高频电子线路课程设计要点

1、高频电子线路课程设计目RC相移式振荡器院（系、部）：机电工程学院学生姓名：指导教师:2014年12月日摘要振荡器包括RC振荡器、LC振荡器等几大类型，由于LC振荡器的振荡频率反比于LC乘积的平方根，所以当要求产生低频信号时±C回路所需的电感和电容的数值将很大,致使震荡器的体积和造价增加，但是RC振荡器结构简单，启动时间短及体积小，成本低等特点，特别适用于低频信号（1HZ1MHZ因此在低频段一般都采用RC振荡器。常用的RC振荡器有RC文氏电桥震荡器和RC移相振荡器，本次设计针对RC相移式振荡器。通过查书、查相关资料、并对RC相移振荡器参数进行计算，初步熟-悉并掌握其设计方法。本电路主要

2、由电阻、电容组成的超前移相电路、移相电路和放大器三部分组成。RC相移振荡器输出频率不仅与移相元件参数有关，还与反馈电阻元件有关。关键词：RC相移电路;RC相移振荡器；振荡条件；振荡频率目录摘要错误！未定义书签。1 设计任务及要求III1.1 设计任务及技术指标III1.2 设计要求III2 方案论证III3单元电路设计34电路原理图85PCB版图96 RC相移振荡器的仿真107输出幅度、准确度、稳定度118总结119附录及参考文献12河北科技师范学院电子信息工程本科2012级高频电子线路课程设计1设计任务及要求1.1 设计任务及技术指标设计一个RC相移振荡器RC相移振荡器的主要技术指标：电源电

3、压为12V振荡频率为6.5KHZ,输出幅度为2.05V准确度为0.066,稳定度为0.036.1.2 设计要求1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案。2 .确定合理的总体方案。以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4 .组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是采用左进右出的规律摆放各电路。2方案论证不同频率的正弦波电压通过RC电路时，输出端的电压幅度和相位都与输入端不同。图一画出了简

4、单的超前相移电路。对于图一所示的RC网络来说，其在输入端加入电压vi,则在R两端得到输出电压V。由于V。相角超前于V,故称为超前相移网络，或称高通滤波网络。随着频率的改变，单节RC电路中所产生的相移在0。90。之间变化，但最大相移不超过90。，如果放大器在相当宽的频率范围内，为180。,反馈网络还必须使通过它的A某一特定频率的正弦电压再移相180。才能满足自激振荡的相位平衡条件（中榭=2n;i（n=0,123）。因此，一节RC电路最大相移不超过90。，不能满足自AF激振荡相位平衡条件。若两节RC电路最大相移虽可接近180。，但此时频率必须很低,从而容抗很大，致使输出电压接近于零，又不能满足振荡

5、的幅度平衡条件（AF=1)O所以实际上要用三节RC电路来实现移相180。，才能满足振荡条件（AF=1）。所以设计如下RC相移振荡器电路图。题目：LC选频网络振荡器第19页，总12页3单元电路设计与参数计算设电压传输系数为F,则超前电路有:F卫二R=jw3jwc厂wRCF:*'l+(wRCf住二arctanwRC采用超前移相网络组成的超前RC移相振荡器如图四，其中Rbl、成分FL、Rc和Ce构压式偏置电路，Rc为集电极负载，Ce为输出耦合电容。由于晶体管低频工作时有h feie1 -H-才 Rz.#并忽略yoe和Rb(Rb二Rbi/Rb2),则有:/ZLUU2jwCJ±U=I1

6、Y2JwCR21HieljwC品JMChieUfljwChiejwCRVjwChieEUfjwRChie-jwCRjwChie2ieI、QWC2TlieRJWRChieUfljwC压UfJWChie2jwCR+l+jwChieidJjwCR+1+jwChie+(jwC)hieRujwCRhieuf3jwCR2jwC2hieRTjwC压/;厂d.hIlfU3jwC2U2_jwCR23jwCR2jwC2hieRljwChieUf(jwC3R2hie22jwCRljwChiejwChieR(jwC2hieR3jwCR24jwCR3jwC2hjeRVjwChiejwC卞力口(jwC3R2hieuf所以

7、,hfeuHieUiR(jwCR)+6(jwCRf+3(jwCJRhie+5jwCR+4(jwC)hjeR+l+jwCh3UfJVCRhieAF.3h/厂D佗(wCR3+6j(wCR2_3(wC3R2hie+5wCR+4j(wcfhieR_j+wChie(为满足振荡的相位条件，Q)式中分母中的虚部应为零，即：6(wCRf+4(wCfhieR_1=0解之得振荡角频率：_1AVosc/只6:6+4立立R如果选择Rhe,则-(H)W0SARC.6将U式结果代入I式中，得振幅起振条件：REh9可见，组成这种振荡器的晶体管的人伦不得小于29,该振荡器的振荡频率与乘积成反比，因此要改变振荡频率，应同时改变

