西勒正弦波振蕩器

1、武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書目 錄摘 要. 21 正弦波振蕩器簡介. 32 電路方案論證. 42.1 系統(tǒng)總體設計方案. 42.2 各模塊電路方案論證. 63 整體電路. 104 焊接與調試. 115 心得體會. 13參考文獻. 14附錄：元件清單. 15武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書摘 要在信息時代飛速發(fā)展的今天，對信息的獲取、傳輸與處理的方法越來越受到人們的重視，信息科學技術已成為21世紀國際社會和世界經濟發(fā)展新的強大推動力。信息作為一種資源，只有通過廣泛地傳播與交換，促進人們交流與合作，才能創(chuàng)造和產生出巨大的經濟效益。信息的傳播與交換式依靠各通信系統(tǒng)實現(xiàn)的。本課程設計要

2、求設計一個改進型電容三點式正弦波振蕩器，即西勒振蕩器。系統(tǒng)由三個部分組成：西勒振蕩器、射極跟隨器和電壓放大電路。西勒振蕩器用于產生正弦波；射極跟隨器作為緩沖級，減弱后級對前級的影響；為打到輸出電壓指標，加一級電壓放大。關鍵詞：西勒振蕩器、射極跟隨器、電壓放大電路武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書1 正弦波振蕩器簡介正弦波振蕩器的作用是產生頻率穩(wěn)定、幅值不變的正弦波輸出。本設計采用的是改進型電容三點式振蕩器，即西勒振蕩器。其具有輸出波形好、工作頻率高、改變C調節(jié)頻率時不影響反饋系數(shù)等優(yōu)點，適用于波段寬、頻率可調的場合。 正弦波振蕩器廣泛應用于各種電子設備中，特別是在通信設備中起到重要作用。它

3、是無線電發(fā)送部分的心臟部分，也是超外差接收機的重要部分；各種電子測試儀器如信號發(fā)生器、數(shù)字式頻率計等，核心部分都離不開正弦波振蕩器；并在自動控制裝置和醫(yī)療設備等許多技術領域也得到了廣泛的應用。西勒振蕩器由起能量控制作用的放大器、將輸出信號送回到輸入端的正反饋網絡以及決定振蕩頻率的選頻回路組成。沒有輸入信號，而是由本身的正反饋信號代替。當振蕩器接通電源后，即開始有瞬變電流產生，經不斷的對它進行放大、選頻、反饋、再放大等多次循環(huán)，最終形成自激振蕩，把輸入信號的一部分送回輸入端做輸入信號，從而就產生了一定頻率輸出的正弦波信號輸出。3 綜上所述，本設計在現(xiàn)實生產和生活中具有非常重要的實際意義。武漢理工

4、大學高頻電子線路課程設計說明書2 電路方案論證2.1 系統(tǒng)總體設計方案2.1.1 三點式振蕩器構成法則三點式振蕩器即LC回路的三個端點與晶體管的三個電極分別連接而成的電路，除晶體管外的三個電抗元件X1,X2,X3，如圖2.1。它們構成了決定振蕩頻率的并聯(lián)諧振回路，同時也構成了正反饋所需的反饋網絡，為此三者必須滿足一定的關系。根據(jù)諧振回路的性質，諧振時應為純電阻性，因而有X1+X2+X3=0圖2.1 三點式電抗圖所以回路中的三個電抗元件不能同時為感抗或容抗，必須由兩種不同性質的電抗元件構成。其構成法則為：與晶體管發(fā)射級相連的兩個電抗元件必須是同性質的，而不與發(fā)射極相連的另一阻抗和它們性質相反。2

5、.1.2 電路組成及器件選擇該西勒振蕩器是由放大電路器電路、選頻網絡、反饋網絡三部分組成的其等效電路如圖2.2。武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書圖2.2 西勒振蕩器交流等效電路該電路振幅起振條件： AF>1相位起振條件： A+F=2n振幅平衡條件： AF=1相位平衡條件： A+F=2n放大電路是由晶體管、高頻扼流圈（此處用電阻可等效代替）、高頻旁置電容集電極偏置電阻、基極偏置電阻、射極偏置電阻組成。放大器可選用有源器件如電子管、晶體管等，本設計選用晶體管最為能量控制的放大器。選頻網絡用來決定振蕩頻率，本設計采用LC并聯(lián)振蕩回路，由C1、C2、C3、C4、L1組成，要求C1>&

6、gt;C3，C2>>C3。反饋網絡是將輸出信號送回輸入端的電容分壓式正反饋網絡，C2和C5構成正反饋。2.1.3 總系統(tǒng)框圖武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書根據(jù)設計要求，要有緩沖級，輸出電壓>1V，系統(tǒng)的組成框圖如圖2.3所示：圖2.3 西勒振蕩器系統(tǒng)框圖2.2 各模塊電路方案論證2.2.1 振蕩電路西勒振蕩器的振蕩電路的主要特點，就是與電感L并聯(lián)一可變電容，圖中C3<<C1、C2,因此晶體管和回路之間耦合較弱，頻率穩(wěn)定度高。與電感并聯(lián)的可變電容用來調節(jié)振蕩器的工作頻段，而電容C3起微調頻率作用。振蕩器在接通電源的一瞬間，晶體管會產生一個從零到某一數(shù)值的電流

