高频正弦波振荡器的设计

1、福建农林大学东方学院课程设计报告课程名称：数字信号处理课程设计课程设计题目：高频正弦波振荡器设计与仿真姓 名：系：计算机系专 业：电子信息工程年 级：学 号：指导教师：职 称：2015年 12月 30日高频正弦波振荡器的设计目录目录1摘要：2一、设计要求3二、总体方案设计3三、工作原理说明31、振荡器概念32、静态工作点的确定43、振荡器的起振检查44、高频功率放大器55、电路设计原理框图如图1所示。5四、电路设计61、正弦波振荡器的设计62、高频功率放大器的设计9五、性能的测试111振荡器振荡频率为2MHz112振荡器振荡频率为4MHz113高频功率放大器电路124输出功率13六、结论、性价

2、比13七、课设体会及合理化建议14八、参考文献14摘要：本次课程设计通过对课本知识的运用，简单介绍了高频正弦波振荡器的设计方法，主要应用LC振荡电路产生正弦波，再经高频功率放大器进行功率放大，并用仿真软件进行仿真，以及对其性能进行测试，经过反复的调试最终得到满足课题要求的电路。关键词：正弦波；振荡器；高频功率放大器。一、设计要求设计要求：1. 选择合适的高频正弦波振荡器形式；2. 从理论上分析振荡器的各个参数及起振条件；3. 设计高频振荡器，选取电路各元件参数，使其满足起振条件及振幅条件。主要技术指标：电源电压12V，工作频率2M-4MHz，输出电压1V，频率稳定度较高。二、总体方案设计 该课

3、程设计主要涉及了振荡器的相关内容还有高频功率放大器的内容，正弦波振荡器非常具有实用价值，通过该课题的研究，可以加深对振荡器以及丙类高频功率放大器的了解。三、工作原理说明1、振荡器概念 振荡器主要分为RC，LC振荡器和晶体振荡器。其中电容器和电感器组成的LC回路，通过电场能和磁场能的相互转换产程自由振荡。要维持振荡还要有具有正反馈的放大电路，LC振荡器又分为变压器耦合式和三点式振荡器，现在很多应用石英晶体的石英晶体振荡器 ，还有用集成运放组成的LC振荡器。 振荡器的作用主要是将直流电变交流电.它有很多用途.在无线电广播和通信设备中产生电磁波.在微机中产生时钟信号.在稳压电路中产生高频交流电.。

4、题目要求产生高频正弦波，所以选用电容三点式电路，进一步考虑从而选用并联改进型电容三点式振荡器（西勒电路），因为它具有输出波形不易失真，作为可变振荡器使用非常方便，而且幅度平稳，频率稳定性高，最高振荡频率可达百兆至千兆等特点。2、 静态工作点的确定静态工作点的确定直接影响着电路的工作状态和振荡波形的好坏。由于振荡幅度稳定下来后，电路必然工作到非线性区，也就是说，可能进入截止区，也可能进入饱和区，静态工作点偏高，易进入饱和区实践证明：当晶体管进入饱和区后，晶体管的输出阻抗将急剧下降(由原来的线性工作区几十千欧或几百千欧下降为几百欧姆)，使谐振回路Q值大为降低，不仅使振荡波形严重失真，而且频率稳定度

5、大为降低，甚至停振，为了避免上述情况发生，一般小功率振荡器将静态工作点设计得远离饱合区而靠近截止区，所以，c取14mA之间(可调整风确定)。3、振荡器的起振检查(1)用三用表检查由于本振荡电路采用基极自给偏置，起始工作点在晶体管的放大区，故发射极应有正向偏置，接通电源后，调节电位器R ，使振荡管的静态电流lco=(14)nlA(可用测发射极电压Ve来得知，Ico的大小)若 VbVe1，振幅增大，如果AB1。要使振幅不继续增大而趋于稳定，必须使电路的AB值随振幅的增大而减小，自动调整到AB=1。与此相反，当电路中出现减幅现象时，必定满足在该振幅条件下的AB1。要使振幅不继续减小下去，必须使电路的

6、AB值能随振幅的减小而增大，自动调整到AB=1。这就是说，欲使振荡器的振幅在发生某种变化时能自动趋于稳定，电路的反馈系数AB应具有下述特性：振幅变化使AB值随之变化，AB变化再次造成的振幅变化应与原振幅变化相反。如果用数学式子表示既=负值写成偏导数的形式为2、高频功率放大器的设计 高频功率放大器电路如图3所示。图3 高频功率放大器电路图（1）、确定放大器的工作状态图中的作用是得到基极偏压，是直流供电电源的高频旁路电容，用来使有用信号在供电电源两端产生的电压忽略不计。为了获得较高的效率和最大的输出功率，选丙类放大器的工作状态为临界状态，所以，。集电极输出功率；所以谐振电阻；集电极基波电流振幅；集

7、电极电流脉冲最大值；直流分量；直流功率；总效率；计算线圈砸数比 所以根据上面所得数据选择可调式耦合线圈，把初级线圈电感设置为10uH，通过调节初级回路中的电容值以到达谐振频率，并且设置初级与次级线圈匝数比为1.47:1。五、性能的测试1振荡器振荡频率为2MHz 正弦波振荡器的电路图4所示，振荡器振荡频率为2MHz时的示波器图形和频率计示数如图5所示。图4 正弦波振荡器电路图图5 示波器和频率计示数因为仪器本身原因和计算的误差，所以调节可变电容不能准确使谐振频率达到4MHz。2振荡器振荡频率为4MHz 同理可得振荡器振荡频率为4MHz时的示波器图形和频率计示数。因为仪器本身原因和计算的误差，所以

8、调节可变电容不能准确使谐振频率达到4MHz。3高频功率放大器电路如图7所示，当高频功率放大器的输入信号是振荡器输出4MHz的正弦波时，通过调节的大小，使LC回路达到谐振状态，此时的电极输出波形如图8所示。 图7 高频功率放大器电路4输出功率 测量高频功率放大器耦合输出电压为182 根据公式 所以 满足任务要求。六、结论、性价比经过对该课题的通过该实验电路最后得到振荡器谐振频率范围f0=24MHz并且是可调的， 高频功率放大器输出功率P500mW，效率70%。这次设计的电路，主要由正弦波振荡器和高频功率放大器两部分构成。用到了许多以前所学的和本学期所学习的知识，综合性比较强。由于实验仪器等原因，

9、造成实验结果存在一定误差，但通过对比课程设计的要求，本次课程设计基本上达到了任务要求。七、课设体会及合理化建议通信基本电路是上学期学的课程，由于时隔两个多月，期间又没有好好复习教材，在这次课程设计的过程中遇到了不少问题，首先就是对教材中提到的相关元件的概念、作用、以及参数等记得不是太清楚，在做本次课程设计之前，我又重新翻看教材，巩固了以前所学的大部分电路基础和模拟电子线路方面的知识。在设计过程中，遇到了很多不懂得知识，通过请同学帮忙以及上网搜索，最终完成了本次课程设计。由于对仿真软件不太了解，缺乏操作技能，在仿真过程中也遇到了很大的问题，比如在开始使用仿真软件时找不到设计相关元器件等。本次课程设计对我专业知识的运用进行了全方面的考核与检测，经过本次课设认识到了自身的不足，同时更加强了学习专业知识的决心，以及对以后从事电子方面的信心。八、参考文献1. 谢沅清,邓钢.通信电子线路. M北京:电子工业出版社,2007年