调基振荡器电路设计调基振荡器电路设计.docx
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调基振荡器电路设计调基振荡器电路设计
高频电子线路课程设计（论文）
题目：
调基振荡器电路设计
摘要
振荡器的用途十分普遍，它是无线电发送设备的心脏部份，也是超外差式接收机的要紧部份。
调基型振荡器是众多振荡器中的一种，它电路简单、应用方便、灵活性大，它能够产生正弦波，各类电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，它们均能够由调基型振荡器来完成。
调基振荡器电路，简单地说，是由放大器和选频网络组成，必需知足起振、平稳和稳固条件。
因为本设计工作在高频段，应选择了LC振荡器，调基型振荡器是将LC振荡回路置于基极电路,通过调剂基极的振荡器的电感或电容,从而改变振荡器的振荡频率,产生等幅的正弦波形,使电路显现谐振。
完成电路的原理设计后，在EWB软件上进行仿真。
关键词：
调基振荡器；LC振荡电路;等幅振荡；EWB仿真
第1章绪论
调基振荡器电路设计意义
振荡器的用途十分普遍，它是无线电发送设备的心脏部份，也是超外差式接收机的要紧部份。
调基型振荡器是众多振荡器中的一种，而且电路简单、应用方便、灵活性大，它能够产生正弦波，各类电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，它们均能够由调基型振荡器来完成。
功率振荡器在工业方面（例如感应加热、介质加热等）的用途也日趋广漠。
调基型振荡器也是一种必不可少的振荡器，振荡器是不需外信号鼓励、自身将直流电能抓换为交流电能的装置。
调基振荡电路频率在较宽的范围转变时，振幅较平稳，应用超级普遍。
调基型振荡器的设计要求及性能指标在无线电发明初期所用的火花发射机,电弧发生器等都需要调基型振荡器,它带给人们的生活十分便利,它是人们进展起来的一个重要里程碑.
调基振荡器电路设计要求及指标
振荡器是不需要外信号鼓励,自身将直流电能转换为交流电能的装置。
凡是能够完成这一目的的装置都能够作为振荡器。
大多数振荡器都是利用LC回路来产生振荡,调基型振荡器是将LC振荡回路置于基极电路,通过调剂基极的振荡器的电感或电容,从而改变振荡器的振荡频率,产生等幅的正弦波形,使电路显现谐振。
依照用途的不同有的方面需要谐振咱们就需要采取必然的方式维持谐振,在其它方面不需要谐振,就要求咱们去除谐振。
若是振荡器产生振荡必需具有以下几个条件：
1）要有产生振荡的条件
2）要有产生振荡的相位平稳条件
3）要有一个完整的电路设计图
设计要求：
1.分析设计要求，明确性能指标。
必需认真分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各类整体方案，绘制结构框图。
2.确信合理的整体方案。
以电路的先进性、结构的繁简、本钱的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。
3.设计各单元电路。
整体方案化整为零，分解成假设干子系统或单元电路，逐个设计。
4.组成系统。
在必然幅面的图纸上合理布局，一般是按信号的流向，采纳左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。
技术指标:
电路中各元件参数的正确选择,使电路产生振荡,画出所需要的正弦波形记录产生的振荡频率,调剂振荡元件使电路显现失谐,通过调整让电路再次呈现稳固状态并维持稳固状态.
