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1、高频电子线路课 程 论文论文题目： 正弦波振荡器的设计 专业 ： 07电子信息工程本科 小组成员: 指导老师： 完成时间： 2010年1月5日 【摘要】正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。它是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。它与放大器的区别在于，无需外加激励信号，就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。常用正弦波振荡器主要由决定振荡率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。【关键词】振荡器 正弦波 放大器 振幅 波形前言任何放大器，只要在某个频率其反馈网络的环路增益等于或大于1，环路相移为零或360度的整数倍，就能产生振荡。实际上，反馈
2、系统都是使在某个频率的增益稍微大于1，保证系统起振。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。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频正
3、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，但前者的性能可以比后者做得好些，且工作频率也可以做得更高。1论文内容11振荡电路的基本概述1.1.1 选择振荡电路表1-1 各种正弦波振荡器的主要情况11.2选择振荡管大，fT(210)fo1.1.3偏置电路的确定应靠近截止区,以利于进入平衡状态时,管子处于截止状态(输出阻抗大),对网络影响小。一般：I=14mA11.4振荡回路参数的确定L/C=10-510-6三点式:Fv=0.40.112 RC正弦波振荡器原理 正弦波振荡电路有多种，其中RC正弦波振荡器多功能实验电路如图1-1 所示。图1-1 电路分为两个区,
4、左侧为选频区, 右侧为放大区. 选频区。由四个 RC串联电路、 电位器 RP和双连电容C组成. 选频区中的元器件作为选频网络的资源, 根据不同需要对资源进行不同整和, 组成不同类型RC选频网络. 放大区由晶体管V1、 V2 组成两个独立放大级, 根据不同RC振荡电路需要, 可以提供一级放大电路和组成两级放大电路. 放大区中的旁路电容 Ce 也是个资源共享元件, 同样根据不同 RC振荡电路需要, 服务于第一级放大电路或第二级放大电路. 电路中的小圆圈为插孔, 与插孔配合使用的是防滑插接导线。 电路的直流工作电压Vcc 为+12V。图1-2 RC正弦波振荡器多功能实验电路1.3文氏振荡器原理常用的
5、正弦波振荡电路是文氏电桥振荡器，图1-2是其原理简图。在运放的同相输入端由RC滤波器构成正反馈，其谐振频率决定了振荡器的振荡频率f =1/2RC；在运放的反相输入端，由电阻构成负反馈，R1/R2的比值决定了振荡波形。在正反馈回路中R相等及C相等时，放大器的增益等于3，电路起振，即R1 =2R2。如果R12R2，电路将停振；而R12R2，输出波形的顶部将被压缩为平顶。故对于文氏电桥振荡器，要求增益稳定。常用的稳定办法是采用灯泡代替电阻R2，或用负温度系数热敏电阻代替R1。采用灯泡的原理是：如果电流增大输出输大，则灯丝的电阻变大，使负反馈量增加而降低增益。采用负温度系数热敏电阻的原理是：电流增大，
6、热敏电阻的阻值变小，结果也是使负反馈量增加而降低增益。 图1-3 文氏电桥振荡器原理图2 实验内容2.1 参数选择用作振荡器的运放，其振荡频率最好在运放频率参数的十分之一较为可靠。这里采用频带宽度达15MHz的单运放LM318，有条件的话可用八脚金封的，这里采用的是双列直插(DIP)塑封的集成块。 增益稳定采用了12V、60mA的小电珠，其电阻值为120.06200。根据前述的起振原则，R12R2400，考虑到调整余量，R1选用1k的微调电阻。 振荡频率由双刀五位波段开关(只用三位)分别接入不同倍率的电容分三段粗调，频率细调用同轴双连电位器W1调节。 振荡器的输出幅度用电位器W2调整，再经缓冲