7、階躍，該電流階躍的成分十分豐富，選頻網絡會選出滿足正反饋的頻率在經過正反饋建立信號。電路如圖2.4。圖2.4 振蕩電路武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書根據(jù)要求，有振蕩器的振蕩頻率為f=6MHz CC3+C4為了滿足諧振要求，各器件實際取值為C1=120pF，C2=330PF，C3=100PF C4=030PF，L=10mH，滿足C1>>C3,C2>>C3，并通過改變C4的值可以微調振蕩頻率。偏置電阻的取值方法：一般取Ic=2mA，若Re=1K，Ve=2V，Vb=2.7V，在基極偏置電路中，需有基極電流10倍左右的電流流動，可算出R4=3.3K，R3+R5=11K，

8、晶體管工作狀態(tài)最好。R2起到扼流圈的作用。2.2.2 射極跟隨器電路射極跟隨器是典型的共集電極電路，該電路具有：電壓增益幾乎為1；輸入阻抗高；輸出阻抗低；失真系數(shù)低等特點，其電路如圖2.5所示。在電路中，射級跟隨器一般做緩沖級及隔離級。因為，電壓放大器的輸出阻抗一般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果后級的輸入阻抗比較小，那么信號就會有相當?shù)牟糠謸p耗在前級的輸出電阻中。在這個時候，就需要電壓跟隨器來從中進行緩沖。起到承上啟下的作用。應用電壓跟隨器的另外一個好處就是，提高了輸入阻抗，這樣，輸入電容的容量可以大幅度減小，為應用高品質的電容提供了前提保證。為了獲得最好的輸出效果，通常情況下，取Vce

9、為電源電壓的一半比較好。為此，我們取Rb1=Rb2 ，則VBQ =2.5V，VEQ = VBQ VBE =1.8V。在使用帶有發(fā)射極負載電阻RE 的射極跟隨器的情況下，若無信號的發(fā)射極電流IE 比最大輸出電流小時，則輸出波形的負側就會被切去，所以取IE =10mA，從而確定RE 為68。通常，在基極偏置電路中，需有基極電流10倍左右的電流流動，故我們取Rb1=Rb2 =3.3K,此時在Rb1和Rb2中流動的電路為0.75mA,符合電路要求。武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書圖2.5 射極跟隨器2.2.3 放大電路由于振蕩器振蕩電路的輸出波形的幅值不滿足要求，因此需要在電路中加放大電路，以提

10、高輸出信號的幅值。在本次設計中選用的放大電路為三極管共射放大器。其電路圖如圖2.6所示。武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書圖2.6 放大電路放大器能對振蕩器輸入端所加的輸入信號予以放大，使輸出信號保持一定的數(shù)值。其中，R10的電阻改變三極管偏置電壓，用于調整波形，R9=100，與負載匹配，并可通過改變R9的阻值調整放大倍數(shù)。武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書3 整體電路圖3 西勒振蕩器說明：1）直流電源旁邊需加上去耦電容C6；2）級間耦合電容均為100pF； 3) 通過C5連接正反饋電路。武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書4 焊接與調試先用萬用表檢測元件參數(shù)是否符合要求。然后按照原

11、理圖，元件裝配。裝配完成后焊接該硬件。焊接時，以45度靠緊焊接面進行預熱；然后將焊錫絲同時伸向被焊的組件腳及焊盤，一起接觸被焊處；當焊錫絲熔化，向焊接處推入焊錫絲，使焊錫潤濕焊盤與組件腳，當焊點上的焊錫成圓錐形時即抽離焊錫絲。在焊錫完全熔化后，移去烙鐵頭。如果焊點有連焊，應將焊錫線與烙鐵頭一起接觸在連焊的焊點之間，待焊錫絲與助焊劑一起熔化后，移去焊錫絲，再將烙鐵頭側放著向下移走，吸去多余的焊錫；焊點的標準是：焊點呈錐形，焊錫要適量，表面有光澤，光滑，清潔等。焊接完成后調試制作的硬件。1）測試西勒振蕩器的第一級輸出電壓及頻率，如圖4.1所示，有圖4.1 第一級輸出f=6.123MHz，Vo=32

12、8mV2）測試西勒振蕩器經射隨的輸出電壓及頻率，如圖4.2所示武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書圖4.2 第二級輸出F=6.143MHz，Vo=348mV3）測試西勒振蕩器經放大后的最終輸出電壓及頻率，如圖4.3所示圖4.3 第三級輸出f=6.083MHz，Vo=1.56V綜上所述，測試結果符合設計要求。武漢理工大學高頻電子線路課程設計說明書5 心得體會“高頻電子線路”是通信工程、電子信息工程等電子信息類專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎課程，有很強的理論性、工程型和實踐性，起到了承上啟下的作用。它綜合利用了“電路基礎”、“信號與系統(tǒng)”、“模擬電子線路基礎”、以及許多數(shù)學基礎、物理基礎等先期課程

13、的知識，介紹了通信系統(tǒng)的組成、通信系統(tǒng)各個組件的物理概念和在系統(tǒng)中的作用，以及如何實現(xiàn)這些部件，為后續(xù)通信專業(yè)課程的學習奠定堅實的基礎。對我而言，此次課程設計的過程中我遇到了許多挫折,如軟件使用問題,仿真和實物有相當大的差別等。但我認為挫折是一份財富，經歷是一份擁有。這次課程設計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶。從拿到題目到具體設計，從學習到實踐，在一個多星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，如對Multsim軟件的應用還不夠熟悉，以及其中很多功能應用還未有深刻理解，要通過不斷的實用和查找資料來完善自己此方面的能力。此設計由于我們的學業(yè)不精和時間等客觀問題，未能使設計達到完善，還有很多缺點和錯誤，希望老師能提出改進意見，謝謝老師對我們的