通信专业电子系统课程设计-幅调制与解调器制作与调试.doc

通信专业电子系统课程设计A 课程设计报告题 目： 幅调制与解调器制作与调试 院 （系）： 信息科学与工程学院 专业班级： 通信 1003 学生姓名： 学 号： 指导教师： 王军舰 2012 年 12 月 31 日至 2012 年 12 月 4 日华中科技大学武昌分校制 目录一、目的和要求 .32、 内容要求 .33、 基本原理 .44、 元件清单 .55、 设计内容 .6 5.1 设计与制作过程 .6 5.2 测试步骤 .6 5.3调试相关波形与数据 .66、 实验现象 .77、 实验分析 .88、 设计过程出现的错误分析 .109、 实验总结 .11十、课程设计成绩 .12一、目的与要求： 目的：通过对正弦波振荡器安装调试1掌握三端式振荡电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。 2通过测试掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。 3研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。4比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。5. 掌握变容二极管调频器电路的原理。6了解调频器调制特性及测量方法。 要求：能够正确安装和焊接。熟悉正弦波振荡器工作原理与调测方法；安装调测完成后将原理电路的工作过程，测试数据及遇到问题与处理情况、体会等写出实验报告。安装调试系由学生个人独立完成并按后述要求写出实验报告。拿到套件后，对照元件清单清点数量，观查外观是否完好；再用万用表对电子元器件进行参数测量检查。安装之前画好布局、布线图，老师审查通过后才能焊接，焊接时，要焊点饱满、光洁，无虚焊、漏焊、错焊；防止焊接点焊锡过多造成元件或电路短路。2、 内容要求： 1熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2进行LC振荡器波段工作研究。 3研究LC振荡器和晶体振荡器中静态工作点，反馈系数以及负载对振荡器的影响。4测试、分析比较LC振荡器与晶体振荡的频率稳定度。5. 测试变容二极管的静态调制特性6. 观察调频波波形7. 观察调制信号振幅对频偏的影响三、基本原理本课题中正弦波振荡器包含工作频率为10MHz左右的电容反馈LC三端振荡器和一个10MHz的晶体振荡器，其电路图如图21所示。由拨码开关S2决定是LC振荡器还是晶体振荡器（1拨向ON为LC振荡器，4拨向ON为晶体振荡器） LC振荡器交流等效电路如图22所示。 由交流等效电路图可知该电路为电容反馈LC三端式振荡器，其反馈系数F（C11CT3）/CAP，CAP可变为C7、C14、C23、C19其中一个。其中Cj为变容二极管B910，根据所加静态电压对应其静态电容。 若将S2拨向“4”通，则以晶体JT代替电感L，此即为晶体振荡器。图2-1中电位器VR2调节静态工作点。拨码开关S4改变反馈电容的大小。S3改变负载电阻的大小。调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。其频率的变化量与调制信号成线性关系，常采用变容二极管实现调频。该调频电路将S2置于“1”为LC振荡电路，从J1处加入调制信号，改变变容二极管反向电压即改变变容二极管的结电容，从而改变振荡器频率。R1,R3和VR1为变容二极管提供静态时的反向直流偏置电压。电路见图2-1。图2-1 正弦波振荡电路图2-2 正弦波振荡电路的交流等效电路四、元器件清单正弦波振荡器电路元器件清单元器件型号元器件型号R1200KC1150PR310KC14360PR42KC16502R510KC1722PR91KC19502R14500欧C22102R17100欧C23560PR1851KC26102R2233KCT1可调电容R2720KCT3可调电容VR150KL13.3uHVR250KL269uHVR51KX110MC1100PVD1B910C2104VT29014C7100PVT49014C1050P五、设计内容 5.1设计与制作过程 1、拿到原器件，对照元件清单清点数量，观查外观是否完好；再用万用表对电子元器件进行参数测量检查。 