资源目录
编号：512710
类型：共享资源
大小：125.78KB
格式：ZIP
上传时间：2015-11-11
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
6
积分
- 关 键 词：
-
毕业设计
- 资源描述：
-
LC振荡器制作资料,毕业设计
- 内容简介：
-
第 1 页 共 11 页 摘要 本题目中，振荡器采用输出波形好，频率稳定度高的具有波段切换功能的改进型电容三点式振荡电路。在每一个波段内，频率的调节是通过改变压控振荡器的变容二极管的直流反压实现的。采用锁相环频率合成电路，以进一步提高输出频率的稳定度。为了提高输出功率和效率，功率放大器设计在丙类临界状态。单片机的任务是进行峰 -峰值显示和频率显示。 nts第 2 页 共 11 页 一、方案论证与比较 1、常见 LC 振荡器制作方案 方案一、采用互感耦合振荡器形式。调基电路振荡频率在较宽的范围改变时，振幅比较稳定。调发电路只能解决起始振荡条件和振荡频率的问题， 不能决定振幅的大小。调集电路在高频输出方面比其它两种电路稳定，幅度较大谐波成分较小。互感耦合振荡器在调整反馈（改变耦合系数）时，基本上不影响振荡频率。但由于分布电容的存在，在频率较高时，难于做出稳定性高的变压器，而且灵活性较差。 方案二、采用电感三点式振荡。由于两个电感之间有互感存在，所以很容易起振。另外，改变谐振回路的电容，可方便地调节振荡频率，由于反馈信号取自电感两端压降，而电感对高次谐波呈现高阻抗，故不能抑制高次谐波的反馈，因此振荡器输出信号中的高次谐波成分较大，信号波形较差。 方案三、采用电容三点式 振荡器。电容三点式振电路的基极和发射极之间接有电容 ，反馈信号取自电容两端，它对谐波的阻抗很小，谐波电压小，因而使集电路电流中的谐波分量和回路的谐波电压都较小。反馈信号取自电容两端，由于电容对高次谐波呈现较小的容抗，因而反馈信号中高次谐波分量小，故振荡输出波形好。 考虑到本设计中要求频带较宽，输出波形良好，拟选择方案三。 2、调谐方案 方案一、手动调谐。通过手动调节双联电容来改变输入回路的谐振和本振频率，或调节精密电位器产生一定的偏压从而改变变容二极管的结电容，使谐振频率发生变化。其优点是调谐简单，可以根 据实际情况进行精细调节；缺点是难以实现一些智能功能，而且由于频率的稳定度取决于 LC 振荡，而 LC振荡的频率稳定度较低，导致本振频率漂移严重，性能不够稳定。 方案二、电压合成调谐。用 D/A 转换或数字电位器产生一定的电压改变晶体管或变容二极管的结电容，从而改变振荡频率。由于 D/A 转换器和数字电位器的位数一般较低，所以难以得到精细的控制电压，再加上变容二极管的非线性，使得控制电压与谐振频率之间一般是非线性的关系，从而使控制电压的产生和载频的确定都很困难，并且稳定度不好。 方案三、锁相环频率合成方式。该方案的显著优点 是频率稳定度高，与晶体管振荡器的稳定度相同，可达 10-6 以上，当压控振荡器参数发生变化时，可自动跟踪捕捉，使频率重新稳定。如果采用小数分频（如用相位累加脉冲吞除技术），可以在好的环路性能下实现微小的频率步进，获得高稳定度的频率信号。 权衡之后，我们采用了方案三。 3、测量显示电路 方案一、采用纯硬件电路来实现。无论是峰 -峰值显示，还是频率显示，其电路都比较复杂，调试困难，而且电路功能的可修改性和可扩充性都比较差，不易满足题目中的要求。 方案二、软硬件结合来实现。 对于峰 -峰值显示，可以直接用 A/D 转换器采样 峰值检波电路输出的电压值，再经单片机计算处理后进行显示。 对于频率显示，通常采用两种方案： 利用压控制振荡器输出电压与频率的线性关系，做成数据表，并存入存储器中，再通过软件编程进行查表并显示。 利用硬件电路对输出的正弦信号进行频率采样，再由单片机进行计数并显示。 方案二的特点：电路功能的可修改性和可扩充性都比较好，但软件设计工作量较大； 综合考虑各种因素，拟采用方案二，其中，频率显示拟采用单片机查表的方法。 信号 输入 A/D 采样 单片机 处理系统 LED 显示 nts第 3 页 共 11 页 二、系统设计 1、总体设计 （ 1）系统框图 2、各模块设计及计算 （ 1）正弦波振荡电路的设计与计算 为了提高输出波形的稳定性并展宽频率范围，我们实际采用的是改进型的电容三点式振荡电路 西勒振荡电路。我们选用小功率高频管 3DG4E，其 fT=200 兆赫，选 hfe=50 至 100 左右的管子。 