西勒正弦波振荡器,西勒正弦波振荡器课程设计

('武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书目录摘要...............................................................................................................................11正弦波振荡器简介.....................................................................................................22电路方案论证.............................................................................................................32.1系统总体设计方案..................................................................................................32.2各模块电路方案论证..............................................................................................53整体电路.....................................................................................................................94焊接与调试...............................................................................................................105心得体会...................................................................................................................12参考文献......................................................................................................................13附录：元件清单..........................................................................................................14摘要在信息时代飞速发展的今天，对信息的获取、传输与处理的方法越来越受到人们的重视，信息科学技术已成为21世纪国际社会和世界经济发展新的强大推动力。信息作为一种资源，只有通过广泛地传播与交换，促进人们交流与合作，才能创造和产生出巨大的经济效益。信息的传播与交换式依靠各通信系统实现的1武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书本课程设计要求设计一个改进型电容三点式正弦波振荡器，即西勒振荡器。系统由三个部分组成：西勒振荡器、射极跟随器和电压放大电路。西勒振荡器用于产生正弦波；射极跟随器作为缓冲级，减弱后级对前级的影响；为打到输出电压指标，加一级电压放大。关键词：西勒振荡器、射极跟随器、电压放大电路1正弦波振荡器简介正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅值不变的正弦波输出。本设计采用的是改进型电容三点式振荡器，即西勒振荡器。其具有输出波形好、工作频率高改变C调节频率时不影响反馈系数等优点，适用于波段宽、频率可调的场合。正弦波振荡器广泛应用于各种电子设备中，特别是在通信设备中起到重要作用。它是无线电发送部分的心脏部分，也是超外差接收机的重要部分；各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，核心部分都离不开正弦波振荡器；并在自动控制装置和医疗设备等许多技术领域也得到了广泛的应用。西勒振荡器由起能量控制作用的放大器、将输出信号送回到输入端的正反馈网络以及决定振荡频率的选频回路组成。没有输入信号，而是由本身的正反馈信号代替。当振荡器接通电源后，即开始有瞬变电流产生，经不断的对它进行放大选频、反馈、再放大等多次循环，最终形成自激振荡，把输入信号的一部分送回输入端做输入信号，从而就产生了一定频率输出的正弦波信号输出。综上所述，本设计在现实生产和生活中具有非常重要的实际意义。2武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书2电路方案论证2.1系统总体设计方案2.1.1三点式振荡器构成法则三点式振荡器即LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路，除晶体管外的三个电抗元件X1,X2,X3，如图2.1。它们构成了决定振荡频率的并联谐振回路，同时也构成了正反馈所需的反馈网络，为此三者必须满足一定的关系。根据谐振回路的性质，谐振时应为纯电阻性，因而有X1+X2+X3=0图2.1三点式电抗图所以回路中的三个电抗元件不能同时为感抗或容抗，必须由两种不同性质的电抗元件构成。其构成法则为：与晶体管发射级相连的两个电抗元件必须是同性质的，而不与发射极相连的另一阻抗和它们性质相反。3武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书2.1.2电路组成及器件选择该西勒振荡器是由放大电路器电路、选频网络、反馈网络三部分组成的其等效电路如图2.2。图2.2西勒振荡器交流等效电路该电路振幅起振条件：AF>1相位起振条件：振幅平衡条件：AF=1相位平衡条件：放大电路是由晶体管、高频扼流圈（此处用电阻可等效代替）、高频旁置电容集电极偏置电阻、基极偏置电阻、射极偏置电阻组成。放大器可选用有源器件如电子管、晶体管等，本设计选用晶体管最为能量控制的放大器。