调基振荡器电路设计1

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1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 高频电子线路课程设计高频电子线路课程设计（论文）（论文） 题目：题目： 调基振荡器电路设计调基振荡器电路设计 院（系）：院（系）： 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 专业班级：专业班级： 学学 号：号： xxxxx 学生姓名：学生姓名： xxxx 指导教师：指导教师： 杨恭威杨恭威 教师职称：教师职称： 副教授副教授 起止时间：起止时间： 2013.6.282013.7.7 高频电子线路课程设计（论文） III 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电子与信息工程学院 教研室：通信工程 学 号学生姓名专业班级 课程设计 （论 文

2、）题 目 调基振荡器电路设计 课程设计（论文）任务 设计内容： 1. 设计电路 2. 进行参数分析 3. 分析其工作原理 4. 分析其振荡频率 设计要求： 1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、 性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制 结构框图。 2 .确定合理的总体方案。以电路的先进性、结构的繁简、成 本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲 定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统 或单元电路，逐个设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的 流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出

3、必要的说明。 指导教师评语及成绩 平时成绩（20%）： 论文成绩（40%）： 答辩成绩（40%）： 总成绩 ： 指导教师签字： 学生签字： 年 月 日 高频电子线路课程设计（论文） IV 摘 要 振荡器的用途十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接 收机的主要部分。调基型振荡器是众多振荡器中的一种，它电路简单、应用方便、 灵活性大，它能够产生正弦波，各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计 等，它们均可以由调基型振荡器来完成。调基振荡器电路，简单地说，是由放大 器和选频网络组成，必须满足起振、平衡和稳定条件。因为本设计工作在高频段， 故选择了 LC 振荡器，调基型振荡器是将LC

4、 振荡回路置于基极电路,通过 调节基极的振荡器的电感或电容,从而改变振荡器的振荡频率,产生等 幅的正弦波形 ,使电路出现谐振。 完成电路的原理设计后，在 EWB 软件上 进行仿真。 关键词：调基振荡器；LC 振荡电路; 等幅振荡；EWB 仿真 高频电子线路课程设计（论文） V 目 录 第 1 章 绪论 1 1.1 调基振荡器电路设计意义 .1 1.2 调基振荡器电路设计要求及指标 .1 1.3 设计方案论证 .2 1.4 总体设计方案框图分析 .3 第 2 章 调基型振荡器整体电路设计 4 2.1 调基振荡电路图及工作原理设计 .4 2.2 整体电路的仿真 .6 2.3 调基振荡器电路的条件

5、.6 2.4 调基振荡器电路参数分析 .7 2.5 调基型振荡器的稳定问题8 第 3 章 设计总结 .10 参考文献 11 附录 12 高频电子线路课程设计（论文） 1 第 1 章 绪论 1.1 调基振荡器电路设计意义 振荡器的用途十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接 收机的主要部分。调基型振荡器是众多振荡器中的一种，而且电路简单、应用方 便、灵活性大，它能够产生正弦波，各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频 率计等，它们均可以由调基型振荡器来完成。功率振荡器在工业方面（例如感应 加热、介质加热等）的用途也日益广阔。调基型振荡器也是一种必不可少的振荡 器，振荡器是不需外信号激

6、励、自身将直流电能抓换为交流电能的装置。调基振 荡电路频率在较宽的范围变化时，振幅较平稳，应用非常广泛。调基型振荡器的 设计要求及性能指标在无线电发明初期所用的火花发射机，电弧发生器等 都需要调基型振荡器,它带给人们的生活十分便利,它是人们发展起来的 一个重要里程碑 。 1.2 调基振荡器电路设计要求及指标 振荡器是不需要外信号激励,自身将直流电能转换为交流电能的装置。 凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。大多数振荡器都是利 用 LC 回路来产生振荡 ,调基型振荡器是将LC 振荡回路置于基极电路, 通过调节基极的振荡器的电感或电容,从而改变振荡器的振荡频率,产 生等幅的正弦波形 ,使电

