电子线路课程设计,小功率调幅发射机

1、精选文档电子线路课程设计总 结 报 告同学姓名： 学 号： 专 业：电子信息工程 班 级： 电子111 报告成果： 评阅时间： 老师签字： 河北工业高校信息学院2014年2月24日2014年3月7日课题名称：小功率调幅放射机的设计 内容摘要：本次课程设计实现小功率放射机的理论设计，本文介绍了设计的理论和步骤。依据设计指标、要求和可行性，选择适合设计方案，并对设计方案进行必要的论证。设计具体包括以下几个步骤：一般性理论设计、具体电路的选择、依据指标选定合适器件并计算具体的器件参数、用multisim进行设计的仿真、依据仿真结果检验设计指标并进行调整。小功率调幅放射级主要包括四个单元电路：载波发生

2、电路、低频调制信号发生器、调制电路、高频放大电路。先完成各单元电路设计及仿真，然后将各单元连接进行调试仿真完成设计指标的要求。最终对整个设计消灭的问题，和心得体会进行总结。关键字：调幅放射机、理论设计、multisim仿真一、设计内容及要求1.确定小功率调幅放射机的设计方案，依据设计指标对既定方案进行理论设计分析，并给出各单元电路的理论设计方法和有用电路设计细节，其中包括元器件的具体选择、参数调整。2.利用multisim仿真软件，对设计电路进行仿真和分析，依据设计指标对电路参数进行调整直至满足设计要求。3.小功率调幅放射机设计的技术指标：载波频率,输出功率，负载阻抗，输出信号带宽，单音调幅系

3、数，平均调幅系数，放射效率。二、方案选择及系统框图1.设计方案概述和系统框图：放射机的主要作用是完成有用的低频信号对高频信号的调制，并通过天线向外辐射携带有有用信号、具有肯定带宽和满足功率要求的已调信号。调幅放射机主要包括三个部分:载波发生器（主振级）、音频部分和调制电路。此外本系统照旧用到了射随器（缓冲级）以满足隔离条件，用放大器以满足载波电压和末级放射功率的要求。对于实现相同功能的单元电路，实现方法不唯一：载波发生器可以利用克拉泼电路、西勒电路、晶体振荡电路等；音频部分可以使用集成运放电路、三极管低频放大电路；AM调制部分可以使用高电平调制（三极管集电极调幅电路等）、低电平调制（乘法器）两

4、种不同方法。无论各单元电路使用何种方法，小功率调幅放射机的系统框图大同小异，如下图所示：振荡器器射随器器调制信号高频功放振幅调制高频放大小功率调幅放射机主要有四部分组成:载波发生器（振荡器）、音频信号、调制电路（乘法器）和高频功放电路。乘法器用MC1496以实现低电平调制，由于其输出功率较小，在放射之前需要功率放大，为防止放大级对之前的电路造成影响，乘法器输出的一般调幅波先经过缓冲级。2.各单元电路具体方案选择：a) 振荡器：振荡器就是高频载波发生器，本次课程设计选用的载波频率为10MHz。电容三点式振荡器的输出波形比电感三点式振荡器的输出波形好。这是由于电容三点式振荡器中，反馈是由电容产生的

5、，高次谐波在电容上产生的反馈压降较小，输出中高频谐波小；改进型电容三点式（Clapp）电路具有更高的频稳性，这是由于电容三点式的不稳定性主要来自三极管极间电容影响，增大和同时减小可同时满足振荡频率和频稳度的要求；使用晶体振荡器有更高的频率稳定性。考虑到multisim仿真的可行性，故振荡器选择Clapp电路。b) 射随器：其作用是避开高频放大电路对振荡电路的振荡频率和频稳性造成影响，接受射随器。b) 高频放大：获得较高的载波电压以满足振幅调制的要求，接受甲类高频放大电路。c) 振幅调制：该单元实现将音频信号加载到载波上以调幅波形式发送出去，有高电平调制和低电平调制两种方法。高电平调制优点的是可

