高頻課設(shè)正弦波振蕩器

..課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生__陳軍如專業(yè)__電信1204指導(dǎo)曾剛工作單位：信息工程學(xué)院題目一：高頻正弦波振蕩器初始條件：具較扎實(shí)的電子電路的理論知識(shí)及較強(qiáng)的實(shí)踐能力；對(duì)電路器件的選型及電路形式的選擇有一定的了解；具備高頻電子電路的基本設(shè)計(jì)能力及基本調(diào)試能力；能夠正確使用實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行電路的調(diào)試與檢測(cè)。要求完成的主要任務(wù)：〔包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求,以及說(shuō)明書撰寫等具體要求1、采用晶體三極管構(gòu)成一個(gè)多功能正弦波振蕩器；2、額定電源電壓5.0V,電流1～3mA;輸出頻率6MHz〔頻率具一定的變化范圍；3、通過(guò)雙變跳線可構(gòu)成克拉勃和西勒的串、并聯(lián)晶體振蕩器；4、有緩沖級(jí),在100歐姆負(fù)載下,振蕩器輸出電壓≥1V<D-P>;5、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告〔應(yīng)包含電路圖,清單、調(diào)試及設(shè)計(jì)總結(jié)。時(shí)間安排：二十周一周,其中4天硬件設(shè)計(jì)與制作,3天調(diào)試及答辯。指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任〔或責(zé)任教師簽名：年月日..摘要振蕩器是用來(lái)產(chǎn)生重復(fù)電子訊的電子元件,其構(gòu)成的電路叫振蕩電路,能將直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有一定頻率的交流電信號(hào)輸出。本次課設(shè)主要是基于對(duì)課本理論知識(shí)的理解,來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)LC振蕩電路,包含晶體串并聯(lián)振蕩器,克拉伯振蕩器,西勒振蕩器,產(chǎn)生某一頻率的正弦波,再通過(guò)仿真,調(diào)試做出實(shí)際電路。本文將圍繞晶體串并聯(lián)振蕩器,克拉伯振蕩器,西勒振蕩器進(jìn)行具有具體功能的振蕩器的理論分析與設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：高頻；振蕩器；正弦波；仿真；緩沖級(jí)目錄TOC\o"1-3"\h\u154411.工作原理說(shuō)明4174221.1振蕩器概念4178051.2靜態(tài)工作點(diǎn)的確定4108461.3振蕩器的起振條件4260332.電路構(gòu)建5177482.1高頻功率放大器5176102.2振蕩器5127312.2.并聯(lián)晶體振蕩器555332.2.2串聯(lián)型晶體振蕩器6255432.2.3克拉伯與西勒振蕩器6240772.3輸出緩沖級(jí)726553.電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算860573.1原理電路8199624.仿真及實(shí)物945235.元器件清單13202526.心得體會(huì)1420317.參考文獻(xiàn)15..1.工作原理說(shuō)明1.1振蕩器概念振蕩器是不需外信號(hào)激勵(lì)、自身將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的裝置。凡是可以完成這一目的的裝置都可以作為振蕩器。一個(gè)振蕩器必須包括三部分：放大器、正反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。放大器能對(duì)振蕩器輸入端所加的輸入信號(hào)予以放大使輸出信號(hào)保持恒定的數(shù)值。正反饋電路保證向振蕩器輸入端提供的反饋信號(hào)是相位相同的,只有這樣才能使振蕩維持下去。選頻網(wǎng)絡(luò)則只允許某個(gè)特定頻率能通過(guò),使振蕩器產(chǎn)生單一頻率的輸出。1.2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)．一般小功率振蕩器將靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)計(jì)得遠(yuǎn)離飽和區(qū)而靠近截止區(qū)。1.3振蕩器的起振條件在振蕩開始時(shí)由于激勵(lì)信號(hào)較弱,輸出電壓振幅較小,經(jīng)過(guò)不斷放大、反饋循環(huán),輸出幅度不斷增大,否則輸出信號(hào)幅值過(guò)小,無(wú)任何意義。為了使振蕩過(guò)程中輸出幅度不斷增加,應(yīng)使反饋回來(lái)的信號(hào)比輸入到放大器的信號(hào)大,即振蕩開始時(shí)應(yīng)為增幅振蕩,可得：,稱為自激振蕩的起振條件。2.電路構(gòu)建2.1高頻功率放大器高頻功率放大器的主要作用是用小功率的高頻輸入信號(hào)去控制高頻功率放大器,將直流電源供給的能量轉(zhuǎn)換為大功率高頻能量輸出,它主要應(yīng)用于各種無(wú)線電發(fā)射機(jī)中。高頻率工作可以節(jié)約直流電源的電能,還在于采用相同器件的條件下高效率工作可以輸出更大的功率。2.2振蕩器2.2.并聯(lián)晶體振蕩器并聯(lián)晶體振蕩器的典型電路如圖2-1所示,振蕩管的基極對(duì)高頻接地,晶體接集電極與基極之間,C2和C3是位于回路的另外兩個(gè)電抗元件,振蕩器的回路等效電路如圖2-2所示,它類似于克拉潑振蕩器。