电路工作于临界状态时，集电极电流 0cI2.4mA 信号 输入 A/D 单片机 处理系统 LED 显示 峰值检波 电 路 单片机 滤波 VCO BU2614 放大器 功率 R 显示 A/D 转换 AGC nts第 4 页 共 11 页 0eV 0.2 cE =0.2 12=2.4V 故可计算出射极电阻值 24004.2003 ceIVR1K 我们取下偏置电阻35 4RR =9 1000=9K （实际5R为 9.1 K ） 那么上偏电阻 1.97.04.2 )7.04.2(12)( 50 04 RVV VVER bee beec26.1 K 取耦合电容 0.047 F， 谐振时 C =100pF，电感可按下列经验公式CfL 2025300 计算 得 100252530025300220 CfL0.4 H 集电极电路中扼流圈的电感值应远大于电感 L之值，这里选用 1毫亨的扼流圈。 取反馈系数 F=1，则 C6 = C7=（ 1+F） C =（ 1+1） 100 = 200pF 由于本题目要求振荡器的输出频率为 15MHz35MHz，并且频率变化范围要达到 20MHz，如果用普通 LC 型压控振荡器（ VCO）在满足相位噪声以及输出幅度平稳压控曲线非线性较小的情况下，覆盖只能做到 10MHz 的量级，难以再展宽，这是因为宽覆盖与低相位、噪声等要求均存在矛盾。为了解决这一矛盾，我们采用波段开关转换的办法，以实现频率覆盖 20MHz 的要求。 变容二极管是一种频率变化范围较大的二极管，当变容二极管 上反向偏压越大，结电容越小，反之亦然。由于结电容是随反向偏压变化的，因此它相当于可变电容器。它的主要优点是能够获得较大的频移，线路简单，并且几乎不需要用调制功率。 当谐振从最高 fmax 变化到最低值 fmin 时，谐振回路频率覆盖系数 minmaxffK f 按上图中调谐回路覆盖系数可写为m i nm a xm a xm i n2121jjjjf CCLCLCK 接题目要求， fmax=35MHz， fmin=15MHz，所需要的变容二极管覆盖系数为 2fc KK =5.4 我们选用的变容二极管覆盖 系数为 ，超过要求值。 （ 2）功率放大器 由于采用甲类、乙类、甲乙类放大器达不到题目的要求，在这里为了获得一定的不失真的输出功率，并工作在大信号状态下，我们采用丙类放大器。（如图 nts第 5 页 共 11 页 电源电压 VCC = +12V,晶体管 3DG12 的主要参数为cMP=700mW, cMI=300mA，管子的饱和压降CESU0.6 V, 30, Tf 150MHz, pA 6dB， 主要技术指标：输出功率0P 100mW ,工作频率0f= 30MHz,效率 50%,负载 LR =50 。 确定放大器的工作状态 为了获得较高的效率和最大的输出功率，选取丙类放大器的工作状态为临界状态， 60c，谐振回路的最佳负载电阻pR为 3202101002)6.012(2)(PUVR C E Sccp650 集电极基波电流振幅mcI1为 650 1010022 301pmc RPI 17.54mA 集电极的电流脉冲的最大值cMI )60(11 mccM II44.86 mA 直流分量0cI为 39.054.17)60(00 cMc II 9.78 mA 直流功率 P 30 1078.912ccc IVP 117.36mW 功率放大器的总效率为 PP0 85% 计算谐振回路及耦合回路的参数 输出变压器线圈匝数比为 3.06505023 PLRRNN （取 N3 = 2,N2 = 6）集电极并联谐振回路 C=15pF，回路电感为 122620 1015103044.391)2( 1 ）（CfL 2 H nts第 6 页 共 11 页 304 NQRLNLL ， 得出 N4 = 8，取 QL= 2， N1 = N4- N2 =8 6 =2， 基极偏置电路 当加入bmU后， )()(00 eceebb RIRIV ,取 eR10 ，则 bbV-0.1V, 由于bmbbbzc U VU cos，则 bzU0.6V, bmU1.4V 取 Ce=0.01F, ZL 1 =475 = 10F, C 4 =0.01F, C 5=0.01F , L1=0.48H. 为了观察功率放大器的负载特性，将 RL取 6个值， RL1=30 R L2 =47 R L3 =51 R L4 =56 R L5 =62 R L6=75 ，回路电容 C=C2 +C3 =15 pF, 则 C3 = 5.6pF, C2 = 10 pF （ 3）压控振荡器（ VCO） 压控振荡器是在振荡电路中采用压控元件作为频率控制器件，压控元件采用变容二极管，它的电容量受到输入电压 )(tC的控制。C变化时，即引起 振荡管频率V的变化。