6、以不必使用效率较低的线性功率放大器，可提高整机效率，另外其输出功率足够大有时可直接向外发送，缺点是调制线性度差；低电平调制的优点是调制线性好，缺点是输出功率小，必需使用高频功率放大器才能达到放射功率的要求。此次涉及对调制线性度要求不高，为使电路简化，选择高电平调制集电极调幅电路。d) 功率放大电路：为获得较大的放射功率和效率，末级功放接受丙类谐振功放，又为使丙类功放获得较大的激励功率，在丙类功放之前加宽带放大器。因此高频放大电路由宽带放大器和丙类谐振功放两级电路组成。三、单元电路设计、参数计算和器件选择 1.振荡器设计器设计：本单元接受改进型电容三点式克拉泼电路，以产生Vcc=12V，fo=6

7、MHz的高频载波，设计电路图，如下所示： 首先要设置静态工作点，依据2SC2786的参数设置各直流电阻的参数如图所示，设计要求满足振荡器的起振条件和平衡条件。 取C3=120pF，C4=470pF，相当于在基极和放射极之间并接大电容，其作用是减轻温度变化引起放射结电容变化造成对振荡频率稳定性的影响。电容电感参数计算： ， ，取C5=23pF，则L1=取C1=C2=0.01uH，为高频旁路电容，C13为高频耦合电容，具有隔直流同时将振荡器的输出电压作为输入信号加到下一级电路。仿真输出电压幅值Vp-p=3V，输出频率，满足设计要求。仿真波形如图所示： 图1.3 振荡器输出波形 1 图 振荡器输出信

8、号频率 2.射随器的设计：缓冲级接成射随器，以满足隔离条件。高频沟通通路为共集极组态，由于其沟通输入阻抗很大,输出阻抗很小，从而起到缓冲作用已达到隔离效果，避开后级放大电路对振荡器的振荡频率造成影响，影响振荡器频率和稳定性。图 射随器原理图首先设置静态工作点：取，解得、，为了便于调整本级的输出电压，接受30k固定电阻并接30k滑动变阻器。考虑到值，且由和分压得到，取。由仿真结果可得幅值Vp-p=2V，幅值比输入略有降低但满足要求。 图 射随器输出波形图 图 射随器输出载波的频率 3.高频放大器的设计：次级为高频放大电路，以便获得较高的电压满足下一级集电极高电平调制的条件，三极管工作在放大状态，

9、设置静态工作点与上一个单元电路类似，放大电路的放大电压在由集电极耦合输出。下一级的输入电压作为本级电路的负载。变压器接受1:1的高频变压器； C7为高频耦合电容为10pF； C8为高频旁路电容，取0.01uF； R12为放射级链接的51小电阻，以避开发生寄生振荡；图 高频功率放大器通过调整前一级射级跟随器滑动变阻器的分压值，最终通过高频放大器输出的载波的幅值有所不同，下图中左为最大值Vp-p=10V，右图为较小值为0.8V，调整滑动变阻器得到输出电压在0.8V10V之间变化的电压，可以满足下一级集电极调幅电压的要求。放大级输出电压： 图 幅值最大值Vp-p=10V 图 幅值较小值Vp-p=0.

10、8V 4.调幅电路的设计：图 集电极调幅电路接受集电极高电平调幅，三极管工作在丙类状态过压状态。基极偏置接受自给偏压，由R16，R18和C10组成，各参数如图所示以保证其工作在丙类状态。调制低频信号由信号源直接加入取。输出接受谐振回路，因集电极电流为余弦尖脉冲，为得到不失真的波形，集电极负载接受LC并联谐振回路，滤出所需频率得到不失真的波形，滤波网络的中心频率为调幅波载波频率。谐振回路电感接受变压器，变压器的初级回路电感量和电容C11谐振，电容值和变压器的初级线圈的电感满足：。取C11=11pF，则变压器的初级线圈电感量L=23uH。对调幅电路进行波特图的测试，以验证集电极谐振回路的频率特性，

