《LC调频振荡器设计报告(20170830151306)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LC调频振荡器设计报告(20170830151306)（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、变容二极管调频器电路设计一、实验目的1、了解变容二极管调频振荡器的工作原理。2、掌握变容二极管调频振荡器电路的设计方法与组成。3、掌握变容二极管调频振荡器的调整方法与测试方法 。二、实验任务与要求已知基本条件：使用 12V电源供电，振荡三极管为 9014， =60.。变容二极管用 2CC1C，选频回路电感 L=12uH，静态集电极电流 IC 为 2mA。（ 1）设计任务设计一变容二极管调频振荡器电路，主要技术指标：1、主振频率 fo 5MHz 2、频率稳定度 f f 1 10 4 3、输出电压 Uo 1V 4、调制信号 U 2V-3V/f=1-3KHz 5、最大频偏 fm 25 KHz （ 2
2、）设计要求1、设计的调频振荡器，应包括 LC振荡器和调频电路两部分 , 变容管采用部分接入，。2、变容管选用 2CC系列，并设其 EQ=4V时， Cjo=50pf =1/2 3、对选定的电路，计算出偏置电路元件参数、选频网络 LC的参数、确定接入系数，合理选择滤波元件。4、对设计的电路，画出完整的实际电路图，并进行静态与动态性能测试，写出符合规范的设计性实验报告三、仪器设备双踪示波器 TDS-1002 1 台函数信号发生器 EE1641B 1 台直流稳压电源 1 台数字万用表 1 台四、电路方案选择说明与设计实现调频的方法很多， 大致可分为两类， 一类是直接调频， 另一类是间接调频。 直接调频
3、是用调制信号电压直接去控制自激振荡器的振荡频率 （实质上是改变振荡器的定频元件） ， 变容二极管调频便属于此类。 间接调频则是利用频率和相位之间的关系， 将调制信号进行适当处理 （如积分） 后， 再对高频振荡进行调相， 以达到调频的目的。两种调频法各有优缺点。 图 1-1间接调频稳定性较高， 但不易获得较大的频偏。 直接调频的稳定性较差， 但得到的频偏大，线路简单，故应用较广；本次设计实验采用变容二极管直接调频 ,其原理电路如图 1-1所示。图中 D 为变容二极管， C2、 L1、和 C3 组成低通滤滤器，以保证调制信号顺利加到调频级上， 同时也防止调制信号影响高频振荡回路， 或高频信号反串入
4、调制信号电路中。 调制级本身由两组电源供电。对高频振荡信号来说， L1 可看作开路，电源 EB 的交流电位为零， R1 与 C3 并联；如果将隔直电容 C4 近似看作短路， R2 看作开路，则可得到图（ b）所示的高频等效电路。不难看出，它是一个电感三点式振荡电路。变容二极管 D 的结电容 Cj，充当了振荡回路中的电抗元件之一。所以振荡频率取决于电感 L2 和变容二极管的结电容 Cj 的值。jCLf221变容二极管的正极直流接地（ L2 对直流可视为短路），负极通过 R1接 +EB，使变容二极管获得一固定的反偏压， 这一反偏压的大小与稳定， 对调频信号的线性和中心频率的稳定性及精度，起着决定性
5、作用。对调制信号来说， L2 可视为短路，调制信号通过隔直流电容 C1和 L1 加到变容二极管 D的负极，因此，当调制信号为正半周时，变容二极管的反偏电压增加，其结电容减小，使振荡频率变高；调制信号为负半周时，变容二极管的反偏压减小，其结电容增大，使振荡频率变低。由上可见，变容二极管调频的原理是，用调制信号去改变加在变容二极管上的反偏压，以改变其结电容的大小，从而改变高频振荡频率的大小， 达到调频的目的。 由变容二极管结电容 Cj 变化实现调频的波形示意图如图 1-2 所示。图 1-2 确定电路形式依据设计要求，对频率稳定度 fo/fo要求较高，故选用电容三点改进克拉泼振荡器，如图 1-3 所
6、示。图中， 晶体管接成共基组态， CB 为基极耦合电容。振荡电路的静态工作点由Rb1、 RW1、 Rb2、 Re、与 Rc 决定。变容二极的直流偏置电路由 R1、 R2 与 RW2 构成。只要静态偏置调整合适，就可实现线性调频。 图 1-3 ZL 为扼流电感， R 为限流电阻。 Cc 为振荡回路与变频回路的耦合电容，采用部分接入。 C4为调制信号输入耦合电容。 振荡电路静态工作点设置已知： I CQ 为 2mA 。为了获得较大的动态范围，一般取 V CEQ 为电源电压的一半，故取V CEQ=6V 。因有： ICQ=（ V CC-V CEQ） /(RE+RC) 则： RE+R C =（ V CC
