变容二极管调频电路设计.doc

目录摘要11 设计方案与电路21.1 电路形式的设计21.1.1 设计原理21.1.2 电路设计方案21.1.3 电路设计31.2 主振电路设计原理分析31.3 调频电路设计原理分析41.3.1 FM调制原理51.3.2 三极管的参数61.3.3 变容二极管频率调制的原理62 电路工作分析82.1调制82.1.1谐振回路总电容82.1.2 回路总电容变化量82.1.3 调制灵敏度82.2增加稳定度的措施92.2.1选用合适的负温度系数的电容器92.2.2 LC选材、工作环境恰当92.2.3使负载轻且稳定102.2.4加缓冲级102.2.5有源器件采用稳压电源103 电路元器件参数设置103.1 LC震荡电路直流参数设置103.2 主频电路参数设置113.3 调频电路的直流参数设置123.4 调制信号的幅度计算134 课程设计心得14参考文献15附录1 电路图16附录2 元件清单17摘要随着电子与通信技术的不断进步，各种电子新产品的开发速度越来越快。现代计算机和微电子技术的进一步结合和发展，使得电子电路和通信线路的设计出现了两个分支。一个是朝着更高集成度的集成电路发展；而另一个是利用分立元件和硬件描述语言对新型器件进行专门设计。调频广播具有抗干扰性能强、声音清晰等优点，获得了快速的发展。调频电台的频带通常大约是200250kHz，其频带宽度是调幅电台数十倍，便于传送高保真立体声信号。由于调幅波受到频带宽度的限制，在接收机中存在着频带宽度与干扰的矛盾，因此音频信号的频率局限于308000Hz的范围内。在调频时，可以将音频信号的频率范围扩大至3015000Hz，使音频信号的频谱分量更为丰富，声音质量大为提高。目前，许多小功率的调频发射机都采用变容二极管直接调频技术，即在工作于发射载频的LC震荡回路上直接调频，采用晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。较之中频调制和倍频方法，这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便，是一种较先进的调制调频方案。关键词：信号 频率 调频 调制 变容二极管 LC振荡电路1 设计方案与电路1.1 电路形式的设计1.1.1 设计原理变容二极管是根据PN结的结电容随反向电压大小而变化的原理设计的一种二极管。它的极间结构、伏安特性与一般检波二极管没有多大差别。不同的是在加反向偏压时，变容二管呈现较大的结电容。这个结电容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。正是利用了变容二极管这一特性，将变容二极管接到振荡器的振荡回路中，作为可控电容元件，则回路的电容量会随调制信号电压而变化，从而改变振荡频率，达到调频的目的。由于抗干扰能力强、功率利用率高、信息传输保真度高等优点，频率调制广泛应用于各种通信系统和电子设备中。实现调频的方法有直接调频法和间接调频法两类，所谓调频，就是把要传送的信息（例如语言、音乐）作为调制信号去控制载波（高频振荡信号）的瞬时频率，使其按调制信号的规律变化。1.1.2 电路设计方案变容二极管调频的主要优点是能够获得较大的频移（相对于间接调频而言），线路简单，并且几乎不需要调制功率，其主要缺点是中心频率的稳定度低。在满足设计的各项参数的基础上尽量简化电路。因此本次课程设计采用2CC1C变容二极管进行直接调频电路设计。1.1.3 电路设计变容二极管调频电路是有主频电路和调频电路构成，电路如图1.1所示。图1.1 变容二极管调频电路1.2 主振电路设计原理分析图1.1中，T为振荡管，C1、C2、C3、L1为主振回路，D为变容二极管。为了减少晶体管结电容对回路振荡频率的影响，C2、C3取值较大，若选C1C2,C1IBQ，取RB1=28K，RB2=8.2K。3.2 主频电路参数设置由LC震荡频率的计算公式可求出，若取C1=100pF，则L110mH。实验中可适当调整L1的圈数或C1的值。电容C2、C3由反馈系数 F 及电路条件C1C2，C1R2，R3R1，以减小调制信号V对VQ的影响。已知 VQ=4V，若取 R2=10kW ，隔离电阻R3=150k。则R1=20K3.4 调制信号的幅度计算为达到最大频偏fm的要求，调制信号的幅度Vm，可由下列关系式求出。由Cj-v 曲线得变容管 2CC1C 在VQ= 4V 处的斜率PF/V,得调制信号的幅度Vm=Cj / kc= 0.92V。调制灵敏度:Sf 为KHz/V4 课程设计心得通过本周的课程设计，我认识到课本上的知识的实际应用，激发了学习兴趣，增强了思考和解决实际问题的能力。课程设计，使我学会了充分利用图书馆资源和网络资源进行自主学习研究。使自己对高频电子线路这门课程有了一崭新的认识。这让我明白了阅读查找文献的重要性，平时多积累知识，真正到了用的时候，做题才会得心应手。此次课程设计运用了二极管，电阻，电容，线圈等器件，使我进一步加深了对这些元件的理解和认识，以及它们的应用方法和注意事项，为以后分析这些元件的工作特性打好了基础。此次课程设计我学会了不同的元件来组成电路实现相同的功能，从中比较分析而确定最优的设计组合。在课程设计过程中我练习用了Protel 软件绘制电路原理图，更加熟悉了该软件。并且提高了自己发现问题、分析问题、解决问题的能力。当然在这一星期里，学会的最重要的一点就是和同学互相协助共同进步。在实习中常遇到一些自己不明白的问题，通过和同学的交流和向其他人请教来解决。另外，在和别人交流的同时我们可以获得不同的想法，不断地完善自己的设计。通过一周的课程设计，自己掌握了丰富的科学文化知识，提高了自己的思考能力。参考文献1: 李银华 电子线路设计指导 北京航天航空大学出版社2005.62: 谢自美 电子线路设计实验测试 华中科技大学出版社2003.103: 张肃文 高频电子线路 高等教育出版社 2004.114：罗伟雄 通信原理与电路 北京理工大学出版社 19995：阎石 数字电子技术基础 北京高等教育出版社 20016：张凤言电子电路基础高等教育出版社19957：阳昌汉高频电子线路学习与解题指导哈尔滨工程大学出版 20048：李新平 实用电子仿真技术 北京机械工业出版社 2003附录1 电路图附图 变容二极管调频电路附录2 元件清单名称元件备注名称元件备注C1CapCapacitorL2InductorMagnetic-Core InductorC2CapCapacitorT3DG100NPN AmplifierC3CapCapacitorR1Res2ResistorC4CapCapacitorR2Res2ResistorC5CapCapacitorR3Res2Resis