課程設(shè)計(jì)---lc振蕩器的設(shè)計(jì)與制作

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　課程名稱： 高頻電路課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)名稱： LC振蕩器的設(shè)計(jì)與制作 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào):

2、 </p><p>　　班 級(jí)： 電子信息工程1001班 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　起止日期： 2012.12.24-2013.1.6 </p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)&

3、lt;/p><p>　　設(shè)計(jì)名稱： LC高頻振蕩器 </p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 學(xué) 生 日 志</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 考 勤 表</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語(yǔ) 表</p><p><b&

4、gt;　　高頻LC振蕩器</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的和意義</b></p><p>　　熟悉電容三點(diǎn)式振蕩電路的工作原理</p><p>　　掌握電容三點(diǎn)式振蕩器的基本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法</p><p>　　掌握三點(diǎn)式振蕩器的改進(jìn)方法（考畢茲電路、克拉潑電路，西勒電路）</p>&l

5、t;p>　　進(jìn)一步熟悉實(shí)際電路的裝配、焊接測(cè)試和調(diào)試方法</p><p>　　設(shè)計(jì)并制作一個(gè)高頻LC正弦波振蕩器，輸出指定的頻率</p><p><b>　　設(shè)計(jì)原理</b></p><p><b>　　振蕩電路的分類(lèi)：</b></p><p>　　振蕩器是不需外信號(hào)激勵(lì)、自身將直流電能轉(zhuǎn)換為

6、交流電能的裝置。LC振蕩器是一種能量轉(zhuǎn)換器，由晶體管等有源器件和具有選頻作用的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)及反饋網(wǎng)絡(luò)組成。便能自行產(chǎn)生輸出振蕩信號(hào)，低頻的RC振蕩器和高頻的電容、電感三點(diǎn)式振蕩器以及晶體振蕩器。按照產(chǎn)生的振蕩的波形，振蕩器分為正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路。按照產(chǎn)生振蕩的工作原理，可以分為反饋式振蕩器和負(fù)阻式振蕩器。振蕩器的原理如圖：</p><p>　　構(gòu)成一個(gè)振蕩器必須具備下列三個(gè)條件：</p>

7、<p>　　一套振蕩回路，包含兩個(gè)（或兩個(gè)以上）儲(chǔ)能元件。在這兩個(gè)元件中，當(dāng)一個(gè)釋放能量時(shí)，另一個(gè)就接收能量。釋放與接收能量可以往返進(jìn)行，其頻率決定于元件的數(shù)值。</p><p>　　一個(gè)能量來(lái)源，補(bǔ)充由振蕩回路電阻所產(chǎn)生的能量損失。在晶體管振蕩器中，這個(gè)能源就是直流電源。</p><p>　　一個(gè)控制設(shè)備，可以使電源功率在正確的時(shí)刻補(bǔ)充電路的能量損失，以維持等幅振蕩。這是由有源

8、器件和正反饋電路完成的。</p><p>　　反饋式振蕩器就是利用正反饋原理構(gòu)成的振蕩器，是目前最廣泛的一類(lèi)振蕩器。所謂負(fù)阻式振蕩器，就是利用正反饋有負(fù)阻特性的器件構(gòu)成的振蕩器，在這種電路中，負(fù)阻所起的作用，是將振蕩器回路的正阻抵消以維持等幅振蕩。反饋式振蕩電路有變壓器反饋式振蕩電路、電感三點(diǎn)式振蕩電路、電容三點(diǎn)式振蕩電路和石英晶體振蕩電路等。本次設(shè)計(jì)我們采用的是電容三點(diǎn)式振蕩電路，基本的電容三點(diǎn)式振蕩電路是考畢

9、茲電路、克拉珀電路和西勒電路。電容反饋三點(diǎn)式振蕩器穩(wěn)定性好，輸出波形理想，振蕩頻率可以做得較高。由所學(xué)知識(shí)可知，西勒電路具有該電路頻率穩(wěn)定性非常高，振幅穩(wěn)定，頻率調(diào)節(jié)方便，適合做波段振蕩器等優(yōu)點(diǎn)。所以在本設(shè)計(jì)中擬采用并聯(lián)改進(jìn)型的西勒電路振蕩器。</p><p>　　電容三點(diǎn)式反饋振蕩電路</p><p>　　電容三點(diǎn)式振蕩器又稱為考畢茲振蕩器，與發(fā)射極連接的兩個(gè)電抗元件為同性質(zhì)的容抗元件C

10、1和C2；與基極和集電極連接的為異性質(zhì)的電抗元件L，根據(jù)前面所述的判別標(biāo)準(zhǔn)，該電路滿足相位條件。其原理電路如圖：</p><p><b>　　反饋系數(shù)F的表達(dá)式</b></p><p>　　不考慮各極間電容的影響，這時(shí)諧振回路的總電容量為、的串聯(lián)，即</p><p><b>　　振蕩頻率的近似為</b></p>

11、<p>　　與電感三端震蕩電路想比，電容三端振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是輸出波形較好，這是因?yàn)榧姌O和基極電流可通過(guò)對(duì)諧波為低阻抗的電容支路回到發(fā)射極，所以高次諧波的反饋減弱，輸出的諧波分量減少，波形更加接近于正弦波。其次，該電路中的不穩(wěn)定電容（分布電容、器件的結(jié)電容等）都是與該電路并聯(lián)的，因此適當(dāng)?shù)募哟蠡芈冯娙萘?，就可以減弱不穩(wěn)定因素對(duì)振蕩器的影響，從而提高了頻率穩(wěn)定度。最后，當(dāng)工作頻率較高時(shí)，甚至可以只利用器件的輸入和輸出電容作為回