圖2-1并聯(lián)晶體振蕩器實(shí)際線路圖2-2并聯(lián)晶體振蕩器等效電路串聯(lián)型晶體振蕩器在串聯(lián)型晶體振蕩器中,晶體接在振蕩器要求低阻抗的兩點(diǎn)之間,通常接在反饋電路中。圖3-3和圖3-4顯示出了一串聯(lián)型振蕩器的實(shí)際路線和等效電路。圖2-3串聯(lián)型晶體振蕩器實(shí)際電路圖2-4串聯(lián)型晶體振蕩器等效電路2.2.3克拉伯與西勒振蕩器在電容三點(diǎn)式電路中,要減小極間電容在回路總電容中的比重,可以采用部分接入的方法：用可變電容與電感代替原電感——克拉伯振蕩器；在克拉伯基礎(chǔ)上電感并一個(gè)可變電容——西勒振蕩器。圖2-5克拉伯振蕩器2-6西勒振蕩器2.3輸出緩沖級(jí)常用的輸出緩沖級(jí)是在電路的輸出端加一射極跟隨器,從而提高回路的帶負(fù)載能力,射極跟隨器的典型電路如圖4-7所示。圖2-7緩沖級(jí)3.電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算3.1原理電路圖3-1原理電路各元件的作用：R4、R5：為三極管Q4提供偏置電壓。R1：改變阻值的大小可以改變Q1的靜態(tài)工作點(diǎn)。C1：用于在振蕩器起振時(shí)將R2短路從而可以使振蕩器可以正常的振蕩。C4、C3：組成反饋分壓,用于為振蕩器提供反饋信號(hào)。L2：為高頻扼流圈,目的是防止高頻信號(hào)流經(jīng)電源。C6：為高頻旁路電容,濾除高頻部分。Q1：連接成射極跟隨器,用于提高系統(tǒng)的帶負(fù)載能力。S2上端打開時(shí)、S3右邊打開、S3左邊斷開時(shí),振蕩器為克拉伯振蕩器；S3右邊打開時(shí),S1閉合為西勒振蕩器；當(dāng)S2下端打開,S3右邊打開時(shí)振蕩器為串聯(lián)型晶體振蕩器；當(dāng)S2上端打開、S3左邊打開時(shí)。為并聯(lián)型晶體振蕩器。4.仿真及實(shí)物圖4.1串聯(lián)晶體振蕩器仿真結(jié)果圖4.2并聯(lián)晶體振蕩器仿真結(jié)果仿真結(jié)果顯示：晶體串聯(lián)振蕩器的振幅約為1.1v,頻率約為6.1MHz晶體并聯(lián)振蕩器的振幅約為0.9v,頻率約為6.3MHz均符合課題要求。圖4.3克拉勃電路輸出波形圖圖4.4西勒電路輸出波形圖仿真結(jié)果顯示：克拉伯振蕩器的振幅約為1.5v,頻率約為6.4MHz西勒振蕩器的振幅約為1.3v,頻率約為6.2MHz均符合課題要求。..圖4.4實(shí)物圖正面圖4.5實(shí)物圖反面在焊接實(shí)物時(shí),選用洞洞板走錫焊接方式,不僅焊接方便,而且使板子看起來(lái)美觀整齊。圖4.6克拉勃電路輸出波形圖圖4.7西勒電路輸出波形圖圖4.8串聯(lián)晶體振蕩器仿真結(jié)果圖4.9并聯(lián)晶體振蕩器仿真結(jié)果在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試時(shí)用示波器測(cè)得：克拉伯振蕩器的振幅為1.326V振蕩頻率為6.214MHz西勒振蕩器的振幅為1.035V振蕩頻率為6.024MHz串聯(lián)晶體振蕩器的振幅為0.865V振蕩頻率為6.238MHz并聯(lián)晶體振蕩器的振幅為1.031V振蕩頻率為6.319MHz實(shí)物測(cè)試結(jié)果與仿真基本一致。5.元器件清單序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1電阻3.3KΩ22電阻20KΩ13電阻100Ω24電阻2.5KΩ15電阻5.1KΩ16電阻500Ω17電位器10KΩ18瓷片電容0.1uF29瓷片電容220PF110瓷片電容150PF111瓷片電容1uF112電解電容100uF113電感1mH114電感10uH115晶振6M216三極管2N2222217撥碼開關(guān)四位2 表5.1..6.心得體會(huì)由于高頻數(shù)電課設(shè)一起做,對(duì)于multisim軟件應(yīng)用仿真較熟練,但是高頻的理論知識(shí)比較復(fù)雜,因此從設(shè)計(jì)電路到計(jì)算參數(shù)都帶來(lái)了極大麻煩,最后在借鑒他人原理圖上完成了設(shè)計(jì)與仿真。在電路焊接及實(shí)際操作方面由于有電工實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn),本次操作并不難。在理論知識(shí)方面,看似正弦波發(fā)生器很簡(jiǎn)單,但是實(shí)際上涉及到很多問(wèn)題,比如頻率穩(wěn)定度,波形穩(wěn)定度,失真情況,電路可調(diào)性,以及起振條件控制等,都有很大學(xué)問(wèn)。讓我認(rèn)識(shí)到知識(shí)的重要性。最后,感謝衷心老師在本次課設(shè)中的指導(dǎo)！..7.參考文獻(xiàn)[1]《高頻電子電路〔第二版》王衛(wèi)東主編.電子工業(yè)出版社；[2]《通信電子線路》劉泉主編.高等教育出版社；[3]《電子技術(shù)基礎(chǔ)〔模擬部分》康華光主編.高等教育出版社；[4]《基于multisim10的電子仿真實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)》王連英主編.北京郵電大學(xué)出版社；[5]《通信電子電路設(shè)計(jì)》郭云林、陳松主編.華中科技大學(xué)出版社。本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表姓名陳軍如性別男專業(yè)、班級(jí)電信1204班課程設(shè)計(jì)題目：高頻正弦波振蕩器課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：1.問(wèn)：振蕩器由哪幾部分組成？答：一個(gè)振蕩器必須包括三部分：放大器、正