LC调频振荡器说明书要点

第1章 方案设计

1.1 设计任务书

1.1.1 课程设计的目的

1、通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《高频电子线路》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力。

2、掌握电子电路分析和设计的基本方法。根据设计任务和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。

3、学会自己分析解决问题的方法，对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、再判断的基本方法解决实验中出现的一般故障。

4、掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技能。

5、巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测试技能。培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能力。

6、通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观，能对实验结果独立地进行分析，进而做出恰当的评价。 1.1.2 课程设计基本要求

设计一个LC 调频振荡器，主要技术指标为：

（1）主振频率o f =10Z MH ；

（2）频率稳定度小时/105/30-⨯≤∆f f ； （3）输出电压mV U O 200≥； （4）最大频偏kHz f m 50≤∆； （5）调制灵敏度V kHz S FM /10≥。

1.2 LC 调频振荡器的设计方法

LC 调频振荡器的设计，是根据LC 调频振荡器的中心频率o f 、频率稳定度

f ∆/o f 、输出电压U o 、最大频偏m f ∆、调制灵敏度FM S 等性能指标要求，正确地

确定出LC 正弦波振荡器、变容二极管调频电路中所用元器件的性能参数，从而合理的选择这些器件。

LC 调频振荡器的设计可以分两个方向进行： 1）LC 正弦波振荡器的确定

根据给定的技术指标：中心频率o f =10Z MH ，频率稳定度

小时/105/30-⨯≤∆f f 确定LC 振荡电路的形式为电容三点式的克拉泼电路。

2）变容二极管调频电路的确定

根据频率稳定度f ∆/o f 、最大频偏m f ∆选择线路，确定变容二极管的接入系数，确定调制信号电压。 1.2.1 LC 振荡器电路的实现方法

1）平衡条件

振荡建立起来之后，振荡幅度不会无限制地增长下去，因为随着振荡幅度的增长，放大器的动态范围就会延伸到非线性区，放大器的增益将随之下降，振荡幅度越大，增益下降越多，最后当反馈电压正好等于原输入电压时，振荡幅度不再增大而进入平衡状态。平衡条件是研究振荡器的理论基础，利用振幅平衡条件可以确定振荡幅度，利用相位平衡条件可以确定振荡频率。

2）起振条件

式（1-1）和（1-2）分别称为振荡器起振的相位条件和振幅条件。 为了确保振荡器能够起振，设计的电路参数必须满足AoF>1的条件。而后，随着振荡幅度的不断增大，Ao 就向A 过渡，直到AF=1时，振荡达到平衡状态。显然，AoF 越大于1，振荡器越容易起振，并且振荡幅度也较大。但AoF 过大，放大管进入非线性区的程度就会加深，那么也就会引起放大管输出电流波形的严重失真。所以当要求输出波形非线性失真很小时，应使AoF 的值稍大于1。

πϕϕn F A 2=+ n=0，1，2，... （1-1） 10>F A （1-2） 1.2.2 调频电路的实现方法

实现调频的方法有两大类，即直接调频与间接调频。

1）直接调频法

直接调频的基本原理是利用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率。如果受控振荡器是产生正弦波的LC 振荡器，则振荡频率主要取决于谐振回路的电感和电容。将受到调制信号控制的可变电抗和谐振回路连接，就可以使振荡频率按调制信号的规律变化，实现直接调频。它的主要缺点是会导致FM 波的中心频率偏移，频率稳定度差，在许多场合对载频采取自动频率微调电路（AFC ）来克服载频的偏移或者对晶体振荡器进行直接调频。

2）间接调频法

先将调制信号进行积分处理，然后用它控制载波的瞬时相位变化，从而实现间接控制载波的瞬时频率变化的方法，称为间接调频法。间接调频实现的原理框图如图 1-1所示。

图1-1 借助于调相器得到调频波

无论是直接调频还是间接调频，其主要技术要求是：频偏尽量大，并且与调制信号保持良好的线性关系；中心频率的稳定性尽量高；寄生调幅尽量小；调制灵敏度尽量高。根据题目要求，其频率稳定度f ∆/o f ≤小时/1053-⨯，最大频偏kHz f m 50≤∆，由上面分析知：直接调频可获得较大线性频偏，但载频稳定度较差；间接调频方式载频稳定度较高，但获得的线性频偏较小。经过讨论，我们决定采用直接调频法来设计电路。

第2章 各部分设计及原理分析

2.1 LC 振荡器电路的设计

2.1.1 LC 振荡器的基本工作原理

振荡器根据自身输出的波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器，正弦波振荡器在广播通讯、自动控制、仪器仪表、高频加热、超声探伤等领域有着广泛的应用；而非正弦振荡器能产生出矩形波(方波)、三角波、锯齿波等信号，这些信号可以用于测量设备、数字系统、自动控制及计算机设备中。此次设计讨论的就是LC 正弦波振荡器。设计其电路原理图如图1-2所示:

图1-2 LC 正弦波振荡原理图

2.1.2 LC 正弦波振荡电路的设计

LC 正弦波振荡器的作用是产生高频正弦波。如图1-3所示，在图中晶体管T 组成电容三点式振荡器的改进型电路即克拉泼电路，它被结为共基组态，B C 为基极耦合电容，其静态工作点又RB1,RB2 ,RE 及Rc 决定，即：

（1-3） CC

B B V R R V 2

B12

BQ R +=