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1、通信基本电路课程设计报告设计题目： LC正弦波振荡器设计专业班级电信10-03学 号 311008001022学生姓名王勇指导教师高娜教师评分2012年12月4日目 录第一章设计任务与要求 31.1. 设计任务 31.2. 设计要求 3第二章总体方案 32.1 振荡器的选择 32.2 信号输出波形的仿真选择 4第三章电路工作原理 43.1 LC三点式振荡组成原理图 43.2 起振条件 53.3 频率稳定度 53.4 总原理图 63.5 LC振荡模块设计 7第四章电路制作和调试 124.1 元器清单 124.2 按设计电路安装元器件 144.3 测试点选择 144.4 调试 144.5 实验结果
2、与分析 154.6 频率稳定度 16第五章总结 16第六章参考文献 17第一章 设计任务与要求1.1 设计任务(1) .熟悉LC正弦波振荡器的工作原理，以及示波器的原理及用法。(2) .掌握LC正弦波振荡器的基本设计方法。(3) .理解LC正弦波振荡回路并掌握LC振荡器的设计，装载，调试，及其主要性能 参数的测试方法和如何选择电路的测试点。(4) . 了解外界因素、元件参数对振荡器工作稳定性及频率稳定度的影响情，以便提 高振荡器的性能。1.2 设计要求(1) .设计一个LC正弦波频振荡器。(2) .利用三端式振荡器原理产生正弦波信号，采用的具体电路不限。要求给出所选 电路的优点和缺点并通过测量
3、值进行证明。也可以进行不同三端式振荡器的性能比 较。(3) . 了解电路分布参数的影响及如何正确选择电路的静态工作点。(4) .电路的基本原理，LC正弦波振荡器是各种接收机和发射机中一种常见的电路， 常用作载波振荡、本振混频振荡等。其典型形式为“三点式”振荡电路，其电路简 单、频率稳定度高，它的工作原理是在正反馈的基础上，将直流电源提供的能量变 成正弦交流输出。(5) .选择所需的方案，画出有关的电路原理图。第二章 总体方案2.1 振荡器的选择LC振荡器的电路种类比较多，根据不同的反馈方式，又可分为互感反馈振荡器, 电感反馈三点式振荡器，电容反馈三点式振荡器，其中互感反馈易于起振，但稳定#性差
4、，适用于低频，而电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率 可以做得较高。所以选择电容反馈三点式振荡器是不容置疑的，而电容反馈三点式 振荡器又分为考毕兹振荡器，克拉波振荡器，西勒振荡器。LC振荡器是一种能量转换器，由晶体管等有源器件和具有选频作用的无源网络及反馈网络组成，其框图如 图1所示。输出图1振荡器框图2.2 信号输出波形的仿真选择方案一：三种振荡器输出信号波形全部用Multisim仿真软件得出。方案二：考毕兹振荡器的输出波形由仿真软件得出，其余两种振荡器由计算得 出频率，画出相应的波形。经比较用仿真软件得出的波形比较直观简单而且准确，即选择方案一。第三章 电路工作原理3.1
5、LC三点式振荡组成原理图X2X11其振荡频率f= 2兀JLC。当X1和X2为容性，X3为感性时称为电容反馈振荡器,CG其中C=C1 +C2 ；当X1和X2为感性，X3为容性时称为电容反馈振荡器，其中L=L1 + L2 .3.2 起振条件X1, X2必须是同性质的电抗，X3必须是异性质电抗，并且必须满足下面的关系:X3= (X1+X2gm kf ugi+ g 0 + g1 i / k fu三点式振藩器原理图根据起振条件，可以推导出三极管的跨导 gm应满足下面的不等式：上式中：kfu = X2/ X1反馈系数g1 为三极管be间的输入电导g0 为三极管ce间的输出电导g1 为三极管ce间的负载电导
6、和回路损耗电导之和。f上式表明，起振时gm与kfu、g0、g1、g1等有关。若管子参数和负载确定后， kfu大小应合适，否则不易满足起振条件。另外，还必须考虑到频率稳定度和振荡幅 度等要求。3.3 频率稳定度频率稳定度是表示在一定时间范围内或一定的温度、电压等变化范围内振荡频 率的相对变化程度。若频率相对变化越小，就表明振荡频率稳定度越高，否则稳定 度就差。由上述讨论知道，因为振荡回路元件是决定频率的主要因素，所以要提高频率 稳定度，就是要设法提高振荡回路的标准性。 因此除了采用高稳定和高Q (因为QS越大相频特性曲线在f0附近的斜率越大，选频特性就越好）的回路电容及电感外, 还可以采用负温度
