調(diào)頻發(fā)射機(jī)要點(diǎn)

1、簡(jiǎn)易調(diào)頻發(fā)射機(jī)摘要本次的課程設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)易調(diào)頻發(fā)射機(jī)（話筒），它可以用于演講、教學(xué)、玩具、 防盜監(jiān)控等諸多領(lǐng)域。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們將學(xué)習(xí)如何將高頻單元電路組合實(shí)現(xiàn)滿 足工程實(shí)際要求的整機(jī)電路等，根據(jù)技術(shù)指示要求我們進(jìn)行了本次設(shè)計(jì)，主要以 振蕩，調(diào)頻，緩沖，放大為單元電路組成。振蕩電路是由簡(jiǎn)單常用的克拉泊電路構(gòu)成的壓控振蕩器，通過(guò)改變變?nèi)荻O 管兩端的電壓來(lái)改變結(jié)電容，從而改變振蕩頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào).緩沖電路則是一個(gè)射 級(jí)跟隨器.功放采用的是效率較高丙類功放.本課題的設(shè)計(jì)利用Multisim軟件仿真設(shè)計(jì)了一個(gè)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)，力求 使學(xué)生通過(guò)動(dòng)腦動(dòng)手解決一兩個(gè)實(shí)際問(wèn)題，鞏固和運(yùn)用在高頻電子線路原理與 實(shí)踐中

2、所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能相結(jié)合，基本掌握常用模擬電路的一般設(shè)計(jì) 方法，提高設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研制電子產(chǎn)品打下 基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：克拉泊振蕩；射級(jí)跟隨器；丙類功放輸出級(jí);變?nèi)荻O管目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第一章.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 1.1設(shè)計(jì)課題任務(wù)1 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 1.2功能要求說(shuō)明1 HYPERLINK l bookmark2

3、6 o Current Document 第二章.設(shè)計(jì)方案及原理2 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 總體方案介紹 2 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 2.2工作原理說(shuō)明3第三章.電路設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)算4 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 3.1振蕩級(jí)電路43.2緩沖極電路7 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 3.3功率放大級(jí)8 HYPERLINK l bookmark65 o Current D

4、ocument 第四章.Multism的仿真 10 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 4.1仿真結(jié)果10 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 誤差分析12 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 第五章.設(shè)計(jì)體會(huì)14 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 參考文獻(xiàn)15 HYPERLINK l bookmark87 o Current Document 致謝16附錄17第一章.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1設(shè)計(jì)課題任務(wù)簡(jiǎn)

5、易調(diào)頻發(fā)射機(jī)（話筒）的設(shè)計(jì)1.2功能要求說(shuō)明主要技術(shù)指標(biāo)： 中心頻率：4MHz頻率穩(wěn)定度：不低于10 3最大頻偏：75KHz 輸出功率：大于200mW天線形式：拉桿天線（75歐姆）要求調(diào)試并測(cè)量主振級(jí)電路的性能，包括中心頻率及其頻率穩(wěn)定度等。第二章設(shè)計(jì)方案及原理2.1總體方案介紹通常小功率發(fā)射機(jī)采用直接調(diào)頻方式，它的組成框圖如下所示。其中高頻振 蕩級(jí)主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定、中心頻率符合指標(biāo)要求的正弦波信號(hào)，且其頻率受到 外加音頻信號(hào)電壓調(diào)變；緩沖級(jí)主要是對(duì)調(diào)頻振蕩信號(hào)進(jìn)行放大，以提供末級(jí)所 需的激勵(lì)功率，同時(shí)還對(duì)前后級(jí)起有一定的隔離作用，為避免級(jí)功放的工作狀態(tài) 變化而直接影響振蕩級(jí)的頻率穩(wěn)定度;，

6、功放級(jí)的任務(wù)是確保高效率輸出足夠大 的高頻功率，并饋送到天線進(jìn)行發(fā)射 /調(diào)頻振蕩緩沖級(jí)輸出功率級(jí)級(jí) 上述框所示小功率發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是選擇各級(jí)電路形式和各級(jí)元器件 參數(shù)的計(jì)算。2.2工作原理說(shuō)明高頻振蕩級(jí)由于是固定的中心頻率，可考慮采用頻率穩(wěn)定度較高的克拉潑振蕩電路。關(guān) 于該電路的設(shè)計(jì)參閱高頻電子線路實(shí)驗(yàn)講義中實(shí)驗(yàn)六內(nèi)容。由于對(duì)該級(jí)有一定增益要求，考慮到中心頻率固定，因此可采用以LC并聯(lián) 回路作負(fù)載的小信號(hào)諧振放大器電路。對(duì)該級(jí)管子的要求是5)f0由于對(duì)該級(jí)有一定增益要求，考慮到中心頻率固定，因此可采用以LC并聯(lián) 回路作負(fù)載的小信號(hào)諧振放大器電路。對(duì)該級(jí)管子的要求是5)f02VCCf (3

