 2. 設(shè)計(jì)一分頻電路，能完成1/2分頻、1/4分頻（甚至更低）功能。且這些分頻能通過撥動(dòng)開關(guān)轉(zhuǎn)換。（振蕩電路自行設(shè)計(jì)、制作，振蕩頻率應(yīng)不低于11MHZ可用晶振來完成）。二、方案設(shè)計(jì)與論證 隨著通信技術(shù)的日益發(fā)展，倍頻技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域也日益增長。例如CPU的倍頻，

2、最初CPU的速度與系統(tǒng)總線的速度是一樣的,但隨著CPU的速度要求越高，相應(yīng)的倍頻技術(shù)也就得到了迅速的發(fā)展。其工作原理是使系統(tǒng)總線工作在低頻狀態(tài)，而CPU的運(yùn)行速度可以通過倍頻技術(shù)來提升。改變頻率的方法有很多種，本文只討論幾種：傅里葉法，鎖相環(huán)法及乘法器與濾波器法。方案一、傅里葉法：這是一種最簡單的變頻方式，它采用了傅里葉級數(shù)。任何一個(gè)周期信號都能表示為其基波和其諧波的和，如果將變換振蕩電路輸出的正弦波為方波，那它可以用一下的公式表示：接著就需要選擇正確的諧波，接著可以通過一個(gè)帶通濾波器來選擇所需的諧波。缺陷：自適用于低頻。方案二、鎖相環(huán)法：在這個(gè)方法中，其輸出頻率不是直接是基準(zhǔn)頻率的輸出，而是

3、通過一個(gè)電壓控制的振蕩電路輸出，它是通過一個(gè)相位比較器和基準(zhǔn)電路頻率同步。要被比較的頻率是要除以倍頻因子。由于頻率的分割，壓控振蕩電路必須產(chǎn)生一個(gè)乘以n的頻率。此過程便實(shí)現(xiàn)了頻率的改變。局限：在大的頻率范圍內(nèi)容易實(shí)現(xiàn)，起抖動(dòng)差。方案三、乘法器和濾波器法：此方法是，首先建立一個(gè)振蕩電路，使其產(chǎn)生正弦波，而后通過一個(gè)乘法器，使其實(shí)現(xiàn)倍頻，再通過一個(gè)濾波器，選擇我們需要的頻率，從而實(shí)現(xiàn)倍頻。分頻是通過JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，其原理是利用JK觸發(fā)器的保持及翻轉(zhuǎn)功能，實(shí)現(xiàn)分頻，再通過一個(gè)濾波整流電路，得到所需的基波。其大致框圖如下圖（1）：倍頻乘法器選頻濾波器LC三點(diǎn)式正弦波振蕩電路輸出波形JK觸發(fā)器選頻濾波器

4、分頻 圖（1）三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、 LC三點(diǎn)式正弦波振蕩電路原理圖如下圖（2）所示，其中包括輸入濾波電路和輸出濾波電路，消除噪音信號。其產(chǎn)生的正弦波頻率主要與C1、C6和L3相關(guān)。計(jì)算公式如下： 圖（2）2、 倍頻實(shí)現(xiàn)電路如下圖（3）所示，其中包括乘法電路和選頻濾波電路，分別實(shí)現(xiàn)二倍頻和四倍頻。 用乘法器實(shí)現(xiàn)倍頻原理：有公式如，通公式可知，乘法器可實(shí)現(xiàn)倍頻功能，同時(shí)也帶來直流分量。所以，在其后有整流選頻濾波電路，實(shí)現(xiàn)去高頻和直流分量功能。而選頻的計(jì)算公式如下： 圖（3）3、 分頻電路如圖（4）所示，其中包括JK觸發(fā)器，和選頻整流濾波電路。JK觸發(fā)器是實(shí)現(xiàn)分頻，其原理是利用JK觸發(fā)器的

5、保持和翻轉(zhuǎn)功能實(shí)現(xiàn)分頻，產(chǎn)生方波。然后通過選頻濾波電路實(shí)現(xiàn)選頻和濾波，去除方波中的高頻諧波部分和直流分量，保持基波，使其產(chǎn)生正弦波。其計(jì)算公式如下： 圖(4)四、總原理圖及元器件清單1總原理圖 2 元件清單 型號 參數(shù) 名稱 五、安裝與調(diào)試 1、在LC三點(diǎn)式正弦波振蕩電路中，只需討論其輸出頻率相關(guān)的元器件參數(shù)，我們需要其輸出的是大于12MHz的頻率，由圖（2）可知，影響其輸出頻率的元器件是C1，C6和L3，其輸出頻率計(jì)算公式如下：代人參數(shù)算出結(jié)果為f=13.2MHz,而經(jīng)過調(diào)試結(jié)果表明，其結(jié)果是正確的，結(jié)果如圖（5）所示： 圖（5） 圖(6) 圖（7） 2、在倍頻放大電路中，其中乘法器和選頻整