7、系数元件实现温度补偿，或采用部分接入，以减小管子极间电容 和分布电容对振荡回路频率的影响。由分析和实验知道，LC谐振回路的标准性和Qs都不高，频率稳定度不高于10工数量级，而石英晶体标准性Q值都很高，接入系数也很小。频率稳定度可达10”数量级3.4 总原理图C51nFR2 27klQ2R33klC3Tl1nF2N2222A0R15.1k!-HR41klC48C1 100pFC2 100pF0.1uFL110uHR55.1k|#图2考毕兹振荡器4L25图3克拉泼振荡器11曲3:M14300uHC6二10nF二= 10nF10V2 )12 VhR2C4L2656k 37一11C5二 1nF1R12
8、4kQ12N2222AC1100pF，R41k二2C2 100pFC3 30pF-VARW = a 50% H * Key = AC8L1 10uH米器VAR 50%HF1nFR55.1k 图4西勒振荡器13.5 LC振荡模块设计LC振荡电路采用三点式振荡，电容反馈三点式振荡器又分为考毕兹振荡器，克拉波振荡器，西勒振荡器。方案一：考毕兹振荡器图4考毕兹振荡器图3考毕兹振荡器输出信号波形理论计算振荡器的频率为ZiLGG)f : C1 C2 7MHz观察到的振荡波形如图3所示，从波形看出其震荡极不稳定，测试其波形频率为19155 10 =6.5MHz调解C1C改变频率时，反馈系数也改变。方案二：克
9、拉泼振荡器克拉泼振荡器具振荡频率为1f= 2二，LC1.J式中C=C1C2C3,此电路的频率稳定度较好，但在振荡范围较宽时，输出幅度不均匀，且频率升高后不易起振，其 主要用于固定频率或波段范围较窄的场合。电容三点式改进型“克拉泼振荡器”如图4所示。图4克拉泼振荡器克拉泼振荡器的频率为f= ; (Cl C3,C2C3)2二；L2c3电路中C3为可变电容，调整它即可在一定范围内调整期振荡频率。输出信号的幅值、频率等用时时监测法测试，调整C3观测震荡信号的波形和频率变化。观察到的振荡波形如图5所示：图5克拉泼振荡器输出信号波形方案三：西勒振荡器11 西勒振荡器其振荡频率为f= 2，LC ,式中C=C
10、1 C2 C3 +C4,这种振荡器较易起振，振荡频率也较为稳定，波形失真较小，当参数设置得当时，其频率覆盖系数较大。电容三点式的改进型“西勒振荡器”如图 6所示。R2 56kld1C5R1=1nF24k|Q12N2222A2其振荡器的频率为f=输出信号的幅值、率变化。AR33kL2300uHR3C6 10nF，R41k二C1 二100pFC2*卜100pFI C35L1 10uH30pF-VAR50% Key = A图6西勒振荡器C7匚 10nFc06C4T卜1nFC8*Key=VAR 50%V212 VR55.1k 2 二 L2(c6 c3)(C 1 C6 ,C2 C6)频率等用实时监测法测
11、试，调整C6 C3观测震荡信号的波形和频图7西勒振荡器输出波形基于以上分析，西勒振荡器输出波形较好故选用方案三。第四章电路制作和调试4.1元件清单元件序号型号主要参数数量备注R1 （图 2）5.1KQ1R2 （图 2）27 KQ1R3 （图 2）3.0 K Q1R4 （图 2）1.0 K Q1R5 （图 2）5.1 K Q1C1 （图 2）100pF1C2 （图 2）100 pF1C3 （图 2）1.0nF1C4（图 2）1.0nF1C5 （图 2）1.0nF1C6 （图 2）10nF1C7 （图 2）10nF1L1 （图 2）10uH1L2 （图 2）300 uH1Q1 （图 2）2N222
12、2A1V1 （图 2）12V1R1 （图 3）24 KQ1R2 （图 3）56 KQ1R3 （图 3）3.0 K Q1R4 （图 3）1.0 K Q1R5 （图 3）5.1 K Q1C1 （图 3）100pF1C2 （图 3）100pF1C3 （图 3）30 pF1可父C4（图 3）1.0nF1C5 （图 3）1.0nF1C6 （图 3）10 nF1C7 （图 3）10 nF1L1 （图 3）10N H1L2 （图 3）300 p H1Q1 （图 3）2N2222A1V1 （图 3）12V1R1（图 4）24 KQ1R2 （图 4）56 KQ1R3 （图 4）3.0 K Q1R4 （图 4）1.0 K Q1R5 （图 4）5.1 K Q1C1 （图 4）100pF1C2 （图 4）100pF1C3（图 4）30 pF1C4 （图 4）1.0nF1C5 （图 4）1.0nF1C6（图 4）30pF1可父C