设计方案论证
依照振荡器电路组成的不同，可分为以下三种。
1）共基集结型：
晶体管基极交流接地，选频网络接于集电极电路。
2）共射调基型：
晶体管发射极交流接地，选频网络接于基极电路。
3）共基调射型：
晶体管基极交流接地，选频网络接于发射极电路。
因此集结型振荡器属于共射调基型。
低频振荡电路几乎都采纳RC振荡方式。
振荡电路用的按时元件也能够利用电感与电容既LC，但低频时假设利用LC元件，电感量要专门大，因此形状固然也专门大。
从要求小型、轻量、低本钱来看，这是所不希望的。
现现在高频振荡中多利用LC元件。
但是，有时也会超过集成电路利用的频段。
因此，此刻仍然采纳与晶体管组合的电路。
高频振荡即便是数百千赫至数兆赫，假设关于稳固度有要求，那么要在LC谐振回路增设次级线圈，可简单组成反耦合振荡电路，该电路的特点是元件少。
如此的振荡电路，即在晶体管基极配置LC并联谐振回路，集电极线圈L2与线圈L1进行耦合，组成正反馈电路，该电路称为调基振荡器电路。
电路要紧由放大器、反馈网络组成，放大器可由晶体管电路即三极管来完成，由LC回路为振荡电路，又与L1,M等组成晶体管的正反馈电路，完成操纵作用。
电路组成简单，本钱低廉，制作容易，功能稳固，元件应用较少便能完成振荡功能输出稳固振幅。
因此此方式可行性高。
整体设计方案框图分析
组成一个振荡器必需具有以下三个条件：
1）一套振荡回路，包括两个或两个以上的储能元件。
在这两个元件中，当一个释放能量时，另一个就同意能量。
释放和同意能量能够来回进行，其频率决定于元件的数值。
2）一个能量来源，能够补充有振荡回路电阻产生的能量损失。
在晶体管振荡器中，这能量源确实是电源Vcc。
3）一个操纵设备，能够使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失，以维持等幅振荡。
图主体框图
第2章调基型振荡器整体电路设计
调基振荡电路图及工作原理设计
调基型振荡器是众多振荡器中的一种，而且电路简单、应用方便、灵活性大，它能够产生正弦波，各类电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，它们均能够由调基型振荡器来完成。
调基型振荡器也是一种必不可少的振荡器，振荡器是不需外信号鼓励、自身将直流电能抓换为交流电能的装置。
调基振荡电路频率在较宽的范围转变时，振幅较平稳，应用超级普遍。
图是基极调试振荡电路，该电路不用作信号振荡器，电路中，晶体管T1是利用基极-发射极间二极管特性看成二极管利用，如此，主振荡用晶体管T2设定的直流偏置与晶体管T1的Vbe的温度系数抵消。
由于基极和发射极之间输入阻抗较小，为幸免回路值降低过量，故在两回路中晶体管与振荡回路间采纳部份接入耦合。
R1为T2的基极偏置电阻，用该电阻的R1设定振荡开始必要的集电极电流，但由于它与LC谐振回路并联。
因此，要求用高阻值，使谐振电路的Q值不降低。
假设电路知足相位平稳，幅度平稳就能够够发生振荡。
为了取得等幅振荡，就必需设法使LC回路中的电阻等于零。
由于实际的LC回路本身老是有正电阻的，因此就必需人为地引入一个负电阻，将回路本身的正电阻完全抵消，已取得等幅振荡。
事实上在回路中引入一个正反馈即等效于引入一个负电阻。
当R为负值时，振荡振幅将随时刻而增加；当R的负值不变时，那么振幅将继续无穷制
地增大，但这事实上是不可能的。
因为一个振荡器振荡时，回路的等效串联电阻为负值（由有源器件供给负阻），随着振荡振幅的增加，有源器件的工作状态慢慢改变，负电阻的绝对值慢慢减小。
最后负电阻与回路本身正电阻正好相互抵消时，整个串联等效电阻变成零，振荡器可产生等幅振荡，它的振荡频率取决于电路参数L、C、R的值。
图整体电路图
整体电路的仿真