压控振荡器是一种是一种电压 频率变换器，它的特性可以用瞬时振荡频率V与控制电压C之间的曲线来表示，如图所示，图上的中心点频率0是在没有外加控制电压的固有振荡频率，在一定范围内，V与C之间是线性关系，在线性范围内，这一线性曲线可用下列方程表示 ： )()( 0 tKt CVV 式中， KV是特性曲线的斜率，也是 VCO的增益或灵敏度， 它表示单位控制电压所引起的振角频率变化的大小。 在锁相环电路中， VCO的输出对鉴相器起作用的是它的 瞬时相位。 这个瞬时相位可由下式表示 t tCVV dttKtdtt0 00 )()( t CVV dttKt 0 )()( 压控荡器相当于一个积分器，也可称为环路中的固有积分环节。 （ 4）自动增益控制电路 当输入信号 电压变化很大时，保持接收机输出电压几乎不变。具体地说，当输入信号很弱时，接收的增益大，自动增益电路不起作用，而当输入信号很强时，接收的增益控制电路进行控制，使增益减小。这样当信号场强变化时，输出端的电压或功率几乎不变。 C R 压控振荡器 直流 放大器 检波 V0C压控振荡器曲线图 nts第 7 页 共 11 页 （ 5）锁相频率合成电路 锁相频率合成单元是提高输出频率稳定性的关键部分。目前市场上的频率合成器集成电路很多，我们选用摩托罗拉公司的 MC145151。该芯片是一块 14 位并行的码输入单模、单片锁相环频率合成器，片内含有参考振荡器，参考分频器，鉴相器，可编程分频器等部件，最大可变分频比为 16383，最高工作频率能够满足系统的设计要求。 据题目要求和方案设计，参考频率 fr 设为 80KHz，最小最大分频比按输出频率 f0 在 14MHz38MHz这个范围来确定，可采用直接分频方式，环路的可编程分频器的分频比 N 由下式计算得： N= f0 / fr 计算得最小分频比 Nmin = 175 ,最大分频比 Nmax = 475 在锁相环路中，环路滤波器的设计是十分重要的。本系统采用无源比例积分滤波器，其结构简单，性能稳定，调试方便。各个参数的计算如 下： 平均分频比 N = ( Nmin+Nmax ) / 2=325 鉴相器灵敏度 K d = VCC/4（ VCC = 5 V） 压控灵敏度 KVCO=2 f0 / V C 输出 单片机并行 14 位代码 晶体振荡器 参考分频器 压控振荡器 低通滤波器 可编程分频器 鉴相器 10 . 24 M H zC1 110 00 0P FC1CA PC2P2P L U GC1 047 0U FL1D1LEDB1R1P O T 2R5R2RE S 2R3RE S 2F-IN1N011N112PDout4N213N314LD28N415N5160V9N6170R8N718N819Fv10N920N1024RA05N1125RA16N1222RA27N1323O S C - O26Tx/Rx21O S C - IN27G N D2V C C3M C1 45 15 1-1C4CA PC3CA PVCO+5V C C+5V C CV CO 控制电压来自单片机 nts第 8 页 共 11 页 环路自然谐振角频率 102 rn f )( 211 RRNCKK V C Odn 环路阻尼系数 )(21 2 V C OdN KK NR 取 = 0.707,C1 = 0.1uF，根据上两式得 R1 = 3K ， R2 = 1.5K 为了使环路工作在最佳工作状态，在电路调试时根据需 要对 R1、 R2、和 C1值作适当的调整。 （ 6）稳定输出实现方案 为了提高系统的稳定度，采用高稳定度直流稳压电源减小电源电压的变化，并在负载和振荡器之间加了一级射极跟随器作为缓冲可减小负载的变化。 A、提高谐振回路的标准性 采用参数稳定的回路电感器和电容器，采用温度补偿法，在谐振回路中选用合适的具有不同温度系数的电感和电容，从而使因温度变化引起的电感和电容值的变化互相抵消，使回路谐振频率的变化减小。 B、增加回路总电容量，减小晶体管与谐振回路之间的耦合，均能有效减小晶体管极间电容在总电容中的比重，也有效地减 小管子和输出电阻及它们的变化量，对谐振回路的影响。 （ 7）电源电路的设计 由于整个系统既包括模拟电路又包括数字电路，为了减少相互干扰，本系统采用 -24V、 +30V、 +5V三种电压，分别对各部分供电，电路图如下 （ 6）单片机部分 本系统主要电路在于 LC 振荡电路，单片机电路主要起一个测量、显示的辅助作用。因此，单片机nts第 9 页 共 11 页 的主要功能分为：键盘、显示、频率测量、电压 Vp-p 的测量、为变容二极管提供电压以改变震荡频率等。为了方便起见我们运用了两片 89c51 芯片完成这些功能。 一片 89c51 完成键盘、显示以及频率的测量。