高頻正弦波振蕩器的設計

1、福建農(nóng)林大學東方學院課程設計報告課程名稱：數(shù)字信號處理課程設計課程設計題目：高頻正弦波振蕩器設計與仿真姓 名：系：計算機系專 業(yè)：電子信息工程年 級：學 號：指導教師：職 稱：2015年 12月 30日高頻正弦波振蕩器的設計目錄目錄1摘要：2一、設計要求3二、總體方案設計3三、工作原理說明31、振蕩器概念32、靜態(tài)工作點的確定43、振蕩器的起振檢查44、高頻功率放大器55、電路設計原理框圖如圖1所示。5四、電路設計61、正弦波振蕩器的設計62、高頻功率放大器的設計9五、性能的測試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

2、比13七、課設體會及合理化建議14八、參考文獻14摘要：本次課程設計通過對課本知識的運用，簡單介紹了高頻正弦波振蕩器的設計方法，主要應用LC振蕩電路產(chǎn)生正弦波，再經(jīng)高頻功率放大器進行功率放大，并用仿真軟件進行仿真，以及對其性能進行測試，經(jīng)過反復的調(diào)試最終得到滿足課題要求的電路。關鍵詞：正弦波；振蕩器；高頻功率放大器。一、設計要求設計要求：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參數(shù)及起振條件；3. 設計高頻振蕩器，選取電路各元件參數(shù)，使其滿足起振條件及振幅條件。主要技術指標：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、總體方案設計 該課

3、程設計主要涉及了振蕩器的相關內(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用價值，通過該課題的研究，可以加深對振蕩器以及丙類高頻功率放大器的了解。三、工作原理說明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，通過電場能和磁場能的相互轉(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式振蕩器，現(xiàn)在很多應用石英晶體的石英晶體振蕩器 ，還有用集成運放組成的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.在無線電廣播和通信設備中產(chǎn)生電磁波.在微機中產(chǎn)生時鐘信號.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，所以選用電容三點式電路，進一步考慮從而選用并聯(lián)改進型電容三點式振蕩器（西勒電路），因為它具有輸出波形不易失真，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，最高振蕩頻率可達百兆至千兆等特點。2、 靜態(tài)工作點的確定靜態(tài)工作點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)定下來后，電路必然工作到非線性區(qū)，也就是說，可能進入截止區(qū)，也可能進入飽和區(qū)，靜態(tài)工作點偏高，易進入飽和區(qū)實踐證明：當晶體管進入飽和區(qū)后，晶體管的輸出阻抗將急劇下降(由原來的線性工作區(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)工作點設計得遠離飽合區(qū)而靠近截止區(qū)，所以，c取14mA之間(可調(diào)整風確定)。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，起始工作點在晶體管的放大區(qū)，故發(fā)射極應有正向偏置，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(可用測發(fā)射極電壓Ve來得知，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，自動調(diào)整到AB=1。與此相反，當電路中出現(xiàn)減幅現(xiàn)象時，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，自動調(diào)整到AB=1。這就是說，欲使振蕩器的振幅在發(fā)生某種變化時能自動趨于穩(wěn)定，電路的反饋系數(shù)AB應具有下述特性：振幅變化使AB值隨之變化，AB變化再次造成的振幅變化應與原振幅變化相反。如果用數(shù)學式子表示既=負值寫成偏導數(shù)的形式為2、高頻功率放大器的設計 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，用來使有用信號在供電電源兩端產(chǎn)生的電壓忽略不計。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，把初級線圈電感設置為10uH，通過調(diào)節(jié)初級回路中的電容值以到達諧振頻率，并且設置初級與次級線圈匝數(shù)比為1.47:1。五、性能的測試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時的示波器圖形和頻率計示數(shù)如圖5所示。圖4 正弦波振蕩器電路圖圖5 示波器和頻率計示數(shù)因為儀器本身原因和計算的誤差，所以調(diào)節(jié)可變電容不能準確使諧振頻率達到4MHz。2振蕩器振蕩頻率為4MHz 同理可得振蕩器振蕩頻率為4MHz時的示波器圖形和頻率計示數(shù)。因為儀器本身原因和計算的誤差，所以

8、調(diào)節(jié)可變電容不能準確使諧振頻率達到4MHz。3高頻功率放大器電路如圖7所示，當高頻功率放大器的輸入信號是振蕩器輸出4MHz的正弦波時，通過調(diào)節(jié)的大小，使LC回路達到諧振狀態(tài)，此時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 滿足任務要求。六、結(jié)論、性價比經(jīng)過對該課題的通過該實驗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%。這次設計的電路，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的和本學期所學習的知識，綜合性比較強。由于實驗儀器等原因，

9、造成實驗結(jié)果存在一定誤差，但通過對比課程設計的要求，本次課程設計基本上達到了任務要求。七、課設體會及合理化建議通信基本電路是上學期學的課程，由于時隔兩個多月，期間又沒有好好復習教材，在這次課程設計的過程中遇到了不少問題，首先就是對教材中提到的相關元件的概念、作用、以及參數(shù)等記得不是太清楚，在做本次課程設計之前，我又重新翻看教材，鞏固了以前所學的大部分電路基礎和模擬電子線路方面的知識。在設計過程中，遇到了很多不懂得知識，通過請同學幫忙以及上網(wǎng)搜索，最終完成了本次課程設計。由于對仿真軟件不太了解，缺乏操作技能，在仿真過程中也遇到了很大的問題，比如在開始使用仿真軟件時找不到設計相關元器件等。本次課程設計對我專業(yè)知識的運用進行了全方面的考核與檢測，經(jīng)過本次課設認識到了自身的不足，同時更加強了學習專業(yè)知識的決心，以及對以后從事電子方面的信心。八、參考文獻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