选频网络用来决定振荡频率，本设计采用LC并联振荡回路，由C1、C2、C3、C4、L1组成，要求C1>>C3，C2>>C3。反馈网络是将输出信号送回输入端的电容分压式正反馈网络，C2和C5构成正反馈。2.1.3总系统框图4武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书根据设计要求，要有缓冲级，输出电压>1V，系统的组成框图如图2.3所示：图2.3西勒振荡器系统框图2.2各模块电路方案论证2.2.1振荡电路西勒振荡器的振荡电路的主要特点，就是与电感L并联一可变电容，图中C3<>C3,C2>>C3，并通过改变C4的值可以微调振荡频率。偏置电阻的取值方法：一般取Ic=2mA，若Re=1K，Ve=2V，Vb=2.7V，在基极偏置电路中，需有基极电流10倍左右的电流流动，可算出R4=3.3K，R3+R5=11K，晶体管工作状态最好。R2起到扼流圈的作用。2.2.2射极跟随器电路射极跟随器是典型的共集电极电路，该电路具有：电压增益几乎为1；输入阻抗高；输出阻抗低；失真系数低等特点，其电路如图2.5所示。在电路中，射级跟随器一般做缓冲级及隔离级。因为，电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证。为了获得最好的输出效果，通常情况下，取Vce为电源电压的一半比较好。为此，我们取Rb1=Rb2，则VBQ=2.5V，VEQ=VBQ—VBE=1.8V。在使用带有发射极负载电阻RE的射极跟随器的情况下，若无信号的发射极电流IE比最大输出电流小时，则输出波形的负侧就会被切去，所以取IE=10mA，从而确定RE为68Ω。通常，在基极偏置电路中，需有基极电流10倍左右的电流流动，故我们取Rb1=Rb2=3.3K,此时在Rb1和Rb2中流动的电路为0.75mA,符合电路要求。图2.5射极跟随器2.2.3放大电路6武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书由于振荡器振荡电路的输出波形的幅值不满足要求，因此需要在电路中加放大电路，以提高输出信号的幅值。在本次设计中选用的放大电路为三极管共射放大器。其电路图如图2.6所示。图2.6放大电路放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大，使输出信号保持一定的数值。其中，R10的电阻改变三极管偏置电压，用于调整波形，R9=100Ω，与负载匹配，并可通过改变R9的阻值调整放大倍数。7武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书3整体电路图3西勒振荡器说明：1）直流电源旁边需加上去耦电容C6；2）级间耦合电容均为100pF；3)通过C5连接正反馈电路。8武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书4焊接与调试先用万用表检测元件参数是否符合要求。然后按照原理图，元件装配。装配完成后焊接该硬件。焊接时，以45度靠紧焊接面进行预热；然后将焊锡丝同时伸向被焊的组件脚及焊盘，一起接触被焊处；当焊锡丝熔化，向焊接处推入焊锡丝，使焊锡润湿焊盘与组件脚，当焊点上的焊锡成圆锥形时即抽离焊锡丝。在焊锡完全熔化后，移去烙铁头。如果焊点有连焊，应将焊锡线与烙铁头一起接触在连焊的焊点之间，待焊锡丝与助焊剂一起熔化后，移去焊锡丝，再将烙铁头侧放着向下移走，吸去多余的焊锡；焊点的标准是：焊点呈锥形，焊锡要适量，表面有光泽，光滑，清洁等。焊接完成后调试制作的硬件。1）测试西勒振荡器的第一级输出电压及频率，如图4.1所示，有图4.1第一级输出f=6.123MHz，Vo=328mV2）测试西勒振荡器经射随的输出电压及频率，如图4.2所示9武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书图4.2第二级输出F=6.143MHz，Vo=348mV3）测试西勒振荡器经放大后的最终输出电压及频率，如图4.3所示图4.3第三级输出f=6.083MHz，Vo=1.56V综上所述，测试结果符合设计要求。5心得体会“高频电子线路”是通信工程、电子信息工程等电子信息类专业的一门非常重要的专业基础课程，有很强的理论性、工程型和实践性，起到了承上启下的作用。它综合利用了“电路基础”、“信号与系统”、“模拟电子线路基础”、以10武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书及许多数学基础、物理基础等先期课程的知识，介绍了通信系统的组成、通信系统各个组件的物理概念和在系统中的作用，以及如何实现这些部件，为后续通信专业课程的学习奠定坚实的基础。对我而言，此次课程设计的过程中我遇到了许多挫折,如软件使用问题,仿真和实物有相当大的差别等。但我认为挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。从拿到题目到具体设计，从学习到实践，在一个多星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，如对Multsim软件的应用还不够熟悉，以及其中很多功能应用还未有深刻理解，要通过不断的实用和查找资料来完善自己此方面的能力。此设计由于我们的学业不精和时间等客观问题，未能使设计达到完善，还有很多缺点和错误，希望老师能提出改进意见，谢谢老师对我们的辛勤栽培。参考文献[1]曾兴文.高频电路原理与分析.西安：西安电子科技大学出版社，2006[2]张肃文.高频电子线路.北京：高等教育出版社，2006[3]黄扬帆.高频电路实验.重庆：重庆大学出版社，2008[4]阳昌汉.高频电子线路.北京：高等教育出版社，2006[5]董在望.通信电路原理.北京：高等教育出版社，200211武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书附录：元件清单名称数量标称值电位器110K电阻43.3K电位器１50K电阻12K电阻11K电位器1100电阻168电容3100pF电容１330pF电容１120pF12武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书电容１330pF电容１0.1uF可调电容130pF三极管3电感１10mH13',)