變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的設(shè)計

1、目 錄摘 要2 1 系統(tǒng)設(shè)計 21.1 總體設(shè)計方案 21.1.1 設(shè)計思路21.1.2 系統(tǒng)各模塊論證與選擇31.1.3 系統(tǒng)各模塊的組中組成4 2 設(shè)計實現(xiàn)與理論計算 42.1 LC振蕩電路部分 42.2 放大器電路部分 4 3 電路工作過程與理論計算 4 4 測試與數(shù)據(jù)分析 54.1 測試儀器 54.2 測量結(jié)果 54.3 誤差分析 6 4 結(jié)論 6 參考文獻 6 附錄 7 元器件清單 10變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的設(shè)計摘要：本設(shè)計基于LC振蕩器原理，通過變化變?nèi)荻O管兩端的電壓來改變電容，以達到改變頻率，從而實現(xiàn)設(shè)計的要求。整個設(shè)計由三點式振蕩器模塊、放大器模塊組成，完成了調(diào)頻的要求。隨著電

2、子與通信技術(shù)的不斷進步，各種電子新產(chǎn)品的開發(fā)速度越來越快。現(xiàn)代計算機和微電子技術(shù)的進一步結(jié)合和發(fā)展，使得電子電路和通信線路的設(shè)計出現(xiàn)了兩個分支。一個是朝著更高集成度的集成電路發(fā)展；而另一個是利用分立元件和硬件描述語言對新型器件進行專門設(shè)計.調(diào)頻廣播具有抗干擾性能強、聲音清晰等優(yōu)點,獲得了快速的發(fā)展。調(diào)頻電臺的頻帶通常大約是200250kHz,其頻帶寬度是調(diào)幅電臺的數(shù)十倍,便于傳送高保真立體聲信號。由于調(diào)幅波受到頻帶寬度的限制,在接收機中存在著通帶寬度與干擾的矛盾,因此音頻信號的頻率局限于308000Hz的范圍內(nèi)。在調(diào)頻時,可以將音頻信號的頻率范圍擴大至3015000Hz,使音頻信號的頻譜分量更

3、為豐富,聲音質(zhì)量大為提高。目前,許多中小功率的調(diào)頻發(fā)射機都采用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻技術(shù),即在工作于發(fā)射載頻的LC振蕩回路上直接調(diào)頻,采用晶體振蕩器和鎖相環(huán)路來穩(wěn)定中心頻率。較之中頻調(diào)制和倍頻方法,這種方法的電路簡單、性能良好、副波少、維修方便,是一種較先進的頻率調(diào)制方案.調(diào)頻器廣泛用于調(diào)頻廣播、電視伴音、微波通信、鎖相電路和掃頻儀等電子設(shè)備。由于抗干擾能力強、功率利用率高、信息傳輸保真度高等優(yōu)點，頻率調(diào)制廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)和電子設(shè)備中。實現(xiàn)調(diào)頻的方法有直接調(diào)頻法和間接調(diào)頻法兩類，關(guān)鍵詞：LC振蕩器 變?nèi)荻O管1 系統(tǒng)設(shè)計1.1 總體設(shè)計方案1.1.1設(shè)計思想LC三點式振蕩組成原理圖如圖1，其

4、振蕩頻率f=12pLC。當(dāng)X1 和X2為容性，X3為感性時稱為電容反饋振蕩器，其中 C=C1C2；當(dāng)X1 和X2為感性，X3為容性時稱 C1+C2為電容反饋振蕩器，其中 L=L1+L2。當(dāng)我們相應(yīng)變化電容值時就能使頻率作出相應(yīng)的變化，以達圖1 三點式振蕩組成 到調(diào)頻的目的。此設(shè)計的關(guān)鍵是在沒有加載音頻信號時利用LC振蕩器振蕩出主頻7.5MHz。后面用放大器對調(diào)制的信號進行放大。本設(shè)計包括三點式振蕩器模塊、放大器模塊三部分。其系統(tǒng)框圖如圖所示。圖2 系統(tǒng)框圖沒有音頻輸入時LC振蕩器振蕩出的頻率穩(wěn)定是電路達到要求的重要條件，當(dāng)輸入音頻信號時，改變了變?nèi)荻O管的電容值，從而改變了頻率，并且要使其偏頻