7、路出现谐振 。根据用途的不同有的方面需要谐 振我们就需要采取一定的方法维持谐振,在其它方面不需要谐振,就要 求我们去除谐振 。要是振荡器产生振荡必须具备以下几个条件： 1)要有产生振荡的条件 2)要有产生振荡的相位平衡条件 3)要有一个完整的电路设计图 设计要求： 1.分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应 用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2 .确定合理的总体方案。以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制 作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 高频电子线路课程设计（论文） 2 3.设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成

8、若干子系统或单元电路，逐 个设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左 进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 技术指标 : 电路中各元件参数的正确选择,使电路产生振荡 ,画出所需要的正弦 波形记录产生的振荡频率,调节振荡元件使电路出现失谐,经过调整让 电路再次呈现稳定状态并维持稳定状态。 1.3 设计方案论证 根据振荡器电路组成的不同，可分为以下三种。 1) 共基调集型：晶体管基极交流接地，选频网络接于集电极电路。 2) 共射调基型：晶体管发射极交流接地，选频网络接于基极电路。 3) 共基调射型：晶体管基极交流接地，选频网络接于发射极电路。 所以调集型振

9、荡器属于共射调基型。低频振荡电路几乎都采用 RC 振荡方式。振 荡电路用的定时元件也可以使用电感与电容既 LC，但低频时若使用 LC 元件，电 感量要很大，所以形状当然也很大。从要求小型、轻量、低成本来看，这是所不 希望的。 现如今高频振荡中多使用 LC 元件。然而，有时也会超过集成电路使用的频 段。因此，现在仍然采用与晶体管组合的电路。高频振荡即使是数百千赫至数兆 赫，若对于稳定度有要求，则要在 LC 谐振回路增设次级线圈，可简单构成反耦 合振荡电路，该电路的特征是元件少。这样的振荡电路，即在晶体管基极配置 LC 并联谐振回路，集电极线圈 L2 与线圈 L1 进行耦合，构成正反馈电路，该电

10、路称为调基振荡器电路。 电路主要由放大器、反馈网络构成，放大器可由晶体管电路即三极管来完成， 由 LC 回路为振荡电路，又与 L1,M 等组成晶体管的正反馈电路，完成控制作用。 电路组成简单，成本低廉，制作容易，功能稳定，元件应用较少便能完成振 荡功能输出稳定振幅。所以此方法可行性高。 高频电子线路课程设计（论文） 3 1.4 总体设计方案框图分析 构成一个振荡器必须具备下列三个条件： 1）一套振荡回路，包含两个或两个以上的储能元件。在这两个元件中，当 一个释放能量时，另一个就接受能量。释放和接受能量可以往返进行，其频率决 定于元件的数值。 2）一个能量来源，可以补充有振荡回路电阻产生的能量损

11、失。在晶体管振 荡器中，这能量源就是电源 Vcc。 3）一个控制设备，可以使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失，以 维持等幅振荡。 图 1.3 主体框图 Uf 放大器 A（s） 反馈网络 F(s) UsUi Uo 图 1.1 发射级接地电路 图 1.2 集电极接地电路 高频电子线路课程设计（论文） 4 第 2 章 调基型振荡器整体电路设计 2.1 调基振荡电路图及工作原理设计 调基型振荡器是众多振荡器中的一种，而且电路简单、应用方便、灵活性大， 它能够产生正弦波，各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，它们均 可以由调基型振荡器来完成。调基型振荡器也是一种必不可少的振荡器，振荡器 是

12、不需外信号激励、自身将直流电能抓换为交流电能的装置。调基振荡电路频率 在较宽的范围变化时，振幅较平稳，应用非常广泛。 图 2.1 是基极调试振荡电路，该电路不用作信号振荡器，电路中，晶体管 T1 是利用基极-发射极间二极管特性当作二极管使用，这样，主振荡用晶体管 T2 设 定的直流偏置与晶体管 T1 的 Vbe 的温度系数抵消。由于基极和发射极之间输入 阻抗较小，为避免回路值降低过多，故在两回路中晶体管与振荡回路间采用部分 接入耦合。R1 为 T2 的基极偏置电阻，用该电阻的 R1 设定振荡开始必要的集电 极电流，但由于它与 LC 谐振回路并联。因此，要求用高阻值，使谐振电路的 Q 值不降低。

