合工大通信电子线路课程设计报告
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通信电子线路课程设计
设计报告
学院:计算机与信息学院
:
学号:
班级:通信工程14-2班
指导老师:正琼
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设计课题一 LC 正弦波振荡器的设计
1. 设计容和主要技术指标要求
● 设计容:设计一个LC 正弦波振荡器 ● 已知条件:
三极管 负载
● 主要技术指标要求: ① 谐振频率ƒ0 = 5MHz ② 频率稳定度o
c
f f ≤510–4/小时 ③ 输出峰峰值
2. 设计方案选择 ● 方案选择 ① 电感三点式振荡器
优点:由于1L和2L之间有互感存在,所以容易起振。其次是频率易调(调C)。
缺点:与电三点式振荡器相比,其输出波形差。这是因为反馈支路为感性支路,对高次谐波呈现高阻抗,波形失真较大。其次是当工作频率较高时,由于1L和2L上的分布电容和晶体管的极间电容均并联于1L与2L两端,这样,反馈系数F随频率变化而变化。
工作频率愈高,分布参数的影响也愈严重,甚至可能使F减小到满足不了起振条件。因此,优先选择的还是电容反馈振荡器。 电容三点式振荡器
优点:高次谐波成分小,输出波形好,其次振荡频率可以做得很高,因而本电路适用于较高的工作频率。
缺点:频率不易调(调L,调节围小),调1C 或2C 来改变震荡频率时,反馈系数也将改变。但只要在L 两端并上一个可变电容器,并令1C 与2C 为固定电容,则在调整频率时,基本上不会影响反馈系数。 克拉波振荡器
优点:频率可调,,其次改变F 不
受影响,与
无关,故比较稳定。
缺点:频率不能太高,波段围不宽,波段覆盖系数一般约为1.2~1.3,波段输出幅度不平稳,实际中常用于固定频率振荡器。
○
4 西勒振荡器
优点:振荡频率可以很高,且在波段振幅比较稳定,调谐围比较
4
C
宽,克拉波电路中是改变来调节频率,而的改变会影响接入系数P,从而可能停振。但西勒电路中,改变来调节频率,而的改变不会影响接入系数P。
⑤最终选择方案
通过对以上的几种电路的分析,可以看出:
电感三点式振荡器:容易起振,调频方便,但波形失真较大;
电容三点式振荡器:波形好,频率稳定性好,但调频不方便;
克拉泼振荡器:调频方便但可调围小;
西勒振荡器:频率稳定性高,振幅稳定,调频方便。
所以,在本设计中拟采用并联改进型的西勒电路振荡器。
●设计电路图
●工作原理
振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。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。正弦波振荡器的原理框图如下:
振荡器原理框图
放大器的增益: 反馈系数: 振幅起振条件:
相位起振条件:
振幅平衡条件:
相位平衡条件:
西勒电路是一种改进型的电容反馈振荡器,是在克拉泼电路上改进的来的,有效的改善了克拉泼电路可调围小的缺点。其基本电路图如下:
放大电路 选频网络
正反馈网络
输出
提供直流偏压;作为耦合电容,直流开路,交流短路;组成谐振回路,作为晶体管放大器的负载阻抗。反馈信号从电容两端取得,送回放大器的基极b上。
,振荡频率,与无关,故比较稳定。3.电路参数计算、元器件选择
偏置电阻值的计算与选择
偏置电阻决定静态工作点,所以,要先确定振荡器的静态工作电流I CQ。一般小功率振荡器的静态工作电流为,取=2 ,在实验室取得的三极管的值用万用表测得为。则:一般取实验中则
,则
;
由,一般取确定=-=;
由流过的电流,确定
==;
由,确定
=;
综上,,=,,
根据以上计算出的各电阻值,我选取了最接近的标称电阻值,为了便于调整静态工作点,在实际电路中用固定值的电阻与电位器串联。
实际使用的标称电阻值为,=,
,
振荡回路元件值的计算
根据西勒振荡器的原理,,回路的振荡频率主要由、和L决定,即,一般谐振回路的电感L 与电容,其中+。反馈系数,=,为了便于起振,取=,取=,由,得到
。
综上,==,。
实际使用的标称值为==200,为
。
●旁路电容值的选取
一般应使旁路电容C b的容抗为与其并联的电阻值的1/20~1/10。但是,当与其并联的电阻值较大时,应当使C b的容抗为几十欧姆甚至几欧姆。这里选取标称值。
4.电路的安装和调试
●主要技术指标测量
○1静态工作点
电极射极e 基极b 集电极c
电压值/V 1.93 2.57 8.58
○2谐振频率
实验实际测得谐振频率=4.99MHz,接近于所设计的标称频率,满足频率的要求。
③输出峰峰值
在未接负载时,输出峰峰值为,为减小接入负载的影响,与负载串联一的电容后与电感并联,接入负载后输出峰峰值有所减小,后调节滑动变阻器获得满足要求的输出峰峰值,在示波器上测得其输出峰峰值,满足幅度要求。
④频率稳定度
在一分钟,用频率计测得实际工作频率最大偏离标称频率的数值如下图:
频率稳定度
=,满足频率稳定度的要求。
调试中的所遇到的问题以及解决方法(调整电路参数直至满足要求)
问题○1:在没有接负载的情况下,示波器上没有显示出正弦波,没有起振。
解决方法:在设计电路时,计算出的上拉电阻值但是在实验室并没有相对应的电阻,于是我用电阻与
电阻进行串联,但是输出没有显示出正弦波,说明没有起振,说明可能是没有设置合适的静态工作点,将上拉电阻设为固定值不能够调整静态工作点,于是我将上拉电阻换为固定电阻与电位器的串联,适当调节电位器后,示波器上有了符合要求的输出波形。
问题○2:在接入负载后,振荡器不能够起振,示波器上没有显示正弦波。
解决方法:在没有接入负载时振荡器的负载为无穷大,在接入负