5、為±20KHz。由于高頻電路對器件及器件相互之間的影響不可忽略，故設(shè)計時我們盡量按照老師和資料的要求合理選擇器件和正確的放置元器件以使它們之間的影響最小，使得偏頻滿足要求。 1.1.2 系統(tǒng)各模塊的論證與選擇1、LC振蕩模塊設(shè)計LC振蕩電路采用三點式振蕩，其有哈特萊振蕩器、克拉潑振蕩器、西勒振蕩器。方案一：哈特萊振蕩器哈特萊振蕩器的原理圖如附錄圖1，其振蕩頻率為f=12pLC,式中L=L1+L2+2M，此方案比較容易起振，調(diào)整也方便，但輸出的波形不好，在頻率較高時不易起振。方案二：克拉潑振蕩器克拉潑振蕩器的原理圖如附錄圖2，其振蕩頻率為f=C=12pLC，式中1，此電路的頻率穩(wěn)定度較

6、好，但在振蕩范圍較寬時，輸出幅度不111+C1C2C3均勻，且頻率升高后不易起振，其主要用于固定頻率或波段范圍較窄的場合。方案三：西勒振蕩器西勒振蕩器的原理圖如附錄圖3，其振蕩頻率為f=C=12pLC，式中1+C4，這種振蕩器較易起振，振蕩頻率也較為穩(wěn)定，波形失真較111+C1C2C3小，當(dāng)參數(shù)設(shè)置得當(dāng)時，其頻率覆蓋系數(shù)較大。基于以上分析，我們決定選用方案三。2、放大器模塊設(shè)計當(dāng)音頻信號已調(diào)完成后，需對其進行放大才能加載在負(fù)載上。而三極管構(gòu)成的三種典型的放大電路為：共射極放大電路、共集電極電路、共基極電路，其各自的電路組態(tài)見附錄圖4、圖5和圖6。其中共射極電路的電壓、電流、功率增益都比較大；但

7、寬頻帶或者高頻時，共基極電路比共射極電路較好些，且其電流放大倍數(shù)接近1；共集電極電路特點是輸入電阻很高，輸出電阻很低，且其電壓放大倍數(shù)接近1。我們考慮到設(shè)計是調(diào)頻電路，故將放大器設(shè)計成兩級放大，增大調(diào)制信號的放大倍數(shù)。由于設(shè)計要求較為簡單，根據(jù)上述各電路特點的分析，于是將第一級設(shè)計為共射極電路，使其功率增益最大；第二級設(shè)計成共集電極電路，這是因為其輸入電阻高，可減小其對前級所取的信號電流，而輸出電阻低可減小負(fù)載變動對電壓增益的影響，從而降低對負(fù)載的要求。基于以上分析，我們將放大器模塊設(shè)及成兩級放大，其框圖如圖3。圖3 放大模塊框圖1.1.3 系統(tǒng)各模塊的最終組成通過上面的分析，系統(tǒng)最終設(shè)計方案

8、如圖4所示：圖4 系統(tǒng)最終方案由西勒振蕩器產(chǎn)生的主頻，利用音頻信號幅度變化來改變變?nèi)荻O管的電容值，使得振蕩器頻率發(fā)生改變，實現(xiàn)調(diào)頻，由于已調(diào)信號的幅值較小需對其放大，故需要后級的放大。2 設(shè)計實現(xiàn)2.1 LC振蕩電路部分LC振蕩電路部分見附錄圖8中LC振蕩電路部分。其本質(zhì)上是西勒振蕩器。電路中R4和R5串聯(lián)分壓為BG1提供靜態(tài)工作點，C2為隔直電容，R7為射極提供偏置電壓。2.2 放大器電路部分通過上述分析放大電路部分分為兩級，第一級為共射極電路放大，見附錄圖7中共射極電路放大部分， 利用R11和R12組成的分壓器以固定BG3基極電位，R14和R15用來穩(wěn)定工作點，而C12為旁路電容，用以提