2、对照实验原理图进行安装，安装之前画布好局、布线图，布线的时候尽量紧凑，再进行焊接，焊接时，保证焊点饱满、光洁，无虚焊、漏焊、错焊；注意焊接点焊锡过多造成元件或电路短路。 3、最终得到了与原理图一致的正弦波振荡器作品 5.2测试步骤 1.检查电路板是否有虚焊，短路，再次确认元器件是否正确安装，原件参数是否正确。 2.静态工作点调测： J1处加上12V直流电压，J2接地，S2，S3，S4全部断开，调节VR1使变容二极管负端到地电压为2V，通过调节VR2改变静态工作点，VT2三极管基极电压，参考电压7.4V3.动态调测： S2_4接上使晶体接入振荡器电路中，S4_3接上使360P电容接入振荡器电路中，用无感起子调整CT3，用示波器观测振荡器是否工作。如果不工作排除故障，如果工作调整各相关元件使振荡器输出最大不失真波形。4.指标要求 输出频率：10MHz，误差小于500Hz即误差小于十万分之五 输出幅度：空载大于500mV 5.3调测相关波形与数据 图2-3 LC振荡器的波形 图2-4 晶体振荡器的波形记录的振荡器的相关数据表：振荡器类型输出幅度峰峰值振荡频率LC振荡器 5.24V10.0MHZ晶体振荡器 1.84V10.0MHZ六、实验现象 1、在调试 LC振荡器的时候，改变电容值，当电容值越来越小时，幅度也越来越大，输出的波形很好，根据公式知，电容越大，频率越小，输出的波形有失真。通过调节电路中的VR3、CT1、CT3可以使输出波形达到最大不失真，并且频率接近10MHZ，这时振荡器的性能最好。 2、 在调试晶体振荡器时，改变电容时值，晶体振荡器的频率基本不变相同工作频率下，晶体振荡器的幅值比LC振荡器的小些。 3 、谐振时LC振荡器振荡的静态工作点和晶体振荡器的静态工作点不一样。七、实验分析1、对LC三段式振荡器相位平衡条件的判断准则，eb端和ec端同性质，bc端异性质，通过分析正弦波振荡电路的交流等效图，ec端呈容性，eb端呈容性，则bc端一定呈感性，即正弦波振荡电路图中C1只与c极相连，连接到电感上，使bc间呈现感性，X1晶体管呈感性。 2、正弦波振荡器电路图中，通过改变VR1改变固有频率电容C11连接的电容是用来调节反馈系数，通过改变变容二极管的反偏电压来调整振荡频率，反偏电压减小，电容增大，频率减小，反之，反偏电压增大，电容减小，频率增大。 3、在调试的过程中，可以知道晶体振荡器的频率精度更高，并且晶体振荡器的频率稳定度也高一些， 石英晶体的Q值极高，一般为几万甚至为几百万，这是普通LC电路无法比拟的，此外，其接入系数非常小，即晶体与外电路的耦合必然很弱。所以晶体振荡器的优点是：能使振荡的频率稳定度大大提高。因为石英晶体的物理和化学性能都十分稳定，因此，它的等效谐振回路有很高的标准性；晶体具有正、反压电效应，而且在谐振频率附近，晶体的等效参数Lq很大、Cq很小、Rq也不高，因此，晶体的Q值可高达数百万数量级:；在串并联谐振频率之间很狭窄的工作频带内，具有极陡峭的电抗特性曲线，因而对频率变化有极灵敏的补偿能力。 4.、静态工作点对振荡器起振条件和输出波形振幅的影响：晶体管的振荡条件是基极-发射极间电压是0.6V左右，如果达不到这个条件，是不会起振的，所以静态工作点要接近这个电压，然后加上正反馈后才可起振； 5、反馈系数F对振荡器起振条件和输出波形振幅的影响：正反馈放大器产生振荡的条件是A0F=1，反馈系数完全是由无源线性网络所决定的比例系数，与振荡幅度的大小无关。由于放大器的放大倍数随振幅的幅度增大而下降，为了维持一定振幅的振荡，反馈系数F要设计的比A0F=1中的F大一些，一般取F=1/21/8，这样，就可以使得在A0F1的情况下起振，而后随着振幅的增强A0就向A过渡，直到振幅增大到某一程度，出现AF=1时，振幅就达到平衡状态。因此，振荡器的起振条件为A0F1。振荡器的平衡条件为A0F=1，此时反馈信号与原输入信号的相位相同。、 此时处于稳定平衡状态 在反馈型振荡器中，放大器的放大倍数随振荡幅度的增强而下降，振幅才能处于稳定平稳状态。