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1、通信专业电子系统课程设计 A 课程设计报告题 目： 正弦波振荡器制作与调试 院 （系）： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 1目 录一 、 课 程 设 计 目 的 和 要 求 5二 、 课 程 设 计 内 容 要 求 5三 、 课 程 设 计 基 本 原 理 5四 、 课 程 设 计 内 容 64.1 设 计 与 制 作 过 程 64.2 测 试 步 骤 74.3 调 测 相 关 波 形 与 数 据 7五 、 设 计 结 果 分 析 9六 、 设 计 过 程 出 现 的 错 误 的 分 析 10七 、 实 验 总 结 102正弦波振荡器制作与调试一 、 课程设计目的和 要 求目的：
2、通过对正弦波振荡器安装调试1.掌握三端式振荡电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算 。2.通过测试掌握晶体管静态工作点、反馈系大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。3.研究外界条件（温度 、电源电压 、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。4.比较 LC 振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。 5.掌握变容二极管调频器电路的原理。 6.了解调频器调制特性及测量方法。 要求：能够正确安装和焊接。熟悉正弦波振荡器工作原理与调测方法；安装调测完成后将原理电路的工作过程，测试数据及遇到问题与处理情况、体会等写出实验报告。安装调试是由学生个人独立完成并按要求写出实验报告。拿到套件后，对照元件清单清
3、点数量，观察外观是否完好；再用万用表对电子元器件进行参数测量检查。安装之前画好布局、布线图，老师审查通过后才能焊接，焊接时，要焊点饱满、光洁，无虚焊、漏焊、错焊；防止焊接点焊锡过多造成元件或电路短路。二、课程设计内容要求1.熟悉振荡器模块个元件及其作用。2.进行 LC 振荡器波段工作研究。3.研究 LC 振荡器和晶体振荡器中静态工作点，反馈系数以及负载对振荡器的影响。4.测试、分析比较 LC 振荡器与晶体振荡的频率稳定度。5.测试变容二极管的静态调制特性。6.观察调频波形。7.观察调制信号振幅对频偏的影响。三、课程设计基本原理正弦波振荡器包含工作频率为 10MHz 左右的电容反馈 LC 三端振
4、荡器和一个 10MHz的晶体振荡器，其电路图如图 1 所示。由拨码开关 S2 决定是 LC 振荡器还是晶体振荡器（1 拨向 ON 为 LC 振荡器，4 拨向 ON 为晶体振荡器） LC 振荡器交流等效电路如图 2 所示。 由交流等效电路图可知该电路为电容反馈 LC 三端式振荡器，其反馈系数F（C11CT3）/CAP，CAP 可变为 C7、C14 、C23、C19 其中一个。其中 Cj 为变容二极管 B910，根据所加静态电压对应其静态电容。 若将 S2 拨向 “4”通，则以晶体 JT 代替电感 L，此即为晶体振荡器。图 1 中电位器 VR2 调节静态工作点。拨码开关 S4 改变反馈电容的大小。
