《电感三点式振荡器 20MmHZ 8MHZ (2).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电感三点式振荡器 20MmHZ 8MHZ (2).doc（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高频电子线路课程设计说明书（论文）设计题目：电感三点式正弦波振荡器院 别：电气工程学院专 业：电子信息工程技术姓 名：孔令龙学 号：1005040118班 级：电子信息起讫时间：2012.6.11-6.15指导教师：韩江宁黑龙江职业学院课程设计任务书学生姓名孔令龙专业班级10级电子信息班学号1005040118指导教师韩江宁设计地点教室设计题目电感三点式正弦波震荡器设计设计任务与要求（包括原始数据、技术参数；设计要求，设计计算说明书（或论文）、图纸、实物样品等）： 任务：采用晶体三极管或集成电路、场效应管构成高频电感三点式正弦波振荡器；额定电源电压5.0V ，电流13mA；输出频率 8 MHz
2、 （频率具较大的变化范围）；有缓冲级，在100欧姆负载下，振荡器输出电压 1 V ；要求：1、确定设计方案。查阅资料，画出方框图。2、单元电路设计。按一定顺序对方框图中各单元电路进行设计。具体工作内容：确定电路结构、主要元器件的功能、主要参数及其基本工作过程。 3、整机电路设计。按着整体功能要求将各个单元电路有机地连接在一起，同时要兼顾各相邻两个电路间的输出或输入信号及相关参数的配合。(整机电路图用A3号图纸绘制) 4、编写设计说明书。说明书包括：设计任务分析、设计方案简述、单元电路及整机电路设计图文材料，整机原理叙述等。5、格式要求：封皮、目录、正文。从目录页开始进行编号。一律用A4打印纸编
3、写。写好的说明书进行装订后，装于档案袋中。进度安排（包括时间划分和各阶段主要工作内容）第1天 布置任务分组查阅资料第2天 根据原理电路图进行计算第3天 根据原理电路图进行计算第4天 书写LC调频振荡器的论文(电子版和手写版各一份)第5天 画出设计电路图院（或教研室）审核意见：审核人签名及系公章： 年 月 日任务下达人（签字） 韩江宁 年 月 日任务接受人（签字）年 月 日备注：1.本任务书由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，交学生根据要求完成设计任务。 2.本任务书装订于课程设计封面之后，目录页之前。目录引言31正弦波振荡器41.1 反馈振荡器产生振荡的原因及其工作原理41.2平衡条件51
4、.3起振条件51.4稳定条件52.电感三点式振荡器72.1三点式振荡器的组成原则72.2电感三点式振荡器723 振荡器设计的模块分析81）晶体管的选择92）直流馈电线路的选择92.4 射极跟随器模块分析103 仿真软件Multisim11.0 简介113.1 Multisim 基本概念113.2 Multisim 软件启动界面113.3 Multisim 仿真软件的特点111）直观的图形界面122）丰富的元器件123）强大的仿真能力124）丰富的测试仪器126）独特的射频(RF)模块137）强大的MCU模块138）完善的后处理139）详细的报告1310）兼容性好的信息转换134 仿真与制作15
5、4.1仿真154.2分析调试18心得体会19附录：20 引言在现代社会中，信息传递的作用日益变的重要。这就要求我们改进信息传递的方式，从而使信息的传递更加迅速，更加准确，更加安全。无线电通信的发展，信息加密技术的改进这些为迅速准确的通信带来了便利。毋庸置疑，无线电技术带来了信息交流方面的一次伟大变革。在本课程设计中，着眼于无线电通信的基础电路LC正弦振荡器的分析和研究。常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成,这就是反馈振荡器。按照选频网络所采用元件的不同， 正弦波振荡器可分为 LC 振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。其中 LC 振荡器和晶体振荡器用于产生高
6、频正弦波。正反馈放大器既可以由晶体管、场效应管等分立器件组成，也可以由集成电路组成。LC振荡器中除了有互感耦合反馈型振荡器之外，其最基本的就是三端式（又称三点式）的振荡器。而三点式的振荡器中又有电容三点式振荡器和电感三点式振荡器这两种基本类型。反馈振荡器是一种常用的正弦波振荡器，主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。本文介绍了高频电感三点式振荡器电路的原理及设计，电感三点式容易起振，调整频率方便，变电容而不影响反馈系数。正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。例如，无线发射机中的载
7、波信号源，接收设备中的本地振荡信号源，各种测量仪器如信号发生器、频率计、fT测试仪中的核心部分以及自动控制环节，都离不开正弦波振荡器。根据所产生的波形不同，可将振荡器分成正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波，后者能产生矩形波、三角波、锯齿波等。本文将简单介绍一种利用一款名为Multisim 10.0的软件作为电路设计的仿真软件，电容电感以及其他电子器件构成的高频电感三点式正弦波振荡器。电路中采用了晶体三极管作为电路的放大器，电路的额定电源电压为5.0 V，电流为13 mA，电路可输出输出频率为8 MHz（该频率具有较大的变化范围）。1正弦波振荡器振荡器是一种能自动地将直流电源能
