課程設(shè)計---lc振蕩器的設(shè)計與制作

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

2、 </p><p>　　班 級： 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 任 務(wù) 書&

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

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

5、t;p>　　進一步熟悉實際電路的裝配、焊接測試和調(diào)試方法</p><p>　　設(shè)計并制作一個高頻LC正弦波振蕩器，輸出指定的頻率</p><p><b>　　設(shè)計原理</b></p><p><b>　　振蕩電路的分類：</b></p><p>　　振蕩器是不需外信號激勵、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，低頻的RC振蕩器和高頻的電容、電感三點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)成一個振蕩器必須具備下列三個條件：</p>

7、<p>　　一套振蕩回路，包含兩個（或兩個以上）儲能元件。在這兩個元件中，當(dāng)一個釋放能量時，另一個就接收能量。釋放與接收能量可以往返進行，其頻率決定于元件的數(shù)值。</p><p>　　一個能量來源，補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，這個能源就是直流電源。</p><p>　　一個控制設(shè)備，可以使電源功率在正確的時刻補充電路的能量損失，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、電感三點式振蕩電路、電容三點式振蕩電路和石英晶體振蕩電路等。本次設(shè)計我們采用的是電容三點式振蕩電路，基本的電容三點式振蕩電路是考畢

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。所以在本設(shè)計中擬采用并聯(lián)改進型的西勒電路振蕩器。</p><p>　　電容三點式反饋振蕩電路</p><p>　　電容三點式振蕩器又稱為考畢茲振蕩器，與發(fā)射極連接的兩個電抗元件為同性質(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的表達式</b></p><p>　　不考慮各極間電容的影響，這時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)點是輸出波形較好，這是因為集電極和基極電流可通過對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，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>　　這種電路的缺點是:調(diào)或來改變震蕩頻率時，反饋系數(shù)也將改變。但只要在L兩端并上一個可變電容器，并令與為固定電容，則在調(diào)整頻率時，基本上不會影響反饋系數(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>　　它的特點是在前述的電容三點式振蕩諧振回路電感支路中增加了一個電容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，C1、C2對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，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>　　通過對以上的幾種電

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?。?lt;/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)計中擬采用并聯(lián)改進型的西勒電路振蕩器。</p><p><b>　　詳細設(shè)計步驟</b></p><p>　　經(jīng)過比較選擇西勒電路作為本設(shè)計的基本參考電路</p><p>　　單元電路設(shè)計與參數(shù)計算</p><p>　　三極管選用2N3904</p><p><b>

18、　　靜態(tài)工作點的設(shè)置</b></p><p>　　選ICQ=2.75mA，VCEQ=4.5V，β=70.</p><p>　　計算的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)計好的電路</p><p>　　測到靜態(tài)工作點為4.43V，2.74mA</p><p><b>　　仿真波形如圖：</b></p><p>　　探針測的頻率為5.99MHz，振幅為4.21V。</p><p><b>　　設(shè)計結(jié)果及分析</b></p><p>　　在實際

21、的焊接制作中，使用的三極管為S9014，導(dǎo)致靜態(tài)工作點較仿真設(shè)計是的略微偏高，。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，頻率比較準(zhǔn)確，基本達到設(shè)計要求。</p><p><b>　　體會</b></p><p>　　這次課程設(shè)計對我的收獲很大，通過這次設(shè)計，我熟悉了電容三點式振蕩電路的原理和使用。一開始對靜態(tài)工作點的

22、設(shè)置不熟練而遇到了一些困難，仔細查閱資料后順利完成了計算；實際的操作中，焊接的技術(shù)不到位電路也出現(xiàn)了一些問題，但最終還是成功解決了這些問題，達到了設(shè)計要求。在設(shè)計中我復(fù)習(xí)鞏固了三極管和LC振蕩的一些基本知識；在焊接電路中鍛煉了實踐動手能力，熟悉了實際電路的測量和調(diào)試方法。在反復(fù)研究和計算后，對LC振蕩電路有了更加深入的理解，對今后的學(xué)習(xí)有不少幫助。</p><p><b>　　參考文獻</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.高頻電子線路實驗與課程設(shè)計. 哈爾濱工程大學(xué). 2005</p