5、S3 改变负载电阻的大小。调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。其频率的变化量与调制信号成线性关系，常采用变容二极管实现调频。该调频电路将 S2 置于“1”为 LC 振荡电路，从 J1 处加入调制信号，改变变容二极管反向电压即改变变容二极管的结电容，从而改变振荡器频率，R1,R3 和 VR1 为变容二极管提供静态时的反向直流偏置电压。电路见图 1。3图 1 正弦波振荡电路图 2 正弦波振荡电路的交流等效电路四、课程设计内容4.1 设计与制作过程拿到套件后，我对照元件清单清点数量，再用万用表对电子器件进行参数测量，再按照原理图 1 布线焊接，焊接时尽量做到焊点饱满、光洁，无虚焊、漏焊、错焊。最
6、终得到了与原理图一致的正弦波振荡器作品，如图 3、图 4。图 3 正弦波振荡器作品（正） 图 4 正弦波振荡器作品（反）44.2 测试步骤1.检查电路板是否有虚焊，短路，再次确认元器件是否正确安装，原件参数是否正确。 2.静态工作点调测： J1 处加上 12V 直流电压，J2 接地，S2，S3 ，S4 全部断开，调节 VR1 使变容二极管负端到地电压为 2V，通过调节 VR2 改变静态工作点，VT2 三极管基极电压，参考电压 7.4V3.动态调测： S2_4 接上使晶体接入振荡器电路中，S4_3 接上使 360P 电容接入振荡器电路中，用无感起子调整 CT3，用示波器观测振荡器是否工作。如果不
7、工作排除故障，如果工作调整各相关元件使振荡器输出最大不失真波形。4.指标要求 输出频率：10MHz，误差小于 500Hz 即误差小于十万分之五 输出幅度：空载大于 500mV 4.3 调测相关波形与数据1.LC 振荡器的波形及数据图 5 C7 对应 LC 振荡器输出波形 图 6 C14 对应 LC 振荡器输出波形图 7 C23 对应 LC 振荡器输出波形 图 8 C19 对应 LC 振荡器输出波形5表 1 LC 振荡器测试数据电容（PF）频率(MHZ) 幅值(V)100 10.010 1.90360 10.010 2.02560 10.011 2.045000 数据分析： 从上图和表中可以看出
8、，在 LC 振荡器时，改变电容值越来越大时，幅度也越来越大，但是会有失真，根据公式 LCf2/1知，电容越大，频率越小，通过调节电路中的 VR3、CT1 、CT3 可以使输出波形达到最大不失真，并且频率接近 10MHZ，这时振荡器的性能最好。2.晶体振荡器的波形及数据图 9 C7 对应晶体振荡器输出波形 图 10 C14 对应晶体振荡器输出波形图 11 C23 对应晶体振荡器输出波形 图 12 C19 对应晶体振荡器输出波形6表 2 晶体振荡器测试数据电容（ PF）频率(MHZ) 幅值(V)100 10 2.96360 10 3.06560 10 3.025000 数据分析：从上图和表中可以看
9、出，在晶体振荡器时，改变电容时，晶体振荡器的频率基本不变，这是因为晶体振荡器的频率稳定度高些。相同工作频率下，晶体振荡器的幅值比 LC 振荡器的大些。五、设计结果分析1.比较表 1、表 2 所测得的结果，可以看出晶体振荡器的频率精度更高，并且晶体振荡器的频率稳定度也高一些，在相同频率下，晶体振荡器比 LC 振荡器的幅值要大一些。晶体振荡器的优点：晶体振荡器选用晶体作为振荡回路元件，使振荡器的频率稳定度大大提高，这是因为首先石英晶体的物理和化学性能都十分稳定，因此，他的等效谐振回路有很高的标准性；其次，晶体具有正、反压电效应，而且在谐振频率附近，晶体的等效参数 Lq 很大、Cq 很小、Rq 也不
10、高，因此，晶体的 Q 值可高达数百万数量级；再者，在串并联谐振频率之间很狭窄的工作频带内，具有极陡峭的电抗特性曲线，因而对频率变化有极灵敏的补偿能力。2.a)静态工作点对振荡器起振条件和输出波形振幅的影响：晶体管的振荡条件是基极-发射极间电压是-0.1-0.4V，如果达不到这个条件，是不会起振的，所以静态工作点要接近这个电压，然后加上正反馈后才可起振；b) 反馈系数 F 对振荡器起振条件和输出波形振幅的影响：振荡器的起振条件是 A0F1，要维持一定振幅的振荡，反馈系数 F 要设计的比A0F=1 中的 F 大一些，一般取 F=1/21/8，这样，就可以使得在 A0F1 的情况下起振，而后随着振幅