8、三节移相振荡电路的参数(2)直流电路分析电路中的电阻Rbl和Rb2构成T的分压式偏置电路，Rc是T集电极负载电阻，Re是T发射极电阻，T具备处于放大状态的直流电路工作条件。T工作在放大状态下，这是一个振荡器所需的。静态工作点Rb2vcc12 灯 0 域 I。3 J=1.19VRJRb2Rw*Rb2口。k产(3)正反馈电路分析如果在基本放大电路输入端外接一定频率，一定幅度的正弦信号Xa,经过基本放大电路放大和反馈网络传输后，在反馈网络的输出端得到信号Xf,如果Xf和Xa大小相等，相位相同，那么就可以不用外接信号Xa,也可以得到同样的输出，即电路产生振荡,此时有X”Xf。无论是什么类型的振荡器，必

9、须存在正反馈环节，共发射极放大器具有反相的作用，即输出信号电压与输入信号电压之间相位差为180。,如若对放大器的输出信号再移相180。后加到放大器的输入端，那么就移相了360。，这样反馈回来的信号与输入信号之间是同相的关系，就是正反馈7o这后180。的相移要靠RC移相电路来实现。电路中，电容CI和电阻RI构成第一带RC超前移相式电路，C2与R2构成第二节RC移相电路，C3和放大器输入电阻（由RblRb2和T的输入电阻并联）构成第三节RC移相电路。这三节RC移相电路对信号移相180。，加上T共发射极放大器本身的180。移相，使T集电极经三节RC移相电路后加到T基极上原信号相位与基极上原信号相位相

10、同,所以这是正反馈过程，满足相位正反馈条件。（4）振荡过程分析设振荡信号相位在T基极为正，经T倒相放大（T接成共发射极放大器，具集电极信号电压与基极信号电压相位相反）后,再加入三节RC移相电路，被移相180。，使反馈信号电压与T基级上输入信号电压同向。如下图所示符合振荡的相位条件,即三极管T移相180。，三节RC移相电路累计移相180。,这样共移相360。,成为正反馈。图四同时，T本身具有放大能力，这样又符合幅度条件，振荡器便能振荡。振荡信号是从T集电极输出，通过耦合电容C0送出振荡器。三节RC移相电路的相移量不等于180.z或大于或小于18。，这样都不能满足振荡的相位条件，也就是只有频率为f

11、。的信号才能发生振荡。在这种振荡器中，当4电路原理图图五总原理图5PCB版图图六PCB版图图七3DPCB版图6RC相移振荡器的仿真VfKII图八仿真图时间裨|通道AI诵道p触发1比例|5OOUMZ比例|1V”比例|5边沿hlJL-x位工KY位量|oY位量0电平|6V|Y/rJS两B/AIA/BjJ卜|QJ南廿I°屋二一r|类型正弦I标准|自动反一|图九波形图7输出幅度、准确度、稳定度根据仿真结果计算振荡频率的准确度和稳定度，准确度即为实际值和计算值的比值，仔细观察计算振荡波形，准确度A二实际理想=（邑沁4.HZ=0.102,准确度理想5.9kB二实际中国畀£=6小HZ=0.

12、066计算稳定度时，选取两个时刻分别计算振荡频率理想6.1k并计算差值从而计算稳定度，为了精确，应该选取尽量长的时间段来进行计算，稳定度C=0.102-0.0660.036.输出幅度可由图只比例为lv/Div,峰-峰值为4,1V,则输出幅度为2.05Vo8总结在做这个设计之前，我首先查阅了大量资料，了解了RC相移振荡器的基本模型，及公式算法。通过这次课程设计，加强了动手、思考和解决问题的能力。在整个课程设计过程中，通过实际的操作，调试，对RC相移振荡器有了更深入的了解。该RC相移振荡器是用一个放大器和移相反馈网络组成的，如果放大器在相当宽的频率范围内的相角为180度，反馈网络还必须使它通过它的

13、某一特定频率的正弦电压再移相180度，才能满足自激振荡的相位平衡条件，一节RC相移电路最大相移不超过90度，不能满足相位平衡条件，两节RC电路最大相移虽可接近180度，但是此时的频率必须很低，从而容抗很大，致使输出电压接近于0V,又不能满足自激振荡的幅度平衡条件，所以至少要用三节RC电路来实现180度的相移来满足振荡条件。实践是对课本上知识的巩固，通过实践我们加深了对知识的理解。另外，通过在网上查阅资料，发现了自身的不足，了解到自身的水平十分有限，需要学习的地方还很多，有很多知识需要自己去拓展，同时也需要更多的实践来完善我们对知识的理解。从理论到实践，在整整5天的日子里，遇到了一些困难和问题，都需要自己去解决，但是可以学到很多很多的的东西，这些东西都是课本所不能学到的，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。附录及参考文献参考文献1高频电子线路主编：张肃文2高频电子线路主编：胡宴如3高频电子线路主编：莫怀忠出版社：高等教育出版社出版社：高等教育出版社出版社：化学工业出版社2004年第四版317页323页2004年第二版79页82页2002年87