13、 若电路满足相位平衡，幅度平衡就可以发生振荡。为了获得等幅振荡，就必 须设法使 LC 回路中的电阻等于零。由于实际的 LC 回路本身总是有正电阻的， 因此就必须人为地引入一个负电阻，将回路本身的正电阻完全抵消，已获得等幅 振荡。实际上在回路中引入一个正反馈即等效于引入一个负电阻。当 R 为负值时， 振荡振幅将随时间而增长；当 R 的负值不变时，则振幅将继续无限制地增大， . 但这实际上是不可能的。因为一个振荡器振荡时，回路的等效串联电阻为负值 （由有源器件供给负阻） ，随着振荡振幅的增长，有源器件的工作状态逐渐改变， 负电阻的绝对值逐渐减小。最后负电阻与回路本身正电阻正好互相抵消时，整个 串联

14、等效电阻变为零，振荡器可产生等幅振荡，它的振荡频率取决于电路参数 L、C、R 的值。 高频电子线路课程设计（论文） 5 图 2.1 整体电路图 高频电子线路课程设计（论文） 6 2.2 整体电路的仿真 下图为经过原理设计后，应用软件 EWB 仿真出来的波形，是等幅的波形， 结果表明，本次课设很成功。 2.3 调基振荡器电路的条件 任何振荡电路并不需要借助于外部信号源激励，完全可以自动振荡起来，比 如通电瞬间的电冲击，虽然它不是正弦信号，但它是由很多不同频率的正弦信号 组合而成的。这些不同频率的正弦信号在放大和反馈过程中通过选频网络，只有 其中一个频率的信号幅度最大且满足正反馈的相位条件。这个频

15、率的信号再经过 放大,输出信号会比原来更大。如此往复反馈,放大,信号的幅度越来越大，振荡就 图 2.2 整体电路仿真图 高频电子线路课程设计（论文） 7 建立起来了，显然在振荡的建立过程中，反馈信号的振幅必须大于前一次输入信 号的振幅，即 UfUi。由图可知 Uf=FUo=AFUi 从而可得振荡电路的起振条件为： AF1 上式中的 AF 包括选频网络的传输系数。 当电路起振后，信号不断增大，三极管将逐渐工作到非线性区，放大能力减 小。若再继续增大输入信号，输出幅度增加很少。当满足 AF=1，就得到了稳定 的振荡输出，这时 Uf=Ui。说明振荡达到了平衡。为了获得等幅振荡，就必须设 法使 LC

16、回路中的电阻等于零。由于实际的 LC 回路本身总是有正电阻的，因此 就必须人为地引入一个负电阻，将回路本身的正电阻完全抵消，已获得等幅振荡。 实际上在回路中引入一个正反馈即等效于引入一个负电阻。当 R 为负值时，振荡 振幅将随时间而增长；当 R 的负值不变时，则振幅将继续无限制地增大，但这实 际上是不可能的。因为一个振荡器振荡时，回路的等效串联电阻为负值（由有源 器件供给负阻） ，随着振荡振幅的增长，有源器件的工作状态逐渐改变，负电阻 的绝对值逐渐减小。最后负电阻与回路本身正电阻正好互相抵消时，整个串联等 效电阻变为零，振荡器可产生等幅振荡，它的振荡频率取决于电路参数 L、C、R 的值。所以振荡的振幅平衡条件是：AF=1。 相位平衡条件是电路振荡的必要条件，因此判断一种电路是否是振荡器，首 先要判断它是否要满足相位条件，即是否是正反馈。 2.4 调基振荡器电路参数分析 振荡开始动作由线圈 L1 与 L2 匝比及线圈的 Q 值等决定，因此，在发