11、的增强 A0 就向 A 过渡，直到振幅增大到某一程度，出现 AF=1 时，振幅就达到平衡状态，反馈系数 F 对振荡幅度的大小没有影响。73.晶体振荡器的工作频率为 10MHZ,LC 振荡器的工作频率为 9.2MHZ11.4MHZ，两种振荡器中晶体振荡器的频率稳定度高一些。六、设计过程出现的错误的分析1.焊接过程出现的错误：拿到元器件后，我有很多元器件都不是很熟悉，导致元件实物与电路图对不上号，在这方面耗费了很长时间，最后通过问同学、看模板慢慢把这些都搞清楚了，然后再开始布线；在布线时，我害怕焊错了，所以在摆放元器件时距离隔得很远，导致焊接时，需要很多导线连接，但是我尽量不穿线，飞线，以后再焊接
12、时我会多注意元器件的布局问题；在焊接过程时，我是先将布好局的器件焊接好再来将各个元器件连接起来，这样焊起来很容易出现错误，在这块我也花了很多时间，一个一个元器件的对照去连接，以后我会先画好布局，然后没看一步焊一步，这样既不容易出错又很快；2.调试过程出现的错误：板子焊好后，就开始调试了，第一次调试时，测试静态工作点时，没有出现问题，符合基极参考电压 7.4V，然后测试输出点，没有信号输出，我就开始检查板子哪里焊错了，结果发现三极管后的有几个位置虚焊了，就重来焊了，然后再次调试时，LC 振荡器有输出，波形也蛮好，当把开关接到晶体振荡器时，又没有信号输出，向同学请教后，我知道了可能是晶振坏了，就换
13、了一个晶振，焊好后在进行调试，这次有波形输出，这说明了真的是晶振坏了。第二天准备给老师检查时再次调试，有没有信号输出，我测试变容二极管到地的电压为 2V 符合要求，然后继续测试三极管的静态工作点，出现了，基极电压最大，集电极和发射极电压相同，这说明我的三极管 C、E 极导通了、饱和了，我就检查三极管旁边的几个元器件，发现原来是三极管的偏置电阻引脚断了，然后将该电阻重来焊接了再次进行调试，终于有输出波形了，然后调节 VR3 让输出波形幅值得到最大，再调节可变电容使幅值足够大的同时频率也接近 10MHZ，但最后发现我最大的幅值也只有 mV 级，然后将射随的两个偏置电阻互换位置后，幅值就足够大了，但
14、是波形有点失真。七、实验总结这最后一周的课程设计，我们包括两个方面的实验，一个是焊接，一个是调试，虽8然步骤不算太多，但是在这两个方面中锻炼了我很多能力。我设计的课题是“正弦波振荡器制作与调试” ，通过对实验的基本原理的理解，我对照原理电路图能够理解性的将板子焊出来，虽然在焊接的工艺上有很大欠缺，但是我总结了很多焊接时的问题，比如以后我会先画好元器件的布线图，再进行器件的焊接，其次，我以后会一步步的焊接电路，而不是先将器件焊好后在进行连线，并且多练习焊焊点，使焊点饱满、光洁、无虚焊，最重要的是，我一定会先了解试验在干什么、实验的原理、元器件的特性后在进行焊接，而不是照葫芦画瓢似的焊接。在调试的
15、过程中，我也总结了自己的不足，我没有了解实验的调试步骤，仅仅只是将波形出来了作为目标，没有分析应该出现怎样的波形以及这些波形是怎样出来的，以后我会先了解清楚，然后按照原理步骤，一步一步调试，出现错误不是干着急，而是虚心向同学请教，再弄不懂就问老师，一定能够将问题解决，调试过程中，我学会了出现错误时，先将电路原理搞清楚后再分析电路是哪块出现问题，而不是盲目的将板子重复的拆了又焊，再调试，这样既费时又可能越来越错。这个设计做完后，我得到最多的就是从不断的错误中找到自己的不足，并不断的改正将错误变成自己的经验。当然，在这个过程中要非常感谢老师的指导和同学的帮助。9课程设计成绩评定表项 目 比例 得
