變?nèi)荻O管調(diào)頻電路設(shè)計

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"目錄 1\o"CurrentDocument"1方案選擇： 2\o"CurrentDocument"2調(diào)頻電路設(shè)計原理分析 3\o"CurrentDocument"FM調(diào)制原理： 3\o"CurrentDocument"變?nèi)荻O管直接頻率調(diào)制的原理： 3\o"CurrentDocument"2.3三極管的參數(shù) 5\o"CurrentDocument"單元電路設(shè)計分析 5\o"CurrentDocument"LC振蕩電路 5調(diào)制靈敏度 6\o"CurrentDocument"增加穩(wěn)定度的措施： 7震蕩回路參數(shù)LC 7溫度補償法 8回路電阻 8加緩沖級 93.3.5有源器件的參數(shù) 9\o"CurrentDocument"各單元電路元器件參數(shù)設(shè)置： 10\o"CurrentDocument"LC震蕩電路直流參數(shù)設(shè)置： 10\o"CurrentDocument"調(diào)頻電路的直流參數(shù)設(shè)置 10\o"CurrentDocument"交流電路參數(shù)設(shè)置： 10計算調(diào)制信號的幅度 12\o"CurrentDocument"元器件清單 13\o"CurrentDocument"設(shè)計體會 14\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 15附錄 161方案選擇：產(chǎn)生調(diào)頻信號的電路叫做調(diào)頻器，對他有4個主要的要求：已調(diào)波的瞬時頻率與調(diào)制信號成比例變化。未調(diào)制時的載波頻率即已調(diào)波的中心頻率具有一定的穩(wěn)定度。最大頻偏與調(diào)制頻率無關(guān)。無寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡量小。產(chǎn)生調(diào)頻的方法主要歸納為兩類：1用調(diào)制信號直接控制載波的瞬時頻率一一直接調(diào)頻。2先將調(diào)制信號積分，然后對載波進(jìn)行調(diào)相，結(jié)果得到調(diào)頻波一一間接調(diào)頻。變?nèi)荻O管調(diào)頻的主要優(yōu)點是能夠獲得較大的頻移（相對于間接調(diào)頻而言），線路簡單，并且?guī)缀醪恍枰{(diào)制功率，其主要缺點是中心頻率的穩(wěn)定度低。在滿足設(shè)計的各項參數(shù)的基礎(chǔ)上盡量簡化電路。因此本次課程設(shè)計采用2CC1C變?nèi)荻O管進(jìn)行直接調(diào)頻電路設(shè)計。2調(diào)頻電路設(shè)計原理分析FM調(diào)制原理:FM調(diào)制是靠信號使頻率發(fā)生變化，振幅可保持一定，所以噪聲成分易消除。設(shè)載波％=%mcoswt,調(diào)制波Us=VsmC°SwstWm=W+AW*吁或fm=fc*W*2兀仃，此時的頻率偏移量^f為最大頻率偏移。最后得到的被調(diào)制波/=匕mSin9m,VO隨Vs的變化而變化。0=Ifwdt=wt+(Aw/w)sinwtm0m c s sAw_AfwAw_Afws fs為調(diào)制系數(shù)=Vsin[wt+(Aw/w)sinwt]=Vsin(wt+msinwt)變?nèi)荻O管直接頻率調(diào)制的原理：變?nèi)荻O管是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓變化這一特性制成的一種半導(dǎo)體二極管，它是一種電壓控制可變電抗元件，它的結(jié)電容Cj與反向電壓VR存在如下關(guān)系：C=^^

