晶体振荡器的设计

1、1. 课程设计的目的32. 课程设计的内容33. 课程设计原理3-4. 课程设计的步骤或计算55.课程设计的结果与结论11166.参考文献飞设计的目的设计一个晶振频率为20MHz，输出信号幅度5V （峰-峰值），可调的晶体振荡器二、设计的内容本次课程设计要求振荡器的输出频率为 20Mhz，属于高频范围。所以选择 LC振荡 器作为参考对象，再考虑输出频率和振幅的稳定性，最终选择了克拉泼振荡器。通过 ORCAD的设计与仿真，Protel绘制PCB版图，得到了与理论值比较相近的结果，这表明 电路的原理设计是比较成功的，本次课程设计也是比较成功的。三、设计原理1 .振荡器的概述在电子线路中，除了要有对

2、各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有在没有激励 信号的情况下产生周期性振荡信号的电子线路，这种电子线路就是振荡器。振荡器是一种能量转换器，它不需要外部激励就能自动地将直流电源共给的功率转换 为制定频率和振幅的交流信号功率输出。振荡器一般由晶体管等有源器件和某种具有选频 能力的无源网络组成。振荡器的种类很多，根据工作原理可分为反馈型振荡器和负阻型振荡器，根据所产生 的波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器；根据选频网络可分为LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等。2 .振荡器的振荡条件反馈型振荡器的原理框图如下：%)UXs)放大器KG)反馈网络%)图1.1反馈型振荡器的原理框图如图1，放大器的

3、电压放大倍数为压放大倍数Ku(s)的表达式为1:Ku(s)=曲Us(s)K(s)，反馈网络的电压反馈系数为(1 1)F(s)，则闭环电K(s)=Uo(s)F(s)=U i(s)Uo(s)(1 2)(1 3)Ui(s)=U s(s)+ U i(s)(1 4)Ku(s)=他=31 K(s)F(s) 1 T(s)(1 5)其中 T(s)=K(s)F(s)=U i(s)Unsy(1 6)称为反馈系统的环路增益。用 s=j带入就得到稳态下的传输系数和环路增益。由式(1 5)可知，若在某一频率=1上T(j )，Ku(j )将趋近于无穷大，这表明即使没有外加信号，也可以维持振荡输出。因此自激振荡的条件就是环

4、路增益为1,即T(j )=K(j)F(j)=1(1 7)通常称为振荡器的平衡条件。由式(1 6)还可知|T(j )|1，|Ui(j )|Ui (j)|,形成增幅振荡|T(j )|1稳定条件：振幅稳定条件：|ui=UiA 0UiK相位稳定条件I . ap 二 1.94 Ta ns =10 JOE -0關OKS畧T 询尸 3Qa CQE-OGIOCS mi龟鱼生規Jll抚 曰二貳时 G入上11*屮曲人3日bch De-im; jSCHMA7C1-；(fc|图4.4克拉泼振荡器的频域输出波形从上图我们可以看处输出的信号中，信号主要集中在10Mhz之间，谐波成分几乎为零,I 1这和通过公式i=lC3计

5、算出的理论值是很接近的，所以仿真是比较成功的。3.PCB版图的绘制利用protel软件，先画出电路原理图，经过电器规则检查无误后，生成PCB版图,然后经过自动布线，生成如下的 PCB:hz土卜.Re IKC330plTNPN QIZ*UDD y ci Ri 10uH100pF56K L匚二（g亘$丈 lOOpF 24K$CT InF图4.5克拉泼振荡器的PCB版图4.收获、体会和建议为期两周的课程设计结束了，通过这次设计让我更好的掌握了常用元件的识别和测试;熟悉了元件的结构及掌握了各元件的工作原理和其具体的使用方法。更加深刻地理解课本 知识。在此次做课程设计的过程中，我深深地感受到了自己所学到

6、知识的有限和自身的 不足，以及理论和实践的巨大差距。另外通过课设我更进一步地熟悉了晶体管的应用，巩固了模数电和电路方面的知识，起到了温故知新的作用，此外我还学会了两种电路设计与仿真软件ORCAD和Protel的使用，这真是一大收获。最重要的是：在这次课程设计中，我对两种电路设计软件ORCAD和Protel的使用经历了从陌生到熟悉的过程，在这个过程中，通过自己的摸索和与同学们的交流，我攻克 了许多难题一步一步地学会了两种软件的使用，这让我深刻体会了独立思考和与人合作的 重要性，在以后的学习工作中必须要加强这两种能力。六、参考文献1 曾兴雯等，高频电路原理与分析西安电子科技大学出版社，2004.012 康华光，电子技术基础模拟部分高等教育出版社,2006.0120023 张肃文，高频电子线路M.高等教育出版社，2007.114 贾新章等，电子电路CAD技术-基于OrCAD9