11、由波特图看到谐振回路的中心频率为10M，则该谐振滤波网络满足要求。图 集电极调幅电路的波特图负载上输出的调幅波的波形：图 集电极调幅波输出四、整体电路设计及工作原理将各单元电路连接在一起，组成集电极调制电路，即小功率调幅放射机。该电路由四个单元电路组成：振荡级接受克拉泼电路，只要该单元电路满足起振条件、稳定条件则可产生固定频率的正弦波，LC谐振回路的谐振频率为10MHz，则其产生肯定幅值的载波电压；缓冲级接受射随器以满足隔离条件；高频放大放大载波幅值以满足调制的要求；调制电路为集电极调制以产生一般调幅波。天线用50电阻代替，在实际设计时可将50电阻用相应阻抗的天线代替完成放射任务。5、 系统元

12、器件清单器件器件参数器件器件参数器件器件参数器件器件参数C10.01µFC10150pFR22kR11390C20.01µFC1111pFR347kR1251C3120pFC1220pFR46.8kR1310C4470pFL112µHR53kR1450C523pFQ12SC2786R630kR155kC65pFQ22SC2786R730kR165.0kC710pFQ32SC2786R8(RP)30kR172kC80.01µFQ42N2222AR910k变压器T1C90.01µFR147kR1010k变压器T2六、电路设计总结电路设计首先要对所设

13、计电子系统的功能和性能参数有一个整体的把握，然后将任务分解画出系统框图，进而利用所学学问对各单元电路进行具体的设计。只有亲自实践，进行具体的电路设计，才会发觉问题，例如：三极管射随器、放大器的静态工作点参数设定时具体参数的设置；振荡器直流通路的设计，要同时考虑起振条件、稳定条件等，因此在具体参数计算时会遇到麻烦。任何问题都有解决的方法，在电路设计时可以查阅资料把问题归类并进行具体化，从而找到解决的方法。电路设计有时依据阅历值进行设计，例如高频功率管值不固定，一般取2030。只有不断的将理论应用于实际，进行实际的电路设计才能巩固学问，达到学以致用的效果。七、参考文献1.最新通用晶体三极管置换手册

14、，本书编书组编，机械工业出版社2.高频电子线路试验与课程设计，杨翠娥主编，哈尔滨工程高校出版社3.高频电路设计与制作，何中庸译，科学出版社4.模拟电子线路，谢沅清主编，成都电子科大5.高频电子线路第三版，张肃文主编，高教出版社6.高频电子线路辅导，曾兴雯 陈健 刘乃安主编，西安电子科大出版社八、收获、体会1.对小电子系统设计步骤有了更深的理解，巩固了高频学问通过本次课程设计我建立小功率放射机的整机概念，了解放射机整机各单元电路之间的关系及相互影响，能正确设计、计算放射机的各个单元电路：主振级、激励级、输出级、调制级、输出匹配网络及音频放大器。初步把握小型调幅波放射机的调整及测试方法。在设计电路

15、时，要首先将总体电路分成若干个不子模块，使每个模块有各自的不同的任务；再对各相对简洁的子模块进行单独设计；最终将各个子电路组合在一起完成整个电路。这样做法分工明确，层次清楚，使设计者能更宏观的把握设计的总体步骤 。而且设计单独的子电路降低了工作难度，使设计工作更有条理性。在检查电路时，也可依据各种状况分析是哪个子系统出了问题，再单独检查该出问题系统，可以提高检查的效率。增加了用protel绘制原理图的力量，对画图的步骤和方法进行了复习巩固。2.明白理论联系实际的重要性在设计过程中，深刻明白了只动脑和动手做之间的天壤之别。原本设想的很完善的东西一动手做起来就困难重重，各种想象不到的困难都消灭在眼

16、前。生疏到只有动手做才能发觉问题，遇到问题不能只空想要动手实践，从实际中发觉问题。回顾整个漫长简单的设计过程，急躁毅力和恒心是不行少的。而以后我必将面对更多更加简单的设计工作，此次设计过程对我的各个方面都有了很多乐观的影响，使我做事情更加细心有急躁。这次设计过程啊让我生疏到了只有付出才能有收获，看着做完的电路图，让我感到以往的付出都是值得的。只要耕耘就会有收获。我收获的不仅仅是完成了一次任务，更重要的是让我更清楚的生疏了自己的不足，熬炼了自己的力量。3.要勤思考，多动手通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的力量。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和用multis