J（i+｝）丫D式中，VD為PN結(jié)的勢壘電壓（內(nèi)建電勢差），Cj0為VR為0時的結(jié)電容，Y為系數(shù)，它的值隨半導(dǎo)體的摻雜濃度和PN結(jié)的結(jié)構(gòu)不同而異：對于緩變結(jié)，Y=1/3；突變結(jié)：Y=1/2；對于超突變結(jié)，Y=1?4，最大可達(dá)6以上。C/pF圖2.1變?nèi)荻O管的Cj-v特性曲線變?nèi)荻O管的Cj-v特性曲線如圖2.1所示。加到變?nèi)荻O管上的反向電壓包括直流偏壓V0和調(diào)制信號電壓V。(t)二V。cosQt，即vr(t)=Uo+y。cos。t。結(jié)電容在vR(t)的控制下隨時間的變化而變化。把受到調(diào)制信號控制的變?nèi)荻壒芙尤胼d波振蕩器的振蕩回路，則振蕩回路的頻率已收到調(diào)制信號的控制。適當(dāng)選擇調(diào)頻二極管的特性和工作狀態(tài)，這樣就實現(xiàn)了調(diào)頻。設(shè)電路工作在線性調(diào)制狀態(tài)，在靜態(tài)工作點Q處，曲線的斜率為kC=ACAV2.3三極管的參數(shù)HPN型高頻小功率三祖管3DG100(3DG6)^原型號新型號3DG6測試條件3DG1003DG1003DG1003DG100DPCM(mW)100100100100ICM(mA)20202020B7CB0(V)330340330340IC=IOOllABVCEO(V)上表為NPN型高頻小功率三根管3DG1皿(3DG6)參數(shù)圖2.2高頻三極管的參數(shù)3單元電路設(shè)計分析3.1LC振蕩電路本電路采用常見的電容三點式震蕩電路實現(xiàn)LC振蕩，如圖3.1,簡便易行，變?nèi)荻O管電容作為組成LC振蕩電路的一部分，電容值會隨加在其兩端的電壓的變化而變化，從而達(dá)到了變頻的目的。Rc，Re，RB1，RB2設(shè)置LC震蕩電路的靜態(tài)工作點，L1，C1構(gòu)成LC震蕩電路，CC,DC接入LC振蕩電路改變振蕩頻率構(gòu)成調(diào)頻電路。R1、R2、R3提供變?nèi)荻O管工作所需的直流偏置。信號V。從C5接入，電感L2是一低通線圈，可以過濾掉信號的高頻部分。圖3.2為調(diào)頻電路的交流等效電路。變?nèi)荻O管的接入方式為部分接入，如果去掉與之串聯(lián)的CC則為全部接入。

Rb*ALC振蕩器調(diào)頻電路RB2Rb*ALC振蕩器調(diào)頻電路RB2圖3.1 調(diào)頻信號產(chǎn)生電路圖3.2三點式振蕩電路3.2調(diào)制靈敏度單位調(diào)制電壓所引起的最大頻偏稱為調(diào)制靈敏度，以Sf表示，單位為kHz/V，即S =-lm/VfirnVQm為調(diào)制信號的幅度；△/為變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容變化△"時引起的最大頻偏。.??回路總電容的變化量為△q二p2AC在頻偏較小時，△/與ACE的關(guān)系可采用下面近似公式，即△f?_1AC77"—2?虧?.?pi△t,△CjI△tos=上.土調(diào)制靈敏度 廠2CC式中，^C工為回路總電容的變化Q￡Qm量；CQE為靜態(tài)時諧振回路的總電容， 即C°￡=C1+CCCQrQ1C十CCQ?.?C1!3Sft3△￡t調(diào)制靈敏度Sf可以由變?nèi)荻O管Cj-v特性曲線上VQ處的斜率kc計算。Sf越大，說明調(diào)制信號的控制作用越強，產(chǎn)生的頻偏越大。改變CC的值可以使變?nèi)荻O管的工作點調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。