7、-V CEQ） / I CQ=（ 12-6） / 2=3K 为提高电路的工作稳定性， Re 可适当取大一些，但应小于 RC，故取： Re=1K 则RC=2K因有： Rb2=V BQ/I1 I1=(5-10)I BQ I BQ= I CQ/ V BQ=VEQ+0.7V V EQ=I CQRE则： V EQ=2X1=2V V BQ=2+0.7=2.7V IBQ=2/60=0.033 取 I1=10I BQ =0.33 RB2=V BQ/I1=2.7/0.33=8.18K 取标称电阻 8.2K。因有： RB1=（ V CC-V BQ） /V BQRB2 则： RB1= （ 12-2.7） /2.78
8、.2=28.24K 为调整静态电流方便，用一 20K 电阻与 47K 电位器串联。 计算主振回路元件参数在电容三点式克拉泼振荡器中，由 L 、 C1、 C2 与 C3 组成并联谐振回路。其中 C2 两端的电压构成振荡反馈电压，其大小由反馈系数 F=C1/C2 选定，比值一般应满足 1/2 1/8。为了减小晶体管极间电容对回路振荡频率的影响， C1 与 C2 的取值应较大，即 C3C1、 C3C2，但 C1、 C2 不能过大，若过大则 L 回变小， Q 值将降低，振荡幅度也会变小，稳定性也变差。则回路的谐振频率 fo 主要有 C3 决 定，即若取 L=12uH ，则电容 C3=100 pf 。实
9、际电路应用时，可适当调整 L 的匝数与 C3 的大小。C1 与 C2 的取值，应遵循 F=C 1/C2=1/8 1/2 的条件，若取 C1=200pf ，则 C2=680pf。电路中的基极耦合电容 CB，是提供等效交流通路，一般取值为 0.01uf。 计算调频电路元件参数变容管的静态反向偏置电压 V Q 由电阻 R1 与 R2 分压决定，即V Q=R 2/（ R1+R2） V CC已知， V Q=4V ，若取 R2=10K ，则 R1=20K。实验电路中， R1 用 10K 电阻与 47K 电位器RW2 串联，以便调整静态偏压 V Q。隔离电阻 R 应远大于 R1、 R2，故取 R=150K
10、。为了减小振荡回路输出的高频电压对变容管的作用， 减小中心频率的漂移， 常将耦合电容 CC 的容量选得较小（与 Cj 同数量级） ，形成部分接入式变容二极管调频电路。对部分接入式变容二极管调频电路进行理论分析可得到其频偏公式：式中 p=Cc/(Cc+Cj) )/( 11 jQCCCP 为接入系数。一般 p1，可以先取 p=0.2，然后在实验中调试。由 Cj-v 曲线得到 V Q=4V 时，对应 CQ=50pf 则：Cc=pCQ/1-p=28.8pf。 取标称值 Cc=30pf 。低频调制信号 v 的耦合支路电容 C4 及电感ZL 应对 v 提供通路， 一般 v 的频率为几十 HZ至 几 十 K
11、HZ， 故 取)(2121jN CCLLCffPCCfPf m 2002 )/(21C4=10uf ， ZL=220uH。高频旁路电容 C5 应对调制信号 v 呈现高阻，故取 C5=1500pf 。综合以上计算结果，得实际变容二极管调频振荡器电路如图 1-4 所示。 图 1-4 元件器材表序号 元件名称 规格型号 数量1 三极管 9014 1 2 变容二极管 2CC1C 1 3 电阻 1/8W 1K 1 4 1/8W 2K 1 5 1/8W 8.2K 1 6 1/8W 10K 2 7 1/8W 20K 1 8 电位器 47K 2 9 电容器 33Pf 1 10 100Pf 1 11 200Pf
12、 1 12 680Pf 1 13 1500Pf 2 14 0.01uf 2 15 10uf 1 16 电感 12uH 1 17 电感 220uH 1 五 . 实验内容与测试数据 LC 振荡电路调整1）断开变容管调频电路3）接通电源，调整电位器 VR1 ，使变容管负端偏置电压为 4V 。4）用示波器观察振荡器输出波形，适当调整 WR1，使输出的信号最大且不失真。记录此时的振荡频率 fo= ? 输出电压幅度 = ？及振荡管的各极直流电压。 调频电路静态调制特性测量与调整静态调制特性是指振荡频率 f 随变容管直流偏压 UD的变化特性，即 )( DUf 曲线，由特性曲线可知， f 随偏压的变化不是直线
13、，而是非线性的。1） 以 1V 为步进，调整 WR2，按表 1-1 所列，将测试数据记录于表 5-1 中。表 1 VQ（ V） 0 -1 -2 -3 -4 -5 F(MHZ) Vo(V) 2） 根据测量结果，作出 f-V Q 特性曲线。 变容管动态调制特性的测量当变容二极管静态工作点确定后， 加入调制信号 u ， 这时， 振荡频率随调制信号 u 而变化， uf 曲线称为动态特性曲线， 。此曲线可确定频率调制器的灵敏度和最大线性频偏。1）接通变容管调频电路。2）适当调整 WR2 ，使变容二极管负端对地电压为 4V 。3）将音频信号加到变容二极管上。5）用示波器观察调频振荡器输出波形。由于载波的频率为 5MHZ ，观察时，应适当调整示波器的“秒 /格”旋钮，再配合“暂停 /运行”功能键。六、设计实验的收获与体会