17、im进行仿真，以前对学问的了解仅限于理论学问，而且是有的能够理睬，有的却保持是懂非懂的状态。对于器件就不知道有什么用途，也就更加难以理解。但这一周之后，我对电子技术有了更深的理解，知道了自己的不足，同时也明白了所学学问的重要性，培育了自己对课程学习的爱好。报告成果： 评阅时间： 老师签字： 实 验 报 告班级： 电子111 姓名： 学号： 同组人： 课程名称：电子线路课程设计 试验室： 第一试验室 试验时间： 2014年3月3日7日 试验项目名称：小功率调幅放射机的安装与调试一、试验目的：1. 通过此次小功率调幅放射机的安装调试，把握非线性电子线路的设计思路和方法。2. 把握非线性电子线路的特

18、点、性能参数及二者之间的内在联系；依据设计要求、系统性能指标学会在具体电路中合理地选择电子器件。3. 提高电子线路的设计、仿真、装配、调整和测试力量，培育独立分析、综合解决问题的力量。学会电子线路的相关仿真软件进行帮助设计。4. 提高文档整理力量，对设计过程中消灭的问题进行总结形成标准化文档。二、试验内容：1. 生疏试验电路原理，生疏并测试电路元件参数。2. 生疏印刷版与电路、元件的对应关系3. 电路焊接、调试、测试、并记录参数、对调幅放射机的各性能指标进行验证。4. 整理并总结试验结果。三、试验原理：音频信号号高频功放放1. 系统框图及整体设计振荡器器射随器器宽带放大缓冲级乘法器 图 小功率

19、条幅放射机系统框图小功率调幅放射机主要有四部分组成:载波发生器（振荡器）、音频信号、调制电路（乘法器）和高频功放电路。乘法器用MC1496以实现低电平调制，由于其输出功率较小，在放射之前需要功率放大，为防止放大级对之前的电路造成影响，乘法器输出的一般调幅波先经过缓冲级。小功率调幅放射机设计的技术指标：载波频率, 输出功率，负载阻抗， 输出信号带宽，单音调幅系数， 平均调幅系数，放射效率， 调制信号的F=1KHz。图 小功率调幅放射机电路图图 小功率调幅放射机PCB图2.各单元电路原理图a) 载波发生器接受晶体接成并联型晶体振荡器，其稳定性比LC振荡器高一个数量级，振荡频率等于晶振的固有频率。调

20、整RP0可以使振荡器满足起振条件。后一级为缓冲器，晶体三极管接成共集组态放大器，以满足隔离条件。b) 音频信号发生器低频信号可以通过J2加入电路，亦可以通过图中U1A组成的RC文氏桥路振荡产生。振荡频率由图中R12、R13，C8、C9打算，振荡频率。D1、D2和R11组成电桥的一个臂，起稳定振幅的作用，调整R11可以得到波形失真较小，且工作稳定的波形。R9是为克服二极管的死区而设计。U1B接成同向放大器，调整RP4可以转变放大器的放大倍数，输出在肯定范围可调的电压，以满足下一级调制的需求。c) 乘法器调制电路理论上只有当乘法器1、10引脚输入电压幅值小于等于26mV时才是抱负的乘法器，否则会会

21、消灭杂波：高频重量。由于本电路为改进型差分对管平衡调制器， 电压得到扩展，只要可满足相乘条件。d) 高频放大电路 T3组成构成射随器，以增加其负载力量；T4为高频宽带放大器，以使后级丙类功放电路获得较大的激励电压；T5构成丙类谐振功率放大器，其负载接受谐振回路，谐振回路具有选频和阻抗匹配的作用；其负载为75电阻，亦可用阻抗为75的天线代替。功率放大电路部分前一级高频磁环为24:8，后一级的磁环为9:5。四、试验器材（设备、元器件、软件工具、平台）：1.双踪示波器 2.数字万用表 3.电烙铁及支架 、镊子、螺丝刀、焊锡、偏口钳、尖口钳 4.直流稳压电源 5.元器件清单名称参数数量名称参数数量名称