在开始 A01/F。（Q0点），振荡处于增幅振荡状态，振荡幅度从小变大，直到AF=1( Q1点)为止，振荡器由增幅振荡过度到等幅振荡。 6、负载对振荡器起振条件和输出波形振幅的影响 当负载变化时，振荡频率也将随之改变，为了减小负载的影响，要求振荡器的负载必须极轻且稳定不变，负载越小，回来的Q值越高，因而频率稳定度也越高。7、.晶体振荡器的工作频率为10.010.1MHZ,基本保持在10.0MHZ，LC振荡器的工作频率为9.8MHZ11.9MHZ，两种振荡器中晶体振荡器的频率稳定度高一些。LC振荡器的频率稳定度大约为10-2 10-3 的数量级。而晶体振荡器的稳定度可达到10-6 数量级。八、设计过程出现的错误分析1、焊接过程出现的错误： 拿到元器件后，没有分清楚某些元器件，如电感，还有变容二极管，导致元件实物与电路图对不上号，后来通过看模版和向同学请教最后弄清楚，在对三极管的没有很快的分别从a、b、e三个极性，后来弄懂后再开始布线；在布线时，遵守布线尽量的紧凑，根据实验图把元器件布局好，然后进行焊接，焊接的时候也出现了许多虚焊的地方还有没有焊接的地方，还有焊接的时候有的元器件的管脚很短需要用导线连接，在焊接的时候也需要注意技巧。可以把所有的地线一起分别都都焊接在一条长导线上，电源线也一样，避免多个地线在一起焊出现虚焊的情况，另外也容易检查出错误。2、调试过程出现的错误： 板子焊好后，就开始调试了，首先用万能表测试连接点是否导通，没有错误继续调试测试静态工作点时，刚开始测试的时候b、c、e三个点的电压一样，后来检查发现c端通过电阻的那段没有接上电源，后来有示数，发现e集的电压比b集电压还高，检查电路，发现CT3没有并联在电路中，最后没有出现问题，调节VR1使得变容二极管到地电压为2V，调节VR2设置基极参考电压7.4V，测得发射集6.8V，集电极8.7V，S2-4接上使晶体接入振荡器中，S4-3接上360P电容接入振荡器电路中，用无感起子调整CT3有信号输出，波形很好，适当调整CT3使幅度达到最大，此时电路处于谐振状态，此时振荡频率刚好是10MHZ，但是输出的最大幅度的峰峰值只有383mv，没有达到要求，又要增加幅度，频率又不变，由交流等效电路图，只能在CT1处并联电容，提高幅度值，在CT1处并上1000P电容，适当调节，频率不变，幅度增加到5.24V。当把LC接入振荡器中没有波形，如果用笔头触碰一下才会有波形，出现这样现象是负载的电流过大，需要加射极电路来减轻，或者调整探头，当调大探头指针调到10档，这时就可以观察到LC振荡器有输出，波形有失真，然后调节VR3让输出波形幅值得到最大，此时谐振11MHZ左右，输出幅度峰峰值1V左右，调整VR3时，LC的频率在9.8MHZ11.9MHZ之间变化，若调到频率为10MHZ，此时波形又有很严重的失真，要使频率降低，就得增加电容值，此时需要并联一个电容来增加总电容量，降低谐振频率，CAP是调节反馈的不能改变，只能在C1两端并联电阻，通过增加电容值来观察波形，当并联的电容值为1000P时，谐振频率刚好达到10MHZ，波形不失真。九、实验总结 为期一周的课程设计，主要学习的是焊接和通过对电路的理解进行调试，虽然任务不是很多，但需要我们有耐心的去学习，调试。通过这个课程设计，让我们把书本上的理论知识与实际相结合，让我们对书上的知识有了更深刻的理解与认识。 这次课程设计是“正弦波振荡器制作与调试”，通过对实验的基本原理的理解，振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置，它产生的是等幅振荡，通常工作于丙类，因此它的工作状态是非线性的。通过实验原理电路图能够理解性的将板子焊出来，虽然在焊接的工艺上有待提高，感触最深的是将以前学的全部结合起来，以前的电工实习学习焊电路板，后来的一次实习是学习对电路图进行布局和电脑仿真画图，在这次的实习中全部都结合起来了，在焊接的时候尽量焊点饱满、光洁、无虚焊，布局的时候尽量紧凑，合理，焊电路板的时候要有耐心，认真检查是否有漏焊，虚焊等等，在调试的时候也不能急，慢慢进行调试，从原理出发，理解了原理也就掌握了方法， 出现错误不是干着急，而是虚心向