以下图为通过原理设计后，应用软件EWB仿真出来的波形，是等幅的波形，结果说明，本次课设很成功。
图整体电路仿真图
调基振荡器电路的条件
任何振荡电路并非需要借助于外部信号源鼓励，完全能够自动振荡起来，比如通电刹时的电冲击，尽管它不是正弦信号，但它是由很多不同频率的正弦信号组合而成的。
这些不同频率的正弦信号在放大和反馈进程中通过选频网络，只有其中一个频率的信号幅度最大且知足正反馈的相位条件。
那个频率的信号再通过放大,输出信号会比原先更大。
如此往复反馈,放大,信号的幅度愈来愈大，振荡就成立起来了，显然在振荡的成立进程中，反馈信号的振幅必需大于前一次输入信号的振幅，即Uf>Ui。
由图可知Uf=FUo=AFUi从而可得振荡电路的起振条件为：
AF>1上式中的AF包括选频网络的传输系数。
当电路起振后，信号不断增大，三极管将慢慢工作到非线性区，放大能力减小。
假设再继续增大输入信号，输出幅度增加很少。
当知足AF=1，就取得了稳固的振荡输出，这时Uf=Ui。
说明振荡达到了平稳。
为了取得等幅振荡，就必需设法使LC回路中的电阻等于零。
由于实际的LC回路本身老是有正电阻的，因此就必需人为地引入一个负电阻，将回路本身的正电阻完全抵消，已取得等幅振荡。
事实上在回路中引入一个正反馈即等效于引入一个负电阻。
当R为负值时，振荡振幅将随时刻而增加；当R的负值不变时，那么振幅将继续无穷制地增大，但这事实上是不可能的。
因为一个振荡器振荡时，回路的等效串联电阻为负值（由有源器件供给负阻），随着振荡振幅的增加，有源器件的工作状态慢慢改变，负电阻的绝对值慢慢减小。
最后负电阻与回路本身正电阻正好相互抵消时，整个串联等效电阻变成零，振荡器可产生等幅振荡，它的振荡频率取决于电路参数L、C、R的值。
因此振荡的振幅平稳条件是：
AF=1。
相位平稳条件是电路振荡的必要条件，因此判定一种电路是不是是振荡器，第一要判定它是不是要知足相位条件，即是不是是正反馈。
调基振荡器电路参数分析
振荡开始动作由线圈L1与L2匝比及线圈的Q值等决定，因此，在发射极接可调电阻进行调整。
基极调谐式电路的振荡频率f0由线圈L1的电感及与此并联的电容C1决定，即
f0
先决定L1或C1当中任何一个参数都可。
但该值决定并非是很适当，应该是决定电抗为数百欧的常数。
这数百欧的值没有专门的依照，但于数兆赫的频带的振荡电路相较，设定线圈L1的电抗超级大，缘故是考虑到较大的Q值。
谐振频率的阻抗Z0可表示为
Z0=2πf0LQ
近接开关用的振荡电路是利用阻抗的转变的性质，因此，设计时Z0的值要尽可能高，如此更有利。
假定XL=500Ω,f0=450KHZ,那么有
L1=XL/2πf0=176uH
因此，450KHz谐振时电容C1值变成
C1=1/w2L1=710pF
但是依照线圈L1是绕在磁心上的匝数决定的最大电感的关系，对其进行修正L1=125uH，那么有
XL=2πf0L1=353Ω
C1=1000pF
线圈的匝比与正反馈量有关，但L2线圈一样为L1的20%左右（L1=125uH时线圈50圈，L2绕10圈）。
电阻R1阻值与通常偏置电阻的算法不同，这是振荡开始供给必要基极电流（Ic/hFE）的电阻，电流为数十微安即可，那个地址R1选用100kΩ以上的电阻。
调基型振荡器的稳固问题
振荡器的频率稳固问题是极重要的技术指标。
因为通信设备、电子测量仪器等的频率是不是稳固，取决于这些设备中的主震荡器的频率稳固度。
通信系统的频率不稳，就会阻碍通信的靠得住性，测量仪器的频率不稳，就会引发较大的误差。
专门是空间技术的迅速进展，对振荡器频率稳固度的要求就更高。
评判振荡器频率的要紧指标有两个，即准确度和稳固度。
振荡器实际工作频率f与标称频率f0之间的误差，称为振荡频率准确度。