22、参数数量电阻1/4W10110K3二极管IN4148251450K1三极管805011001500K1901841501瓷片电容100pF1IC座8P15102150pF114P11K7300pF1端子2P-2.541套3.9K222pF23P-5.0813K20.01uF8集成电路MC149616.8K10.005uF2漆包线0.31mm16K20.022uF2LM358210K100.1uF4高频磁环18mm2150K1电解电容10uF3电阻1W501电感56uH2可调电容530pF1电位器1K1晶振6MHz1 五、试验步骤：1.生疏焊接电路原理图，明白各单元电路的原理，见“三、试验原理”

23、部分内容。2.依据元件清单核对元器件。3. 焊接电路：从较小、较矮的元件开头焊接，然后再焊接较大的、较高的元件；逐级进行焊接，而且每一级焊接完毕检查无误后马上测试该级的波形图及相关的参数是否在正确的范围之内，若有则准时修改电路图，以确保电路整体在正常的工作状态。焊点要呈光亮的锥形，焊好后逐级检查，避开虚接和短接及元器件的错误焊接。4.调试电路：分别调试各单元电路，然后将各单元电路连接再进行调整。a) 振荡级调试：接入电源，断开JP1，调整RP0在测试点可观看到不是真的波形，调整RP1，RP2在JP1处可得到不是真的，幅值在10mV1V可调的电压则满足要求，最终将电压定格在幅值50mV。b) 音

24、频级调试：调整R11直到在JP6处得到幅值可调不是真的低频信号，调整RP4将JP2处的电压调整稳定子50mV为止，最终得到稳定的波形。c) 乘法器调试：接上JP1，JP2，在乘法器输出观测输出波形，调整振荡级、音频电路以及乘法器输入的直流电压，直到乘法器的输出为一般调幅波为止。d) 放大级调试：连接JP3，调整各级电路，最终在Tr1上得到幅值为5V的一般调幅波，调整可变电容使得丙类谐振功放谐振，在负载端得到失真最小调幅度的一般调幅波为止。六、试验数据及结果分析：1.振荡电路输出波形对JP1进行测试，得出主振荡电路最终输出的经放大了的振荡信号，作为载波信号,如下图： 图 载波的频率为f=6MHz

25、，Vpp=140mv 2.音频放大电路输出波形连接JP6，对JP2进行测试，得出音频放大电路最终输出的音频信号，作为调制信号,因输出幅值较小，故输出波形略微有些失真，如下图所示：图 音频信号 Vpp=220mv 3.乘法器电路输出波形的测量连接JP1、JP2、JP6，可以分别通过调整RP2、RP4来转变载波与调制信号的幅值，使其能正确调幅；然后用示波器测试Jp3端口，输出为一般调幅波，如下图：图 调幅电路输出波形的测量4.功率放大电路输出波形连接JP1、JP2、JP3、JP6，用示波器测试JP4端口，输出为经过功率放大后的信号，如下图：输出波形的幅值约为3V，较设计值5V较小。图 宽带放大器的

26、输出5.负载处输出波形连接JP1、JP2、JP3、JP4、JP5、JP6，用示波器测试负载RL处，因乘法器的输如波形较大，其输出的一般调幅波存在高频无用重量造成失真，由于其没有加滤波器或者丙类谐振网络谐振特性不抱负，导致负载端波形失真，可以满足放射要求，但是功率较小且存在杂音。如下图所示：图 负载端的波形七、试验结论：经过原理图生疏、清点元器件、焊接、调试、发觉故障排解问题的小功率调幅放射机的安装调试过程，最终在末级负载得到有较小失真的调幅波形，与理论设计相符合。只有不断的论证，并且将正确的理论具体化，才能得到正确的设计。在安装调试过程中消灭了故障，只要分析缘由和急躁调试一般问题都可以得到解决。总之，本次课程设计在肯定程度上完成了设计要求，但输出波形不够抱负，电压的幅值不够。动手实践的过程中，才会发觉问题，将理论应用于实际，才能真正达到学以致用的效果。八、思考题：1.乘法器输出产生过调的缘由及解决方法？振荡级、缓冲级、话语放大级以及调制级联调时，往往会消灭过调现象。产生的缘由可能是经射级跟随器输出的本振电压v0偏小或者是话音放大级输出的调制电压v过大。可以调整RP2使v0=10015