高頻正弦波振蕩器的設(shè)計(jì)

1、福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目：高頻正弦波振蕩器設(shè)計(jì)與仿真姓 名：系：計(jì)算機(jī)系專 業(yè)：電子信息工程年 級(jí)：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：職 稱：2015年 12月 30日高頻正弦波振蕩器的設(shè)計(jì)目錄目錄1摘要：2一、設(shè)計(jì)要求3二、總體方案設(shè)計(jì)3三、工作原理說(shuō)明31、振蕩器概念32、靜態(tài)工作點(diǎn)的確定43、振蕩器的起振檢查44、高頻功率放大器55、電路設(shè)計(jì)原理框圖如圖1所示。5四、電路設(shè)計(jì)61、正弦波振蕩器的設(shè)計(jì)62、高頻功率放大器的設(shè)計(jì)9五、性能的測(cè)試111振蕩器振蕩頻率為2MHz112振蕩器振蕩頻率為4MHz113高頻功率放大器電路124輸出功率13六、結(jié)論、性價(jià)

2、比13七、課設(shè)體會(huì)及合理化建議14八、參考文獻(xiàn)14摘要：本次課程設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)課本知識(shí)的運(yùn)用，簡(jiǎn)單介紹了高頻正弦波振蕩器的設(shè)計(jì)方法，主要應(yīng)用LC振蕩電路產(chǎn)生正弦波，再經(jīng)高頻功率放大器進(jìn)行功率放大，并用仿真軟件進(jìn)行仿真，以及對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試最終得到滿足課題要求的電路。關(guān)鍵詞：正弦波；振蕩器；高頻功率放大器。一、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求：1. 選擇合適的高頻正弦波振蕩器形式；2. 從理論上分析振蕩器的各個(gè)參數(shù)及起振條件；3. 設(shè)計(jì)高頻振蕩器，選取電路各元件參數(shù)，使其滿足起振條件及振幅條件。主要技術(shù)指標(biāo)：電源電壓12V，工作頻率2M-4MHz，輸出電壓1V，頻率穩(wěn)定度較高。二、總體方案設(shè)計(jì) 該課

3、程設(shè)計(jì)主要涉及了振蕩器的相關(guān)內(nèi)容還有高頻功率放大器的內(nèi)容，正弦波振蕩器非常具有實(shí)用價(jià)值，通過(guò)該課題的研究，可以加深對(duì)振蕩器以及丙類高頻功率放大器的了解。三、工作原理說(shuō)明1、振蕩器概念 振蕩器主要分為RC，LC振蕩器和晶體振蕩器。其中電容器和電感器組成的LC回路，通過(guò)電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)換產(chǎn)程自由振蕩。要維持振蕩還要有具有正反饋的放大電路，LC振蕩器又分為變壓器耦合式和三點(diǎn)式振蕩器，現(xiàn)在很多應(yīng)用石英晶體的石英晶體振蕩器 ，還有用集成運(yùn)放組成的LC振蕩器。 振蕩器的作用主要是將直流電變交流電.它有很多用途.在無(wú)線電廣播和通信設(shè)備中產(chǎn)生電磁波.在微機(jī)中產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào).在穩(wěn)壓電路中產(chǎn)生高頻交流電.。

4、題目要求產(chǎn)生高頻正弦波，所以選用電容三點(diǎn)式電路，進(jìn)一步考慮從而選用并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器（西勒電路），因?yàn)樗哂休敵霾ㄐ尾灰资д?，作為可變振蕩器使用非常方便，而且幅度平穩(wěn)，頻率穩(wěn)定性高，最高振蕩頻率可達(dá)百兆至千兆等特點(diǎn)。2、 靜態(tài)工作點(diǎn)的確定靜態(tài)工作點(diǎn)的確定直接影響著電路的工作狀態(tài)和振蕩波形的好壞。由于振蕩幅度穩(wěn)定下來(lái)后，電路必然工作到非線性區(qū)，也就是說(shuō)，可能進(jìn)入截止區(qū)，也可能進(jìn)入飽和區(qū)，靜態(tài)工作點(diǎn)偏高，易進(jìn)入飽和區(qū)實(shí)踐證明：當(dāng)晶體管進(jìn)入飽和區(qū)后，晶體管的輸出阻抗將急劇下降(由原來(lái)的線性工作區(qū)幾十千歐或幾百千歐下降為幾百歐姆)，使諧振回路Q值大為降低，不僅使振蕩波形嚴(yán)重失真，而且頻率穩(wěn)定度

5、大為降低，甚至停振，為了避免上述情況發(fā)生，一般小功率振蕩器將靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)計(jì)得遠(yuǎn)離飽合區(qū)而靠近截止區(qū)，所以，c取14mA之間(可調(diào)整風(fēng)確定)。3、振蕩器的起振檢查(1)用三用表檢查由于本振蕩電路采用基極自給偏置，起始工作點(diǎn)在晶體管的放大區(qū)，故發(fā)射極應(yīng)有正向偏置，接通電源后，調(diào)節(jié)電位器R ，使振蕩管的靜態(tài)電流lco=(14)nlA(可用測(cè)發(fā)射極電壓Ve來(lái)得知，Ico的大小)若 VbVe1，振幅增大，如果AB1。要使振幅不繼續(xù)增大而趨于穩(wěn)定，必須使電路的AB值隨振幅的增大而減小，自動(dòng)調(diào)整到AB=1。與此相反，當(dāng)電路中出現(xiàn)減幅現(xiàn)象時(shí)，必定滿足在該振幅條件下的AB1。要使振幅不繼續(xù)減小下去，必須使電路的