7、V(BR )CEO計(jì)算出LC的乘積值，然后選擇合適的至于諧振回路的計(jì)算，一般先根據(jù)計(jì)算出LC的乘積值，然后選擇合適的C再求出L。C根據(jù)本課題的頻率可取100pF200pF。功放輸出級(jí)為了獲得較大的功率增益和較高的集電極效率，該級(jí)可采用共發(fā)射極電路， 且工作在丙類狀態(tài)，輸出回路用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配并進(jìn)行濾波，從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié) 方便起見(jiàn)，本課題可采用n型網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算元件參數(shù)時(shí)通常取Q氣在10以內(nèi)，計(jì) 算公式請(qǐng)參閱教材第二章。功放管要滿足以下條件：1P0P01cmax2VCCCNICN(BR )CEOf (BR )CEOf (3 5)f第三章電路設(shè)計(jì)和參數(shù)的確定3.1振蕩器電路:3.1.1 圖變?nèi)荻O管部

8、分接入振蕩回路的等效電路如下:C C1cC C1c_jC C .電路說(shuō)明：比值C2/C3=F,決定反饋電壓的大小，反饋系數(shù)F一般取1/81/2。為減小晶體管的極間電容對(duì)回路振蕩頻率的影響，C2、C3的取值要大。如果選C1C2, C1C3，則回路的諧振頻率fo主要由C1決定。ICQ 一般為（14）mA。ICQ偏大，振蕩幅度增加，但波形失真加重，頻率穩(wěn) 定性變差。L1、C1與C2、C3組成并聯(lián)諧振回路，其中C3兩端的電壓構(gòu)成振蕩器的 反饋電壓，以滿足相位平衡條件Sj=2np。其中，晶體管T、L1、C1、C2、C3組 成電容三點(diǎn)式振蕩器的改進(jìn)型電路即克拉潑電路，接成共基組態(tài)，CB為基極耦 合電容，其

9、靜態(tài)工作點(diǎn)由RB1、RB2、RE及RC所決定。C5與高頻扼流圈L2給v。提供通路，C6起高頻濾波作用。變?nèi)荻?極管DC通過(guò)Cc部分接入振蕩回路，有利于提高主振頻率的穩(wěn)定性，減小調(diào) 制失真。VCO實(shí)現(xiàn)變?nèi)荻O管直接調(diào)頻多中小功率的調(diào)頻發(fā)射機(jī)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)頻這種方法的電路簡(jiǎn)單、性能良好、副波少、維修方便，是一種較先進(jìn)的頻率調(diào)制 方案。變?nèi)荻O管特性曲線特性曲線Cj-v如圖4.2.3示。性能參數(shù)VQ、Cj0及Q點(diǎn)處的斜率kc等可以通過(guò)Cj-v特性曲線估算3.1.3 圖3.1.3是變?nèi)荻O管2CC1C的Cj-v曲線。由圖可得VQ= 4V 時(shí) C

10、Q=75pF2.電壓所引起的最大頻偏稱為調(diào)制靈敏度，以2.電壓所引起的最大頻偏稱為調(diào)制靈敏度，以SfmV3.3.Vom為調(diào)制信號(hào)的幅度； 大頻偏?；芈房傠娙莸淖兓繛閒m為變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容變化 C.時(shí)引起的最C p2 Cj二.確定電路形式，設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)取ICQ2mA , Vceq 6V，測(cè)得三極管的60，計(jì)算出各電阻值CQ頃I Vcc VceqcQ r3 R4 i由I Vcc VceqcQ r3 R4 i由(1-3)可得 R+R=3kQ,34R=1kQ，則 R =2kQ。VVEQBQ12R-2mA3 R4為了提高電路的穩(wěn)定性%的值可適當(dāng)增大，取V R VBQR BE r 2V