7、器分两路输出，以隔离振荡电路和被测电路，使振荡频率不受被测电路输入阻抗的影响。缓冲器用单运放LF356接成跟随器。 电源由三端可调稳压集成电路7815和7915分别提供+15V和15V电压供电。 2.2 本电路元件选择振荡电容器要选用薄膜电容，耐压均为50V，容量需用数字电容表选择，误差越小越好；频率调整电位器W1选用金属壳密封双连电位器，阻值变化特性为直线性(型号后缀“X”)，在购买时缓慢旋转电位器轴，测量各位置的阻值，两连的阻值应基本相同；如某一位置的阻值相差较大，则不能使用。 2.3 基本步骤电路组装好后，通电工作几小时，即可调试及刻度。首先用示波器测量发生器输出端的波形，在各档位及W1
8、的各位置，都应有完整波形的正弦波输出，不能有停振点或平顶波形出现，否则应微调R1。在没有示波器的场合，可在发生器输出端接一5V(或10V)交流电压表，调整R1使电压表刚有指示，然后反方向微调一点R1，使电压表在整个频率范围均有指示即可，否则应重复上述步骤。 刻度方法仍采用频率表和等分圆周图，逐档测量并列出频率和格数对照表，绘出频率刻度盘。本发生器的实测频率范围见附表(实际制作时只选择了中间三档)，最高输出电压5VRMS，失真率在负载电阻1K、输出1VRMS、20Hz20KHz范围时为0.250.5。如需要扩大频率范围，可自行添加电容器；本电路最高振荡频率可达400KHz，但失真率达到3。结论高
9、频正弦波振荡器是高频电路中的基本组成部分，它有反馈型LC振荡器、石英晶体振荡器、负阻振荡器、RC很当前、集成电路振荡器等几种类型。在设计和计算电路的时候一个很重要的环节就是分析其是否满足起振条件。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。正弦波振荡器广泛用于各种电子设备中；利用正反馈原理构成的LC反馈振荡器 , 是目前应用最广泛的振荡器。当振荡频率高达几十兆赫以上时 ,由于振荡器件的工作状态易受反馈系数.品质因数等条件的影响 ,而且晶体管和振荡回路的不稳定性以及各种分布参数的影响都会给高频振荡器的调测工作带来一
10、定的困难 ,如何在较短的时间内正确而快速地设计和调测出符合技术要求的高频振荡器 ,通过实验深入了解振荡器工作状态，反馈系数、品质因素等对振荡器的影响，掌握振荡器的设计、制作。所谓“振荡”，其涵义就暗指交流，振荡器包含了一个从不振荡到振荡的过程和功能。能够完成从直流电能到交流电能的转化，这样的装置就可以称为“振荡器”。石英晶体必须呈电感性才能形成LC并联谐振回路，产生振荡。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所示电路可以获得很高的振荡频率稳定性。正弦波振荡器实验, 以往受电路板的功能和实验时间的限制, 实验课上只能做出简单、少量的RC振荡电路. 再加上布线电容形成的寄生振荡, 实验效果又很差
11、. 如何在有限空间、有限时间, 将各类RC振荡电路能有效地学习、实验、研究, 提高我们学生的知识，开拓学生视野, 一直成为人们所思. 经过不断整和、改进、试验, 最终设计出一种RC 正弦波振荡器多功能实验电路, 实验时对电路进行不同组合、变换, 可获得相移RC、双T RC、文氏桥RC 正弦波振荡器实验电路.而且运用模电实验教学, 效果很好. 对于学生的基本要求是通过实验深入了解振荡器工作状态，反馈系数、品质因素等对振荡器的影响，掌握振荡器的设计、制作。通过这个实验设计，培养了学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。做
12、过了实际电路方案的分析比较，设计计算元件选取安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。最重要的是掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。与此同时，我们也了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。补充理论知识的同时调动了同学们的积极性。参考文献：1南京大学物理系应用电子学教研室.电了线路实验M .北京: 人民教育出版社 , 1981.2郭三宝.电子线路基础实验M .北京: 高等教育出版社 , 1988.3李柄炎 鲍克.实用无线电手册M .济南: 山东科学技术出版社 , 1984.4康华光.电子技术基础: 模电部分(第4版) M .北京: 高等教育出版社 , 1999.课 程 论 文 成 绩 评 定 表学生姓名张培培 李小菲 安业青专业班级07级电子信息工程论文题目正弦波振荡器的设计指导教师评语及意见：指导教师评阅成绩： 指导教师签字 年 月 日