在系统能正常工作的前提下，为了节约 I/O 口，我们采用了键盘扫描与动态显示相结合的方法。电路如下图 CS W -P BDS W -P BES W -P BFS W -P B8S W -P B9S W -P BAS W -P BBS W -P B4S W -P B5S W -P B10 0 x 710 0 X 7Q5P N P 1Q1P N P 1Q2P N P 1Q3P N P 1Q5P N P 1Q6P N P 1abfcgdeD P Y L E D g n 1234567abcdefgD6D P Y _7 -S E GabfcgdeD P Y L E D g n 1234567abcdefgD5D P Y _7 -S E GabfcgdeD P Y L E D g n 1234567abcdefgD1D P Y _7 -S E GabfcgdeD P Y L E D g n 1234567abcdefgD2D P Y _7 -S E GabfcgdeD P Y L E D g n 1234567abcdefgD3D P Y _7 -S E GabfcgdeD P Y L E D g n 1234567abcdefgD4D P Y _7 -S E GX112 M H zC220PC120PC310UA1B2C3G 2A4G 2B5G16Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y01574 L S 13 8A7B1C2D6B14LT3RB15a13b12c11d10e9f15g147447E A / V P31X119P 1. 78P 1. 67P 1. 56P 1. 45P 1. 34P 1. 23P 1. 12P 1. 01T115TO14IN T 113IN T O12RE S E T9X218P 0. 039P 0. 138P 0. 237P 0. 336P 0. 435P 0. 534P 0. 633P 0. 732P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728RD17WR16P S E N29A L E / P30T X D11RX D1080516S W -P B7S W -P B0S W -P B1S W -P B2S W -P B3S W -P BV C CV C CV C CV C CV C C测量频率的基本方法就是在一定的时间内，控制计数与门启闭，用计数器对检测信号脉冲进行计数，再把计数值根据启闭与门的定时时间转换成频率测量并显示，考虑到被测的频率过高，单片机无法测量，我们先将频率进行了 100 分频，采集分频后的信号进行测量并显示。 另一片单片机完成了测量电压峰峰值和提供变容二极管电压的功能。测量电压峰峰值我们采用了A/D 转换电路，使用的芯片为 ADC0804，为变容二极管提供电压我们采用了 D/A 转换电路，使用的芯片为 DAC0832。电路图如下 C220PC120P+10U150PX112 M H zabfcgdeD P Y L E D g n 1234567abcdefgD1D P Y _7 - S E GabfcgdeD P Y L E D g n 1234567abcdefgD2D P Y _7 - S E GabfcgdeD P Y L E D g n 1234567abcdefgD3D P Y _7 - S E GN P N 1N P N 1 N P N 110K90K47010K4. 7K X 32. 7P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728E A / V P31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039P 2. 324P 2. 223P 2. 122P 2. 021RD17ER16P S E N29A L E / P30T X D11R X D10X119X218R E S E T9I N T O12I N T 113TO14T115P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78U?89 C 5117214286LT3RBI5B I / P B O4A13B12C11D10E9F15G14U?7447D B 018D B 117D B 216D B 315D B 414D B 513D B 612D B 711CS1RD
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号