6、AB值能隨振幅的減小而增大，自動(dòng)調(diào)整到AB=1。這就是說(shuō)，欲使振蕩器的振幅在發(fā)生某種變化時(shí)能自動(dòng)趨于穩(wěn)定，電路的反饋系數(shù)AB應(yīng)具有下述特性：振幅變化使AB值隨之變化，AB變化再次造成的振幅變化應(yīng)與原振幅變化相反。如果用數(shù)學(xué)式子表示既=負(fù)值寫(xiě)成偏導(dǎo)數(shù)的形式為2、高頻功率放大器的設(shè)計(jì) 高頻功率放大器電路如圖3所示。圖3 高頻功率放大器電路圖（1）、確定放大器的工作狀態(tài)圖中的作用是得到基極偏壓，是直流供電電源的高頻旁路電容，用來(lái)使有用信號(hào)在供電電源兩端產(chǎn)生的電壓忽略不計(jì)。為了獲得較高的效率和最大的輸出功率，選丙類放大器的工作狀態(tài)為臨界狀態(tài)，所以，。集電極輸出功率；所以諧振電阻；集電極基波電流振幅；集

7、電極電流脈沖最大值；直流分量；直流功率；總效率；計(jì)算線圈砸數(shù)比 所以根據(jù)上面所得數(shù)據(jù)選擇可調(diào)式耦合線圈，把初級(jí)線圈電感設(shè)置為10uH，通過(guò)調(diào)節(jié)初級(jí)回路中的電容值以到達(dá)諧振頻率，并且設(shè)置初級(jí)與次級(jí)線圈匝數(shù)比為1.47:1。五、性能的測(cè)試1振蕩器振蕩頻率為2MHz 正弦波振蕩器的電路圖4所示，振蕩器振蕩頻率為2MHz時(shí)的示波器圖形和頻率計(jì)示數(shù)如圖5所示。圖4 正弦波振蕩器電路圖圖5 示波器和頻率計(jì)示數(shù)因?yàn)閮x器本身原因和計(jì)算的誤差，所以調(diào)節(jié)可變電容不能準(zhǔn)確使諧振頻率達(dá)到4MHz。2振蕩器振蕩頻率為4MHz 同理可得振蕩器振蕩頻率為4MHz時(shí)的示波器圖形和頻率計(jì)示數(shù)。因?yàn)閮x器本身原因和計(jì)算的誤差，所以

8、調(diào)節(jié)可變電容不能準(zhǔn)確使諧振頻率達(dá)到4MHz。3高頻功率放大器電路如圖7所示，當(dāng)高頻功率放大器的輸入信號(hào)是振蕩器輸出4MHz的正弦波時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)的大小，使LC回路達(dá)到諧振狀態(tài)，此時(shí)的電極輸出波形如圖8所示。 圖7 高頻功率放大器電路4輸出功率 測(cè)量高頻功率放大器耦合輸出電壓為182 根據(jù)公式 所以 滿足任務(wù)要求。六、結(jié)論、性價(jià)比經(jīng)過(guò)對(duì)該課題的通過(guò)該實(shí)驗(yàn)電路最后得到振蕩器諧振頻率范圍f0=24MHz并且是可調(diào)的， 高頻功率放大器輸出功率P500mW，效率70%。這次設(shè)計(jì)的電路，主要由正弦波振蕩器和高頻功率放大器兩部分構(gòu)成。用到了許多以前所學(xué)的和本學(xué)期所學(xué)習(xí)的知識(shí)，綜合性比較強(qiáng)。由于實(shí)驗(yàn)儀器等原因，

9、造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在一定誤差，但通過(guò)對(duì)比課程設(shè)計(jì)的要求，本次課程設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了任務(wù)要求。七、課設(shè)體會(huì)及合理化建議通信基本電路是上學(xué)期學(xué)的課程，由于時(shí)隔兩個(gè)多月，期間又沒(méi)有好好復(fù)習(xí)教材，在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了不少問(wèn)題，首先就是對(duì)教材中提到的相關(guān)元件的概念、作用、以及參數(shù)等記得不是太清楚，在做本次課程設(shè)計(jì)之前，我又重新翻看教材，鞏固了以前所學(xué)的大部分電路基礎(chǔ)和模擬電子線路方面的知識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了很多不懂得知識(shí)，通過(guò)請(qǐng)同學(xué)幫忙以及上網(wǎng)搜索，最終完成了本次課程設(shè)計(jì)。由于對(duì)仿真軟件不太了解，缺乏操作技能，在仿真過(guò)程中也遇到了很大的問(wèn)題，比如在開(kāi)始使用仿真軟件時(shí)找不到設(shè)計(jì)相關(guān)元器件等。本次課程設(shè)計(jì)對(duì)我專業(yè)知識(shí)的運(yùn)用進(jìn)行了全方面的考核與檢測(cè)，經(jīng)過(guò)本次課設(shè)認(rèn)識(shí)到了自身的不足，同時(shí)更加強(qiáng)了學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的決心，以及對(duì)以后從事電子方面的信心。八、參考文獻(xiàn)1. 謝沅清,鄧鋼.通信電子線路. M北京:電子工業(yè)出版社,2007年