9、高一定的電壓增益。 第二級為共集電極電路放大，見附錄圖8中集電極極電路放大部分。 經(jīng)過上述分析討論，我們?yōu)榱诉M一步完善和穩(wěn)定電路工作狀態(tài)，達到設(shè)計要求，對電路進行了改進，如我們利用R2、R3和W1組成分壓器，并在一定范圍內(nèi)通過調(diào)整W1改變主振頻率。具體實現(xiàn)的原理電路見附錄圖9。3 電路工作過程與理論計算附錄圖8中，C14、C15和L3組成低通濾波器，濾除電源中的高頻影響。對于高頻振蕩信號，L1可看作開路，以防止高頻信號影響調(diào)制信號。音頻信號通過耦合電容C1和相當(dāng)于短路的L1作用于變?nèi)荻O管，使二極管兩端壓差發(fā)生變化，從而改變?nèi)葜?。由于電路的振蕩頻率是不斷變化的，其理論振蕩頻率計算式為f=L=L

10、2，C=12pLC，11+,Cj為變?nèi)荻O管的容值，它的計算為11111+C3C4C6C52Cj2Cj=C0æç1+uçuqèö÷÷ø(C0為二極管的固有電容值，u為外加的電壓，uq為其導(dǎo)通電壓)4測試與數(shù)據(jù)分析4.1 測試儀器的原因可能有：振蕩電壓也加在變?nèi)荻O管兩端，這使得振蕩頻率在一定程度上也隨振蕩幅度而變化；溫度的變化能夠改變電抗元件等的值；晶體管的分布電容也影響頻率穩(wěn)定度；設(shè)計選擇的LC回路的品質(zhì)因數(shù)不高；印制電路板時沒能很好減小布線的分布電容焊接點焊接的不理想，產(chǎn)生尖端放電現(xiàn)象等。5 設(shè)計心得經(jīng)過我們近

11、一周的努力，回顧設(shè)計的點點滴滴，我們有太多的收獲，過程是痛苦的結(jié)果是收獲的這就是我這一周來最大的感受啦。我們就是在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題中不斷進步。這樣我們才能在將來立足于這個社會立足于這個行業(yè)呀！此次課程設(shè)計不但鍛煉了我們最基本的高頻電子線路的設(shè)計能力，更重要的是讓我們更深刻的認(rèn)識了高頻電子線路這門課程在實際中的應(yīng)用。還是有書到用時方恨少的感覺呀。在此次設(shè)計時我們也遇到了不少的困難和問題，但在同伴們的共同努力下，辛苦的去專研去學(xué)習(xí)，最終都克服了這些困難，使問題得到了解決。其中遇到的問題很多都是在書上不能找到的，所以我們必須自己查找相關(guān)資料，利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)，這是一個比較辛苦和漫長的過程，你必須從

12、無數(shù)的信息中分離出對你有用的，然后加以整理，最后才學(xué)習(xí)到變?yōu)樽约旱牟⒂玫皆O(shè)計中的問題去。參考文獻1 曾興雯，劉乃安，陳健 高頻電路原理與分析西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006年2 田良，黃正謹(jǐn) 綜合電子設(shè)計與實踐 南京：東南大學(xué)出版社，2003年 3 謝自美 電子線路綜合設(shè)計武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005年附錄圖圖1 哈特來振蕩器 圖2 克拉潑振蕩器圖3 西勒振蕩器圖4 共射極電路 圖5 共集電極電路圖6 共基極電路 圖7 音頻輸入信號波形圖8 設(shè)計實現(xiàn)各部分電路變?nèi)荻O管調(diào)頻電路元器件清單： 貼片電容：3 0.1u C12 C14 C15 0805 2 0.01u C5 C8 080

13、5 1 0.033u C2 0805 1 100P C6 0805 1 300P C3 0805 3 1000P C4 C7 C11 0805 色環(huán)電阻：4 1K R2 R7 R13 R17 1 3K R6 3 4.7K R3 R9 R12 1 10K R11 1 20K R5 1 39K R4 1 100 R8 1 68K R16 貼片電阻：1 2K R18 1 3K R1 1 51 R14 1 510 R15 色環(huán)電感：1 1mH L3 1 10mH L1 1 3.3uH L2 變?nèi)荻O管：2 2CC1F D1 D2 發(fā)光二極管：1 led D3 鉭電容：1 10u/16V C1 電位器：1 47K W1 三極管：3 9018