12、路電容。因而本電路適用于較高的工作頻率。</p><p>　　這種電路的缺點(diǎn)是:調(diào)或來(lái)改變震蕩頻率時(shí)，反饋系數(shù)也將改變。但只要在L兩端并上一個(gè)可變電容器，并令與為固定電容，則在調(diào)整頻率時(shí)，基本上不會(huì)影響反饋系數(shù)。</p><p><b>　　克拉潑電路振蕩器</b></p><p>　　克拉潑電路時(shí)一種高穩(wěn)定度的LC震蕩電路，電路圖如下：<

13、;/p><p>　　它的特點(diǎn)是在前述的電容三點(diǎn)式振蕩諧振回路電感支路中增加了一個(gè)電容C3，其取值比較小，要求C3<< C1，C3<< C2。</p><p>　　先不考慮各極間電容的影響，這時(shí)諧振回路的總電容量CΣ為C1、C2 和C3的串聯(lián)，即</p><p><b>　　于是，振蕩頻率為</b></p>&l

14、t;p>　　使上式成立的條件是C1和C2都要選得比較大，由此可見(jiàn)，C1、C2對(duì)振蕩頻率的影響顯著減小，那么與C1、C2并接的晶體管極間電容的影響也就很小了，提高了振蕩頻率的穩(wěn)定度。由于Cce的接入系數(shù)大大減小，對(duì)振蕩頻率的影響也大大減小，但克拉潑電路只適合與用作固定頻率的振蕩器或波段覆蓋系數(shù)較小的可變頻率振蕩器，其覆蓋系數(shù)一般在1.2~1.3之間。</p><p><b>　　西勒電路振蕩器<

15、;/b></p><p>　　西勒電路是在克拉潑電路的L兩端并聯(lián)上一個(gè)電容得到的，有效的改善了克拉潑電路可調(diào)范圍小的缺點(diǎn)，電路圖如圖所示：</p><p><b>　　所以振蕩頻率</b></p><p>　　該電路頻率穩(wěn)定性非常高，振幅穩(wěn)定，頻率調(diào)節(jié)方便，適合做波段振蕩器。</p><p>　　通過(guò)對(duì)以上的幾種電

16、路的分析，可以看出：</p><p>　　電感反饋式三端振蕩器：容易起振，調(diào)頻方便，但波形失真較大；</p><p>　　電容反饋式三端振蕩器：波形好，頻率穩(wěn)定性好，但調(diào)頻不方便；</p><p>　　克拉潑振蕩器：調(diào)頻方便但可調(diào)范圍??；</p><p>　　西勒振蕩器：頻率穩(wěn)定性高，振幅穩(wěn)定，調(diào)頻方便。</p><p&g

17、t;　　所以，在本設(shè)計(jì)中擬采用并聯(lián)改進(jìn)型的西勒電路振蕩器。</p><p><b>　　詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)比較選擇西勒電路作為本設(shè)計(jì)的基本參考電路</p><p>　　單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p>　　三極管選用2N3904</p><p><b>

18、　　靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置</b></p><p>　　選ICQ=2.75mA，VCEQ=4.5V，β=70.</p><p>　　計(jì)算的Rc+Re=(Vcc-Vceq)/Icq=2.8K，取Re=1K，Rc=1.8K</p><p><b>　　正反饋網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　反饋系數(shù)F=C1/(C1+C

19、2)應(yīng)為1/2~1/4,這里選1/2,所以取C1=C2=470pF。</p><p><b>　　選頻網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　=6MHz，取L=6.8μH，則C3+C4=103pF</p><p>　　取C3=75pF，C4選用可變電容以便于調(diào)整輸出頻率</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)利用Multisim仿真

20、設(shè)計(jì)好的電路</p><p>　　測(cè)到靜態(tài)工作點(diǎn)為4.43V，2.74mA</p><p><b>　　仿真波形如圖：</b></p><p>　　探針測(cè)的頻率為5.99MHz，振幅為4.21V。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)結(jié)果及分析</b></p><p>　　在實(shí)際

21、的焊接制作中，使用的三極管為S9014，導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)較仿真設(shè)計(jì)是的略微偏高，。該電路的輸出頻率可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。但是振蕩器的頻率穩(wěn)定性不是很高，經(jīng)常在小范圍內(nèi)跳動(dòng)，頻率比較準(zhǔn)確，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　體會(huì)</b></p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我的收獲很大，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我熟悉了電容三點(diǎn)式振蕩電路的原理和使用。一開(kāi)始對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的

22、設(shè)置不熟練而遇到了一些困難，仔細(xì)查閱資料后順利完成了計(jì)算；實(shí)際的操作中，焊接的技術(shù)不到位電路也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，但最終還是成功解決了這些問(wèn)題，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)中我復(fù)習(xí)鞏固了三極管和LC振蕩的一些基本知識(shí)；在焊接電路中鍛煉了實(shí)踐動(dòng)手能力，熟悉了實(shí)際電路的測(cè)量和調(diào)試方法。在反復(fù)研究和計(jì)算后，對(duì)LC振蕩電路有了更加深入的理解，對(duì)今后的學(xué)習(xí)有不少幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>

23、;</p><p>　　沈偉慈編.通信電路.西安電子科技大學(xué)出版社，2004</p><p>　　鄒傳云編.高頻電子線路.北京：清華大學(xué)出版社，2012年6月</p><p>　　3、張肅文，陸兆熊.高頻電子線路高等教育出版社.1999.10</p><p>　　4、楊翠娥.高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì). 哈爾濱工程大學(xué). 2005</p