LC調(diào)頻振蕩器的設(shè)計1復習過程_第1頁
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文檔簡介

1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。LC調(diào)頻振蕩器的設(shè)計1-齊齊哈爾大學通信與電子線路課程設(shè)計題目:LC調(diào)頻振蕩器的設(shè)計學院:通信與電子工程學院專業(yè)班級:電子097學生姓名:金玲指導教師:齊懷琴張勁松苗鳳娟李靜輝成績:目錄實驗目的及意義主要內(nèi)容基本要求實驗內(nèi)容及要求電路原理電路原理及用途設(shè)計步驟和調(diào)試過程總體設(shè)計電路電路工作狀態(tài)或元件參數(shù)的確定仿真及仿真結(jié)果分析設(shè)計電路的性能評測結(jié)論及心得體會參考文獻一、目的及意義1.1目的通過此次課程設(shè)計,進一步消化理解所學過的知識(電路理論、模擬電路、數(shù)字電路、計算機、通信電子線路等),促進每一位同學

2、的創(chuàng)新意識、綜合能力,鼓勵同學盡早參與科學研究、技術(shù)開發(fā)和社會實踐等創(chuàng)新活動,不斷激發(fā)學生學習的主動性、積極性和創(chuàng)造性,提高同學的科學素質(zhì)和文化素養(yǎng),培養(yǎng)同學的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)精神和實踐能力。1.2意義1.注重過程參與通信電子線路課程設(shè)計的實施更加注重實踐創(chuàng)新研究過程。其意義在于引導學生在導師的指導下,自主選題、自主設(shè)計來完成,設(shè)計過程中要進行數(shù)據(jù)分析處理和撰寫總結(jié)報告等工作,不斷提高同學的自我學習能力、團結(jié)協(xié)作能力和組織實施能力。2.注重實踐創(chuàng)新通過課程設(shè)計鼓勵學生結(jié)合學科專業(yè),從自身所長與興趣出發(fā),積極參與實驗實踐活動,在探索、研究、創(chuàng)新的實踐訓練過程中,提出自己的觀點與見解。3.注重切實可

3、行在課程設(shè)計的選題中一定要思路新穎、目標明確、研究方案及技術(shù)路線可行、實施條件可靠的項目。二、實驗內(nèi)容及要求2.1、主要內(nèi)容根據(jù)所提出的基本要求,設(shè)計一個LC調(diào)頻振蕩器。通過在電路設(shè)計、安裝和調(diào)試中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,掌握LC調(diào)頻振蕩器的基本設(shè)計方法,加深對該門課程的理論知識的理解,提高電子實踐能力。2.2、基本要求設(shè)計一個LC調(diào)頻振蕩器,主要技術(shù)指標為(1)主振頻率fo=6.5MHz;(2)頻率穩(wěn)定度fo/fo0.0005/小時;(3)輸出電壓V0V1;(4)最大頻偏fm=25kHz三、電路原理3.1.電路原理及用途主要技術(shù)指標:1、主振頻率fo=5MHz2、頻率穩(wěn)定度f/f0.00013、

4、輸出電壓Uo1V4、調(diào)制信號U2V-3V/f=1-3KHz5、最大頻偏fm=士25KHz實現(xiàn)調(diào)頻的方法很多,大致可分為兩類,一類是直接調(diào)頻,另一類是間接調(diào)頻。直接調(diào)是用調(diào)制信號電壓直接去控制自激振蕩器的振蕩頻率(實質(zhì)上是改變振蕩器的定頻元件),變二極管調(diào)頻便屬于此類間接調(diào)頻則是利用頻率和相位之間的關(guān)系將調(diào)制信號進行適當處理(如積分)后,再對高頻振蕩進行調(diào)相,以達到調(diào)頻的目的。兩種調(diào)頻法各有優(yōu)缺點。(圖1原理電路)間接調(diào)頻穩(wěn)定性較高,但不易獲得較大的頻偏。直接調(diào)頻的穩(wěn)定性較差,但得到的頻偏大,線路簡單,故應(yīng)用較廣;本次設(shè)計實驗采用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻,其原理電路如圖1所示。圖中D為變?nèi)荻O管,C2