8、量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。与放大器的区别：无需外加激励信号，就能产生具有一定频率、波形和振幅的交流信号。由晶体管等有源器件和具有某种选频能力的无源网络组成。正弦波振荡器按工作原理可分为反馈式振荡器与负阻式振荡器两大类。反馈式振荡器是在放大器电路中加入正反馈，当正反馈足够大时，放大器产生振荡，变成振荡器。所谓产生振荡是指这时放大器不需要外加激励信号，而是由本身的正反馈信号来代替外加激励信号的作用。负阻式振荡器则是将一个呈现负阻特性的有源器件直接与谐振电路相接，产生振荡。1.1 反馈振荡器产生振荡的原因及其工作原理反馈型振荡器是通过正反馈联接方式实现等幅正弦振荡的电路。这种电路
9、由两部分组成，一是放大电路，二是反馈网络。图2.1所示为反馈振荡器构成方框图及相应电路。由图可知，当开关S在 1 的位置，放大器的输入端外加一定频率和幅度的正弦波信号Ui，这一信号经放大器放大后，在输出端产生输出信号UO，若UO经反馈网络并在反馈网络输出端得到的反馈信号Uf与Ui不仅大小相等，而且相位也相同，即实现了正反馈。若此时除去外加信号，将开关由 1 端转接到 2 端，使放大器和反馈网络构成一个闭环系统，那么，在没有外加信号的情况下，输出端仍可维持一定幅度的电压UO输出，从而实现了自激振荡的目的。图1.1 反馈振荡器的结构网络图为了使振荡器的输出UO为一个固定频率的正弦波，图 2.1 所
10、示的闭合环路内必须含有选频网络，使得只有选频网络中心频率的信号满足Uf与Ui相同的条件而产生自激振荡，对其他频率的信号不满足Uf与Ui相同的条件而不产生振荡。 选频网络可与放大器相结合构成选频放大器，也可与选频网络相结合构成选频反馈网络。1.2平衡条件振荡器的平衡条件即为也可以表示为 即为振幅平衡条件和相位平衡条件。平衡状态下，电源供给的能量正好抵消整个环路损耗的能量，平衡时输出幅度将不在变化：振幅平衡条件决定了振荡器输出信号振幅的大小；环路只有在某一特定的频率上才能满足相位平衡条件：相位平衡条件决定了振荡器输出信号频率的大小。1.3起振条件振荡器在实际应用时不应有外加信号，而应是一加上电后即
11、产生输出；振荡的最初来源是振荡器在接通电源时不可避免地存在的电冲击及各种热噪声。振荡开始时激励信号很弱，为使振荡过程中输出幅度不断增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大，即振荡开始时应为增幅振荡。 由可知，称为自激振荡的起振条件，也可写为 分别称为起振的振幅条件和相位条件，其中起振的相位条件即为正反馈条件。1.4稳定条件振荡器的稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件。(1)振幅稳定条件 要使振幅稳定，振荡器在其平衡点必须具有阻止振幅变化的能力。具体来说，就是在平衡点附近，当不稳定因素使振幅增大时，环路增益将减小，从而使振幅减小。(2)相位稳定条件 振荡器的相位平衡条件是T（0）。 在振
12、荡器工作时, 某些不稳定因素可能破坏这一平衡条件。如电源电压的波动或工作点的变化可能使晶体管内部电容参数发生变化, 从而造成相位的变化, 产生一个偏移量。 由于瞬时角频率是瞬时相位的导数, 所以瞬时角频率也将随着发生变化。为了保证相位稳定, 要求振荡器的相频特性T（）在振荡频率点应具有阻止相位变化的能力。具体来说, 在平衡点=0附近, 当不稳定因素使瞬时角频率增大时, 相频特性T（0）应产生一个-, 从而产生一个-, 使瞬时角频率减小。 2.电感三点式振荡器 2.1三点式振荡器的组成原则 基本电路就是通常所说的三端式(又称三点式)的振荡器，即LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电
13、路，如图3.1所示。X1、X2、X3三个电抗元件构成了决定振荡频率的并联谐振回路，同时也构成了正反馈所需的反馈网络。 根据谐振回路的性质，谐振时回路应呈纯电阻性，因而有三个电抗元件不能同时为感抗或容抗，必须由两种不同性质的电抗元件组成。图2.1反馈网络三端式振荡器能否振荡的原则：（1）X1和 X2的电抗性质相同；（2）X3与X1、 X2的电抗性质相反。即射同余异，源同余异。2.2电感三点式振荡器 X1和X2为感性，X3为容性，满足三端式振荡器的组成原则，反馈网络是由电感元件完成的，称为电感反馈振荡器，也称为哈特莱(Hartley)振荡器。 (a) 电容反馈振荡器 (b) 电感反馈振荡器图 2.
14、2是两种基本的三端式振荡器 (a) 实际电路 (b) 交流等效电路(c) 高频等效电路图2.3是电感反馈振荡器电路的电感反馈振荡器中，电感通常是绕在同一带磁芯的骨架上，它们之间存在互感，用M表示。同电容反馈振荡器的分析一样，振荡器的振荡频率可以用回路的谐振频率近似表示，即式中的L为回路的总电感， 由相位平衡条件分析，振荡器的振荡频率表达式为 式中的与电容反馈振荡器相同，表示除晶体管以外的电路中所有电导折算到CE两端后的总电导。振荡频率近似用回路的谐振频率表示时其偏差较小，而且线圈耦合越紧，偏差越小。电感反馈式三端振荡器优点(1)容易起振 (2)调整频率方便，变电容而不影响反馈系数。缺点(1) 振荡波形不够好，高次谐波反馈较强，波形失真较大。 (2) 不适于很高频率工作。23 振荡器设计的模块分析图2.4 振荡电路模块原理图如图3.4所示即为设计的第一个模块，也是此次设计的主要模块振荡电路模块。与前面的对振荡器电路的分析一样，图3.2中的R1、R2和R3均为电路的偏置电阻，C1、C2分别为旁路电容和隔直流电容，而C1、L1和L2的连接方式也符合电感三点式振荡器的原则，因此整个电路就构成了设计所需要的振荡电路。由振荡器的原理可以看出，振荡器实际上是一个具有反馈的非线性系统，精确计算是很困难的，而且也是