3.3增加穩(wěn)定度的措施：3.3.1震蕩回路參數(shù)LC顯然LC如有變化，必然引起震蕩頻率的變化，影響LC飛變化的因素有：元件的機械變形，周圍溫度變化的影響，適度，氣壓的變化，因此為了維持LC的數(shù)值不變，首先就應(yīng)選取標(biāo)準(zhǔn)性高的，不易發(fā)生機械變形的元件；其次，應(yīng)盡量維持振蕩器的環(huán)境溫度的恒定，因為當(dāng)溫度變化時，不僅會使LC的數(shù)值發(fā)生變化，而且會引起電子器件的參數(shù)變化，因此高穩(wěn)定度的振蕩器可以封閉在恒溫箱（杜瓦瓶）內(nèi)，LC采用溫度系數(shù)低的材料制成。3.3.2溫度補償法使L與C的變化量與AL與AC的變化量相互抵消以維持恒定的震蕩頻率，其原理如下：若回路的損耗電阻r很小，即Q值很高，則振蕩頻率可以近似的用回路的固有頻率f0來表示。faf=w由于外界因素的影響，使LC產(chǎn)生微小的變量AL、AC，因而引起振蕩頻率的變化為頌=%運耳AC"Wf。若選用合適的負(fù)溫度系數(shù)的電容器（電感線圈的溫度系數(shù)恒為正值），使得△C/C與AL/L互相抵消，則Af可減為零。這就是溫度補償法。3.3.3回路電阻r的大小是由振蕩器的負(fù)載決定的，負(fù)載重時，r大，負(fù)載輕時r小，當(dāng)負(fù)載變化時，振蕩頻率也隨之變化。為了減小r的影響盡量使負(fù)載小且穩(wěn)定，r越小，回路的Q值越高，頻率的穩(wěn)定度也越高，3.3.4加緩沖級為了減弱后級電路對主振器的影響，可在主振器后面加入緩沖級。所謂緩沖級，就是實際上是一級不需要推動功率的放大器（工作于甲類）。3.3.5有源器件的參數(shù)晶體管為有源器件時，若他的工作狀態(tài)（電源電壓或周圍溫度等）有所改變，則晶體管的h參數(shù)會發(fā)生變化，即引起振蕩頻率的改變。為了維持晶體管的參數(shù)不變，應(yīng)該采用穩(wěn)壓電源，和恒溫措施。采用高穩(wěn)定度LC振蕩電路例如采用克拉潑電路如圖3.2所示：C1>>C3,C2>>C3,Cb為基極耦合電容，C3為可變電容，他的作用是把L與C1，C2分隔開，使反饋系數(shù)僅取決于C1，C2的比值，振蕩頻率基本上由L和C3決定。這樣，C3就減弱了晶體管與振蕩電路之間的耦合，使折算到回路內(nèi)的有源器件的參數(shù)減小，提高了頻率的穩(wěn)定度，另一方面，不穩(wěn)定電容（如分布電容）則與C1，C2并聯(lián)，基本上不影響震蕩頻率。C3越小，則頻率的穩(wěn)定度越好，但起振也就越困難。因此C3也不能無限制的減小。4各單元電路元器件參數(shù)設(shè)置：4.1 LC震蕩電路直流參數(shù)設(shè)置:ICQ一般為（1?4）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。取ICQ=2mA。取VCEQ=1/2VCC=6V?？梢郧蟪鯮c+Re=3K。，取Rc=2K。，Re=1K。；P=60，IBQ=pXIBQ，為使減小IBQ對偏執(zhí)電阻的電位偏執(zhí)效果的影響，取RB1和RB2上流過的電流IB>>IBQ，取RB1=28K。，RB2=8.2K。。調(diào)頻電路的直流參數(shù)設(shè)置根據(jù)2CC1C數(shù)據(jù)手冊提供的變?nèi)荻O管的Cj-v特性曲線（如圖1），取變?nèi)荻O管的正常工作的反向偏置電壓為4V，R1與R2為變?nèi)荻O管提供靜態(tài)時的反向直流偏置電壓VQ，電阻R3稱為隔離電阻，常取R3>>R2,R3>>R1，以減小調(diào)制信號V。對VQ的影響。已知VQ=4V，若取R2=10k。，隔離電阻R3=150k。。則R1=20KQ交流電路參數(shù)設(shè)置:由LC震蕩頻率的計算公式可求出°2n"fi，若取C1=100pF，則L1R10叫。