通常分为绝对频率准确度与相对频率准确度两种，其表达式为
绝对准确度
相对准确度
振荡器的频率稳固度是指在一按时刻距离内，频率准确度的转变，因此事实上是频率“不稳固度”。
但适应上都叫它“稳固度”。
应该指出，在准确度与稳固度两个指标中，稳固度更为重要。
因为只有频率“稳固”，才能谈得上准确。
也确实是说，一个频率源的准确度是由它的稳固度来保证的。
因此，要紧讨论频率稳固度。
依照所指定的时刻距离不同，频率稳固度可分为长期频率稳固度、短时间频率稳固度的刹时频率稳固度三种。
长期频率稳固度，一样指一天以上乃至几个月的相对频率转变的最大值。
它要紧用来评判天文台或计量单位的高精度频率标准和计时设备的稳固指标。
短时间频率稳固度，一样指一天之内频率的相对表化最大值。
外界因素引发的频率转变多数属于这一类。
通常称为频率漂移。
短时间频率稳固度，一样多用来评判测量仪器和通信设备中主振荡器的频率稳固指标。
刹时频率稳固度，指秒或毫秒内随机频率转变，即频率的刹时无规那么转变。
通常称为振荡器的相位抖动或相位噪声。
尽管这种所谓长期、短时间和刹时频率稳固度的划分直到此刻仍没有严格的统一规定，可是，这种大致的区别仍是有必然实际意义的。
短时间频率稳固度主若是与温度转变、电压转变和电路参数不稳固性等因素有关。
长期频率稳固度要紧取决与有源器件、电路元件和石英晶体等老化特性，而与频率的刹时转变无关。
至于刹时频率稳固度主若是由于频率源内部噪声而引发的频率起伏，它与外界条件和长期频率漂移无关。
要想使振荡器的振荡频率稳固，应第一考虑阻碍振荡频率的因素，有三种因素：
即振荡回路参数L和C、回路电阻r和有源器件的参数。
排除这些因素的方式别离为温度补偿法、要求振荡器的负载必需极轻且稳固不变、采纳稳压电源和恒温方法。
第3章设计总结
振荡器的用途十分普遍，它是无线电发送设备的心脏部份，也是超外差式接收机的要紧部份。
本次课程设计的调基振荡电路，是一种不需要外信号鼓励,自身将直流电能转换为交流电能的装置。
调基振荡器是由放大器和反馈电路组成，必需知足起振条件，稳固条件和平稳条件，使其输出稳固的等幅波形。
调基型振荡器是众多振荡器中的一种，而且电路简单、应用方便、灵活性大，它能够产生正弦波，各类电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，它们均能够由调基型振荡器来完成。
大多数振荡器都是利用LC回路来产生振荡,调基型振荡器是将LC振荡回路置于基极电路,通过调剂基极的振荡器的电感或电容,从而改变振荡器的振荡频率,产生等幅的正弦波形,使电路显现谐振。
调基振荡电路频率在较宽的范围转变时，振幅较平稳，应用超级普遍。
调基型振荡器的设计要求及性能指标在无线电发明初期所用的火花发射机,电弧发生器等都需要调基型振荡器,它带给人们的生活十分便利,它是人们进展起来的一个重要里程碑。
通过设计调基型振荡器电路，对高频电子线路这门课有了更深刻的了解，对振荡电路的熟悉也再也不停留在字面上，实现了从理论到实践的飞跃。
了解到了理论和实践是分不开的。
只懂理论不行，当面对一堆元器件时，会迷茫惊惶失措；可只懂实践也不行，当被问到原理时只凭感觉也不足以服人。
学习的目的确实是去应用，只有实践才能将书本知识转化为有效的技术。
参考文献
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WCB/McGraw-Hill,1998
[10]Cotter.《完整无线设计》清华大学出版社2004
附录
器件清单：
名称
规格
数量
备注
电容
2
25℃
电感
2
25℃
电阻
3
25℃
三极管
1
25℃
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