6、流濾波電路可實(shí)現(xiàn)二倍頻和四倍頻，乘法器實(shí)現(xiàn)頻率的放大，而濾波電路實(shí)現(xiàn)去除直流和高頻分量。其所用到的公式如下： ， 其二倍頻的組成元件為C8=1pf和L6=34uH，四倍頻的組成元件為C9=1pf和L7=8.54uH,代人公式分別得f2=26.4MHz,f4=52.8MHz。測試結(jié)果如圖（6）、（7）所示。 3、在分頻電路中，其由JK觸發(fā)器及選頻整流濾波電路組成，如圖（4）所示。JK觸發(fā)器利用其保持及翻轉(zhuǎn)特性，把正弦波轉(zhuǎn)換成方波并實(shí)現(xiàn)分頻，然后經(jīng)過選頻濾波電路轉(zhuǎn)換為二分頻和四分頻的正弦波。所用到的公式如下：選頻整流濾波電路的二分頻和四分頻電路分別由C10=1pf和L4=0.54uH、及C11=1

7、pf和L5=2.16uH組成，其分別代入公式得f2=6.5MHz,f4=3.2MHz。測試結(jié)果如圖（8）、（9）所示。 圖（8） 圖（9）六、性能測試與分析1、LC三點(diǎn)式正弦波振蕩電路 此振蕩電路可實(shí)現(xiàn)5-30MHz范圍的頻率，可以通過改變C6來控制。剛開始時(shí)，輸入的直流電源和輸出的正弦波沒有經(jīng)過濾波而得到的正弦波是很不穩(wěn)定，后來經(jīng)過查閱資料及與同學(xué)討論，我才發(fā)現(xiàn)輸入的直流電源也是有噪音波的，但后來發(fā)現(xiàn)在輸入直流電源加了濾波后還是效果不大，最后在輸出的正弦波也加濾波后，圖形才穩(wěn)定下來。如圖（10）所示。2、 二、四倍頻電路 如圖（3）所示，初始時(shí)并不了解要在乘法器后加選頻整流濾波電路，就直接輸

8、出了。不過圖形是不進(jìn)人意，因?yàn)樵谡也ㄏ喑撕髸?huì)有直流分量和一些高頻諧波。后來在其后加了濾波電路，效果便出來了，如圖（10）所示。3、二、四倍頻電路 如圖（4）所示，開始時(shí)我也沒有加選頻整流濾波電路，輸出的是能實(shí)現(xiàn)分頻的方波，后來經(jīng)過了解到方波含有基波及許多高頻諧波和直流分量，這是傅里葉的知識。然后我設(shè)計(jì)了選頻整流濾波電路，使其只輸出基波。如圖（11）所示。 圖（10） 圖（11）7、 結(jié)論與心得 1、結(jié)論： 本次課程設(shè)計(jì)，在完成倍頻電路和分頻電路的設(shè)計(jì)中，本文采用的乘法器和濾波整流電路實(shí)現(xiàn)了倍頻功能，采用JK觸發(fā)器和濾波整流電路實(shí)現(xiàn)了分頻功能。實(shí)驗(yàn)表明，此方案是可行的。 2、心得： 通過為期兩

9、周的模電課程設(shè)計(jì)，我重新溫習(xí)了一遍模電書，收益匪淺。俗話說得好啊，紙上得來終覺淺，要知此事須躬行。以前學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)這門課程，現(xiàn)在看來都是理論的知識，只是知道一個(gè)概念，只會(huì)考試做題，這便失去了學(xué)習(xí)模電知識的真正的作用。在剛開始做課程設(shè)計(jì)時(shí)，我面對著要選的題目一無所知，完全不知知道那個(gè)跟那個(gè)，對應(yīng)的題目要用到哪些知識點(diǎn)來做都不知道，這時(shí)我才意識到平時(shí)只會(huì)考試的結(jié)果。這時(shí)我又想起了一句話：面對要學(xué)習(xí)的東西，如果你只是去看，那你只是能得到10%；如果你只是去聽，那你能得到15%；而如果你去實(shí)踐了，那你能得到80%?，F(xiàn)在我才真正理解這話的意義。我們要學(xué)習(xí)，我們更要學(xué)而智用。 在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中，我?guī)缀?/p>

10、是與同學(xué)共同完成的，說得難聽一點(diǎn)，是別人的結(jié)果，而我只是利用別人的結(jié)果來學(xué)習(xí)。說句實(shí)話，我的模電考試得九十多分分，而我去請教的那位同學(xué)遠(yuǎn)不如我的高，這是什么原因，我缺乏的是操作能力實(shí)踐能力。有時(shí)候我們學(xué)習(xí)的知識只會(huì)想到期末考試能過就行，或是要拿獎(jiǎng)學(xué)金。我想著并不是我們真正要的。我們要的是一種操作能力、創(chuàng)新能力。隨著社會(huì)的發(fā)展，高學(xué)歷的所謂人才越來越多，而真正有實(shí)力的、能做事的，又有多少呢？反而，失業(yè)率也變得越來越高，這是社會(huì)對我們的要求提高了嗎？當(dāng)然這是其中的一個(gè)，不過我想，更重要的是我們沒有真正的學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，考試考高分本人認(rèn)為這并不代表你會(huì)學(xué)習(xí)，而真正會(huì)學(xué)習(xí)的是：你學(xué)到的東西要會(huì)用，能做出東西來。這是我做課程設(shè)計(jì)過程中的一些感觸，也反映了本人在大學(xué)期間的一些只會(huì)考試的學(xué)習(xí)方法。知識是財(cái)富，關(guān)鍵是我們要如何用他去創(chuàng)造財(cái)富，如果只是把他用來考試，那就可伶了。就像以前，我對考試的題目也挺會(huì)做的，要我求什么參數(shù)啊放大倍數(shù)啊，感覺都很熟悉，就是從來沒有想過它們的實(shí)際用處，可惜，太可惜了！