高频信号发生器设计报告

合肥学院电子设计竞赛暑期培训设计报告

作品名称：高频信号发生器

学校全称：合肥学院

系别班级：电子系10级电气（5）班

队员姓名：王鹏飞熊王来王志立

指导老师：段惠敏查长军

目录

摘要 (3)

关键词 (3)

一、引言 (3)

1.1设计任务 (4)

1.2设计要求 (4)

二．方案论证 (4)

2.1电容三点式振荡器 (4)

2.2 电感三点式振荡器 (6)

2.3 对电容三点式振荡器进行改变的克波拉振荡器 (7)

2.4西勒振荡器作为高频信号发生器 (7)

2.5方案选择 (8)

三.方案实现 (9)

3.1 关于三极管2N2222静态工作点的计算 (10)

3.2振荡电路电容电感的选择 (10)

四．系统调试 (11)

4.1 电容C4 , L1调试 (11)

4.2电容C3，C2调试 (11)

4.3测试结果 (11)

4.4调试中出现的问题 (12)

五．测试工具 (13)

六．参考文献 (13)

摘要

高频信号发生器主要用来向各种电子设备和电路提供高频能量或高频标准信号，以便测试各种电子设备和电路的电气特性。高频信号发生器主要是产生高频正弦振荡波，故电路主要是由高频振荡电路构成。振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于各类电子设备中。所以，振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路，也是从事电子技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。

本题基于改进的电容三点式振荡器——西勒振荡器，设计的高频信号发生器。采用晶体三极管构成正弦波振荡器，达到设计任务所要求的目标。并介绍了设计步骤，比较了各种设计方法的优缺点，简单总结了不同振荡器的性能特征。有助于以后设计不同频率的信号发生器。

关键词

西勒振荡器静态工作点频率稳定度

一、引言

在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有能在没有激励信号的情况下产生周期信号的电子电路，这种在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为高频信号发生器。

高频信号发生器主要用来向各种电子设备和电路提供高频能量或高频标准信号，以便测试各种电子设备和电路的电气特性。例如，测试各类高频接收机的工作特性，便是高频信号发生器一个重要的用途。在电路结构上，高频信号发生器和高频发射机很相似。

高频信号发生器主要是产生高频正弦震荡波，故电路主要是由高频振荡电路构成。振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于各类电子设备中。为此,振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路,也是从事电子技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。

本次课题设计了不同种类型的高频振荡器，介绍了设计步骤，比较了各种设

计方法的优缺点，总结了不同振荡器的性能特征。并通过Multisim仿真验证比较。在multisim环境下进行了仿真与调试，实现了设计目标。

1.1设计任务

设计并制作一台高频函数信号发生器。

1.2设计要求

1．基本要求

（1）制作完成一路正弦波信号输出，频率范围6MHz～7MHz；

（2）输出信号频率稳定度优于10-4，用示波器观察时无明显失真；

（3）输出电压幅度：电压峰-峰值V opp≥1V；

2．发挥部分

（1）将正弦波输出信号电压增加到V opp≥10V，波形无明显失真，

（2）再完成一输出信号频率大于30MHz的模块。

（3）其它。

二．方案论证

对于正弦波的产生方法有很多，可以利用单片机直接产生，然后通过锁相环放大，其次可以采用RC振荡电路，三点式LC振荡电路，石英晶体振荡电路，也可以利用DDS集成模块等多种手段。基于本题的要求，产生6MHz~7MHz的高频正弦波，由于利用单片机和RC振荡电路所产生的正弦波频率较低（不超过1MHz），以及DDS等集成芯片的高成本，所以这些方案都不予采用。以下对LC 振荡电路（分为电感三点式和电容三点式）和石英晶体振荡电路进行分析比较。

2.1电容三点式振荡器

电容三点式振荡器的基本电路如图1所示

图1电容三点式振荡器

由图1可见：与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C1和C2；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件L，根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。

其工作过程是：振荡器接通电源后，由于电路中的电流从无到有变化，将产生脉动信号，因任一脉冲信号包含有许多不同频率的谐波，因振荡器电路中有一个LC谐振回路，具有选频作用，当LC谐振回路的固有频率与某一谐波频率相等时，电路产生谐振。虽然脉动的信号很微小，通过电路放大及正反馈使振荡幅度不断增大。当增大到一定程度时，导致晶体管进入非线性区域，产生自给偏压，使放大器的放大倍数减小，最后达到平衡，即AF=1，振荡幅度就不再增大了。于是使振荡器只有在某一频率时才能满足振荡条件，于是得到单一频率的振荡信

f为：

号输出。该振荡器的振荡频率o

o

反馈系数F为：

F=C1

C2

若要它产生正弦波，必须满足F= 1/2~1/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。一个实际的振荡电路，在F确定之后，其振幅的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值。但是如静态电流取得太大，振荡管工作范围容易进入饱和区，输出阻抗降低使振荡波形失真，严重时，甚至使振荡器停振。所以在实用中，静态电流值一般IC O=0.5Ma~4mA。

电容三点式振荡器的优点是：振荡波形好；电路的频率稳定度较高；工作频率可以做得较高，可达到几十MHz到几百MHz的甚高频波段范围。

电路的缺点：振荡回路工作频率的改变，若用调C1或C2实现时，反馈系

数也将改变。反馈系数一般取1~2之间，使振荡器的频率稳定度不高。