5、,L1、和C3組成低通濾濾器,以保證調(diào)制信號順利加到調(diào)頻級上,同時也防止調(diào)制信號影響高頻振蕩回路,或高頻信號反串入調(diào)制信號電路中。調(diào)制級本身由兩組電源供電。對高頻振蕩信號來說,L1可看作開路,電源EB的交流電位為零,R1與C3并聯(lián):如果將隔直電容C4近似看作短路,R2看作開路,則可得到圖(b)所示的高頻等效電路。不難看出,它是一個電感三點式振蕩電路。變?nèi)荻O管D的結(jié)電容Cj,充當了振蕩回路中的電抗元件之一。所以振蕩頻率取決于電感L2和變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cj的值。變?nèi)荻O省的正極直流接地(L2對直流可視為短路),負極通過R1接+EB,使變?nèi)荻O管獲得一固定的反偏壓,這一反偏壓的大小與穩(wěn)定,對調(diào)頻

6、信號的線性和中心頻率的穩(wěn)定性及精度,起著決定性作用。(圖2波形示意圖)對調(diào)制信號來說,L2可視為短路,調(diào)制信號通過隔直流電容C1和L1加到變?nèi)荻O管D的負極,因此,當調(diào)制信號為正半周時,變?nèi)荻O管的反偏電壓增加,其結(jié)電容減小,使振蕩頻率變高;調(diào)制信號為負半周時,變?nèi)荻O管的反偏壓減小,其結(jié)電容增大,使振蕩頻率變低。由上可見,變?nèi)荻O管調(diào)頻的原理是,用調(diào)制信號去改變加在變?nèi)荻O管上的反偏壓,以改變其結(jié)電容的大小,從而改變高頻振蕩頻率的大小,達到調(diào)頻的目的。由變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj變化實現(xiàn)調(diào)頻的波形示意圖如圖2所示。四、設(shè)計步驟和調(diào)試過程4.1、總體設(shè)計電路(圖3總體設(shè)計電路)4.2、電路工作狀態(tài)或

7、元件參數(shù)的確定依據(jù)設(shè)計要求,對頻率穩(wěn)定度fo/fo要求較高,故選用電容三點改進克拉潑振蕩器如圖3所示圖中,晶體管接成共基組態(tài),Cb為基極禍合電容。振蕩電路的靜態(tài)工作點由Rb1,Rw1,Rb2,Re、與Rc決定。變?nèi)荻O的直流偏置電路由R1,R2與Rw2構(gòu)成。只要靜態(tài)偏置調(diào)整合適,就可實現(xiàn)線性調(diào)頻。Zl為扼流電感。R為限流電阻。Cc為振蕩回路與變頻回路的禍合電容,采用部分接入。C4為調(diào)制信號輸入藕合電容。振蕩電路靜態(tài)工作點設(shè)置已知:Icq為2mA為了獲得較大的動態(tài)范圍,一般取Vceq為電源電壓的一半,故取Vceq=6V因有:Icq=(Vcc-Vceq)/(Re+Rc)則Re+Rc=(Vcc-Vc

8、eq)/Icq=(12-6)/2=3K為提高電路的工作穩(wěn)定性,Re可適當取大一些,但應(yīng)小于Rc,故取:Re=1K則RC=2K因有:Rb2=Vbq/I1I1=(5-10)IbqIbq=Icq/Vbq=Veq+0.7VVeq=IcqRe則:Veq=2X1=2VVbq=2+0.7=2.7VIbq=2/60=0.033取I1=10Ibq=0.33Rb2=Vbq/I1=2.7/0.33=8.18K取標稱電阻8.2K因有:Rb1=(Vcc-Vbq)/VbqRb2則:Rb1=(12-2.7)/2.78.2=28.24K為調(diào)整靜態(tài)電流方便,用一20K電阻與47K電位器串聯(lián)。計算主振回路元件參數(shù)在電容三點式克拉