11、ccR1 R2 R1 R2IcQ /2mA /60 33.3uAI R 2mA *1k 2VcQ 1一2Veq0.72.7VIBQ為了提高電路的穩(wěn)定性，取流過(guò)電阻R2上的電流10岳 0.33mA2.7V0.33mAI2R2VBQI28.18k取標(biāo)稱值R=8.2kQ2根據(jù)公式VBBRR根據(jù)公式VBBRR1VCC R1堂 1) R2 28.2KBQR=28.2KQ 1C為基極旁路電容，可取C=0.01uF。C=0.01uF,輸出耦合電容。 計(jì)算主振回路元件值8f15由式得fo 2兀.必勇，若取C1=150pF，則L1Q10 H實(shí)驗(yàn)中可適當(dāng)調(diào)整L1的圈數(shù)或C 1的值。電容C2、C3由反饋系數(shù)F及電路

12、條件C1C2, C1C3所決定，若取 C2=510 pF，由F C2/C3 1/81/2則取C3=3000 pF，取耦合電容C23=0：01 F計(jì)算調(diào)頻電路元件值變?nèi)莨艿撵o態(tài)反向偏壓VQ由電阻R1與R2分壓決定，已知VQ=4V已知VQ=4V，若取R2=10k，隔離電阻R3=150kQR1 2(kp Cc/c C.）為減小振蕩回路高頻電壓對(duì)變?nèi)莨艿挠绊?，?yīng)取小，但過(guò)小又會(huì)使頻偏達(dá)不 到指標(biāo)要求。當(dāng)VQ=- 4V時(shí)，對(duì)應(yīng)CQ=75pF，則CC 18.8 pf取標(biāo)稱值20pF計(jì)算調(diào)制信號(hào)的幅度為達(dá)到最大頻偏f m的要求，調(diào)制信號(hào)的幅度為達(dá)到最大頻偏f m的要求，調(diào)制信號(hào)的幅度VQm，可由下列關(guān)系式求

13、出2foCCQ由Cj-v曲線得變?nèi)莨?CC1C在VQ= - 4V處的斜率k C ./ V 12.5 得調(diào)制信號(hào)的幅度C JVQm=ACj / kc= 0.92V得調(diào)制靈敏度Sf為75KH3.2緩沖隔離級(jí)電路（射極輸出器）設(shè)計(jì)從振蕩器的什么地方取輸出電壓也是十分重要的。一般盡可能從低阻抗點(diǎn)取 出信號(hào)，并加入隔離、緩沖級(jí)如射極輸出器，以減弱外接負(fù)載對(duì)振蕩器幅度、波 形以及頻率穩(wěn)定度的影響。射極輸出器的特點(diǎn)是輸入阻抗高，輸出阻抗低，放大倍數(shù)接近于1。1、電路形式由于待傳輸信號(hào)是高頻調(diào)頻波，主要考慮的是輸入抗高，傳輸系數(shù)大且工作 穩(wěn)定。選擇電路的固定分壓偏置與自給偏壓相結(jié)合，具有穩(wěn)定工作點(diǎn)特點(diǎn)的偏置

14、電路。如圖4-2所示。射極加RW2可改變輸入阻抗。r 1+12 vJR8.C8* V2lnH|3DG10 0RLRw2U3 25圖3.3.1射極輸出器電路2、估算偏置電路元件(1已知條件：Vcc=+12V，晶體管為3DG100 (3DG6 )。3DG100的參數(shù)如表4-3所示。表3.3.1 3DG100參數(shù)表PCM】CMVCESh fefTAp100mW30mA30200150MHz。=60。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)位于交流負(fù)載線的中點(diǎn)，一般取Uceq=0.5Vcc, IcQ=(310)mA。因?yàn)樵诜抡孳浖?，沒(méi)有找到3DG100,在這里選與其參數(shù)值相近 的 2N3019根據(jù)已知條件選取I =4m

15、A, V =0.5Vcc=6V，則R10耳0、Rw2：R10耳0、Rw2： R、R9IcqIcq4mA取R10=1kQ Rw2為1kQ的電位器。Veq=6.0VV bq= Veq +0.7=6.7VIbq*/# =66.67曲R。R。910IBQ10k取標(biāo)稱值R9=10kQoR Vcc VBQ 7.95k810IBQ取標(biāo)稱值R8=8.0kQ。輸入電阻若忽略晶體管基區(qū)體電阻的影響，有Ri (R8lR9)ll 頃0 Rw2)|RL 3.63k(Rl=325 Q)輸入電壓UimUim v,，2RiPi2*3630*1.56*10 3 3.37V耦合電容C8、C9為了減小射極跟隨器對(duì)前一級(jí)電路的影響，