實驗中可適當(dāng)調(diào)整L1的圈數(shù)或C1的值。電容C2、C3由反饋系數(shù)F及電路條件C1<<C2,C1<<C3所決定，若取C2=510pF，由F=C2/￡=1/8~1/2，則取C3=3000pF，取耦合電容Cb=0.01pF。本題給定變?nèi)荻O管的型號為2CC1C，已測量出其Cj-v曲線如圖1所示。取變?nèi)莨莒o態(tài)反向偏壓VQ=-4V，由特性曲線可得變?nèi)莨艿撵o態(tài)電容CQ=75pF。2CC1C屬于突變結(jié)，y=0.5，圖4為變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路的等效電路，接入系數(shù)p及回路總電容冒分別為CCCp cC+C"1+C；Cc j為減小振蕩回路高頻電壓對變?nèi)莨艿挠绊懀琾應(yīng)取小，但p過小又會使頻偏達(dá)不到指標(biāo)要求?？梢韵热=0.2，然后在實驗中調(diào)試。當(dāng)VQ=-4V時，對應(yīng)CQ=75pF，則C&18.8pf。取標(biāo)稱值20pF。圖4.1 交流等效電路圖

4.4計算調(diào)制信號的幅度4.4計算調(diào)制信號的幅度為達(dá)到最大頻偏△/的要求，調(diào)制信號的幅度V。m,可由下列關(guān)系式求出。* 1cAC△f=二/km 2oCQZ由Cj-v曲線得變?nèi)莨?CC1C在VQ=-4V處的斜率kc=AC「AV=12.5PF/V,得調(diào)制信號的幅度V。m=ACj/kc=0.92V。調(diào)制靈敏度Sf為*=△匕m=10.9KHz/V

元器件清單DesignatorCommentFootprintDescriptionC5CapPol1RB7.6-15PolarizedCapacitor(Radial)C,C1,C2,C3,C4,C6,C7,Cb,Cb3,CcCapRAD-0.3CapacitorDc2CC1CSOT23AVariableCapacitanceDiodeLInductor0402-AInductorL1,L2InductorIronAXIAL-0.9Magnetic-CoreInductorQ13DG100TO-92ANPNAmplifierR1,R2,R3,Rb1,Rb2,Rb3,Rb4,Rb5,Rb6,Rc,Re,Re4,Re21,Re31,Re32,RLRes2AXIAL-0.4Resistor設(shè)計體會通過本周的課程設(shè)計，我認(rèn)識到課本上的知識的實際應(yīng)用，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，增強了思考和解決實際問題的能力。這次做課程設(shè)計，給我留下了很深的印象。上了三年大學(xué)，學(xué)了三年電子，發(fā)覺自己竟然連一只三極管還沒有學(xué)會?？磥碜鍪裁炊家凶犯蟮椎木瘛２蝗皇裁炊贾皇侵?，卻什么都不精通，這是將來走上社會最忌諱的。雖然只是短暫的一周，但在這期間，卻讓我受益匪淺。這次課程設(shè)計讓我認(rèn)識到了知識和實踐的重要性。只有牢固掌握了所學(xué)的知識，才能有清晰的思路，知道每一步該怎樣走。才能順利的解決每一個問題。就以這次課程設(shè)計為例，剛拿到題目的時候，大致看一下要求，根據(jù)平時所學(xué)的知識，腦海中就立刻會想到應(yīng)該用到的元器件，然后再去圖書館去查這些元器件的資料，很快地初步方案以及大概的電路原理圖就出來了。但是，在具體的細(xì)節(jié)設(shè)計上，我卻不知道為什么，從而明白了自己基礎(chǔ)知識掌握得不牢固。所以，這次課程設(shè)計在讓我認(rèn)識了知識的重要性之外，更讓我明白了自己理論知識和實踐知識的欠缺。一周的