9、潑振蕩器中,由L,C1,C2與C3組成井聯(lián)諧振回路。其中C2兩端的電壓構(gòu)成振蕩反饋電壓,其大小由反饋系數(shù)F=C1/C2選定,比值一般應(yīng)滿足1/2-1/8。為了減小晶體管極間電容對回路振蕩頻率的影響,C1與C2的取值應(yīng)較大,即C3C1,C3C2,但C1,C2不能過大,若過大則L回變小,Q值將降低,振蕩幅度也會變小,穩(wěn)定性也變差。則回路一陰皆振頻率fo主要有C3決公式1決定,即若取L=12uH,則電容C3=100pf。實際電路應(yīng)用時,可適當調(diào)整L的匝數(shù)與C3的大小。C1與C2的取值,應(yīng)遵循F=C1/C2=1/8-1/2的條件,若取C1=200pf,則C2=680pf,電路中的基極禍合電容Cb,是提

10、供等效交流通路,一般取值為0.0luf。(公式1)計算調(diào)頻電路元件參數(shù)變?nèi)莨艿撵o態(tài)反向偏置電壓Vq由電阻R1與R2分壓決定,即Vq=(R2/(R1+R2)Vcc。己知,Vq=4V,若取R2=l0K,則R1=20K。實驗電路中,R1用l0K電阻與47K電位器Rw2串聯(lián),以便調(diào)整靜態(tài)偏壓Vq。隔離電阻R應(yīng)遠大于R1,R2,故取R=150K。為了減小振蕩回路輸出的高頻電壓對變?nèi)莨艿淖饔茫瑴p小中心頻率的漂移,常將耦合電容Cc的容量選得較小(與Cj同數(shù)量級),形成部分接入式變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。對部分接入式變?nèi)荻O管調(diào)領(lǐng)電路進行理論分析可得到其頻偏公式:(公式2頻偏公式)式中P=Cc/(Cc+Cj)P=C

11、1/(C1+Cjq)為接入系數(shù)。一般p1,可以先取p=0.2,然后在實驗中調(diào)試由Cj-v曲線得到Vq=4V時,對應(yīng)Cq=50pf則:Cc=pCQ/1-p=28.8pf。取標稱值Cc=30pf,低頻調(diào)制信號U的藕合支路電容C4及電感ZL應(yīng)對U提供通路,一般U的頻率為幾十HZ至幾十KHZ,故取C4=10uf,ZL=220uH。高頻旁路電容C5應(yīng)對調(diào)制信號U呈現(xiàn)高阻,故取C5=1500pf.綜合以上計算結(jié)果,的實際變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器電路如圖1-4所示。(圖4變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器)4.3仿真及仿真結(jié)果分析4.4、設(shè)計電路的性能評測(經(jīng)分析或測試是否達到了設(shè)計要求)經(jīng)過仿真分析使其主振頻率f=6.5M

12、Hz;保持頻率穩(wěn)定度fo/fo0.0005/小時;保證輸出電壓V01V;確保最大頻偏fm=25kHz的設(shè)計要求。五、結(jié)論及心得體會在此次課程設(shè)計中,實踐能力得到了加強,不但鍛煉了我們最基本的高頻電線路的設(shè)計能力,更重要的是讓我們更深刻的認識了高頻電子線路這門課程在實際的應(yīng)用。在此次設(shè)計時我們也遇到了不少的困難和問題,但在同伴們的共同努力下,通過老師的幫助,辛苦的去專研去學習,最終都克服了這些困難,問題得到了解決。其中遇到的問題我們必須自己查找相關(guān)資料,利用圖書館和網(wǎng)絡(luò),這是一個比較辛苦和漫長的過程,你必須從無數(shù)的信息中分離出對你有用的,然后加以整理,最后才學習到變?yōu)樽约旱牟⒂玫皆O(shè)計中的問題去。要設(shè)計一個電路總得先仿真成功之后才能實際接線,但最后的成品卻不完全與仿真時一樣,因為在實際接線中有著各種各樣的條件限制,如在實際中因芯片本身的特性而

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