16、c8的值不能過(guò)大，一般為數(shù)十 pF,這里取 C=20pF, C=0.02uF。3.3功率放大級(jí)91.實(shí)現(xiàn)功放的要求為了獲得較大的功率增益和較高的集電極效率，該級(jí)可采用共發(fā)射極電路，且工作在丙類狀態(tài)，輸出回路用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配并進(jìn)行濾，如下圖為諧振功率放大器的原理電路圖 3.3.2晶體管工作 的效率，同時(shí)可 激而引起的二次 阻可改變T3大器的原理電路圖 3.3.2晶體管工作 的效率，同時(shí)可 激而引起的二次 阻可改變T3管的 C16構(gòu)成型輸在丙類狀態(tài)，既有較高 以防止T3管產(chǎn)生高頻自 擊穿損壞。調(diào)節(jié)偏置電 導(dǎo)通角。L3、L4、C15和 出回路用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配并進(jìn)行濾波，即將天線阻抗變換為功放管所要求

17、的負(fù)載值，并濾除不必要的高 次諧波分量。常用的輸出回路還有L型、T型以及雙調(diào)諧回路等。集電極輸出功率P!v I R1 上C2 C1m C1m2 C1m P 2 RP直流電源VCC供給的直流功率PDVCC IC0式中，IC0為集電極電流脈沖iC的直流分量。電流脈沖iC經(jīng)傅立葉級(jí)數(shù) 分解，可得峰值ICm與分解系數(shù)n(0)的關(guān)系式 ()CO Cm 0分解系數(shù)n(e)與0的關(guān)系如圖所示：圖 3.3.2圖 3.3.2a2 ( 0 )的值，在0二60o時(shí)最大，即二次諧波的電流脈沖Icm2為最大值，而且效率n也比較圖3.3.3為功放管輸入電壓VBE與集電極電流脈沖iC的波形關(guān)系。由圖可得圖 3.3.3由圖可

18、得圖 3.3.3當(dāng)輸入電壓vb大于導(dǎo)通電壓Vj時(shí)，晶體管導(dǎo)通，并工作在放大狀態(tài)，則基極電 流脈沖IBm與集電極電流脈沖七成線性關(guān)系，即滿足Cm fe BmBm2.功放的功率增益丙類功放的輸出回路采用變壓器耦合方式。其作用一是實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，將集 電極的輸出功率送至負(fù)載；二是與諧振回路配合，濾除諧波分量。集電極諧振回路為部分接入，諧振頻率1o V；LC當(dāng)功放處于臨界工作狀態(tài)A點(diǎn)時(shí)，管子的集電極電壓正好等于管子的飽和壓降 VCES，集電極電流脈沖接近最大值iCm。此時(shí)集電極輸出的功率PC和效率都較 高，對(duì)應(yīng)的等效負(fù)載電阻圖 3.3.4 判斷功放是否為臨界工作狀態(tài)的條件是:Vcc-Vcm二Vces第四

19、章Multism的仿真4.1仿真結(jié)果1 LC振蕩電路仿真波形2射級(jí)跟隨器仿真波形T- *X position 10Y p&EJbon -O.fl|Y.T Add | E aRe|AC | A J 詭169.&25 uts170jDS3 lie3.功率放大級(jí)仿真波形4.2誤差分析1.由LC仿真波形可看到，波形并非是完美的正弦波，還是有點(diǎn)失真的，還 有就是中心頻率也并非是4MHz,還是存在一點(diǎn)誤差的，但是本次所設(shè)計(jì)的電路 基本達(dá)到了任務(wù)書(shū)的要求，所設(shè)計(jì)電路的仿真水平，離設(shè)計(jì)指標(biāo)所要求的還一段 距離。出現(xiàn)這些原因主要有以下四點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)電路時(shí)選擇元件不同會(huì)產(chǎn)生誤差；（2）電路的參數(shù)設(shè)置會(huì)產(chǎn)生誤差；（3）本身電路設(shè)計(jì)存在問(wèn)題有待改進(jìn)；（4）各級(jí)電路接在一起時(shí)互相干擾。第五章設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)這次小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)，我最大的收獲就是認(rèn)識(shí)到了自己的不 足，自己知識(shí)的貧瘠。其實(shí)一開(kāi)始并不覺(jué)得我高頻電子線路覺(jué)得是那么的不盡人 意，真正意義上懂得的東西寥寥無(wú)幾，很多基本公式和一些專業(yè)常識(shí)都不知道， 比如我一開(kāi)始竟然連設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)都不會(huì)，后來(lái)通過(guò)翻看模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和 上網(wǎng)查資料，終于做好了。它加強(qiáng)了我對(duì)理