射頻頻率源的綜合設(shè)計(jì)論文

1、頻率源設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（論文）題 目：基于電路基礎(chǔ)的頻率源設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)學(xué) 院：機(jī)電學(xué)院專 業(yè)：武器系統(tǒng)與工程 專業(yè)班級(jí)：02131201 學(xué) 號(hào)：1120120238 學(xué)生姓名：陳漢 指導(dǎo)教師：孔昭德 起止時(shí)間：2014.9.292015.1.19設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：機(jī)電學(xué)院學(xué)號(hào)1120120238姓名陳漢專業(yè)班級(jí)02131201設(shè)計(jì)（論文）題目基于電路基礎(chǔ)的頻率源設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的及意義 通過復(fù)習(xí)三極管放大電路的基礎(chǔ)知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上了解了自激振蕩電路的原理。再通過自己分析計(jì)算，掌握了設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單頻率源的完整方法。親自焊接電路板也鍛煉了動(dòng)手操作能力。理論與實(shí)踐的結(jié)合也讓我認(rèn)識(shí)到了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度對(duì)

2、于從事科研工作的重要性。最后幾周的電路組裝和調(diào)試也讓我積累了一些實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，極大鍛煉了分析和解決實(shí)際電路問題的能力，這一切對(duì)我來說都是從無到有，收獲很大。設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)晶體三極管振蕩電路設(shè)計(jì)要求：輸出頻率在10MHZ-30MHZ之間輸出為正弦振蕩波形，輸出電壓峰峰值輸出波形的頻穩(wěn)度要求在之間目錄 摘要.1 基本原理簡(jiǎn)介. 1 自激振蕩原理.1 自激振蕩的建立和形成.4 RC串并聯(lián)式正弦振蕩器.5 實(shí)際工作敘述.7 數(shù)據(jù)收集.10 心得體會(huì).12 摘要 本文通過正弦信號(hào)發(fā)生器的基本原理介紹，實(shí)際工作過程的分步介紹（方案選擇，電路類型，原理框圖，選擇器件，設(shè)計(jì)計(jì)算，電路原理圖，安裝調(diào)試等）以

3、及數(shù)據(jù)收集和心得體會(huì)，全面展示了自己在孔老師的基于電路基礎(chǔ)的頻率源設(shè)計(jì)這一實(shí)驗(yàn)課中的實(shí)踐成果以及感悟。實(shí)驗(yàn)基本原理簡(jiǎn)介 由于輸出的是最簡(jiǎn)單的正弦波，再此只對(duì)正弦波振蕩電路的原理做出簡(jiǎn)介。不需要外加激勵(lì)信號(hào)，電路就能產(chǎn)生輸出信號(hào)的電路稱為信號(hào)發(fā)生電路或波形振蕩器。其中能產(chǎn)生正弦波輸出信號(hào)的電路稱為正弦波發(fā)生電路或正弦振蕩器。一、自激振蕩原理 信號(hào)發(fā)生電路能產(chǎn)生各種波形的輸出信號(hào)，都是基于自激振蕩原理。自激振蕩原理的方框圖如圖1所示： 圖1（X為電量：電壓或電流） 它是由基本放大器A和正反饋網(wǎng)絡(luò)F組成的閉合正反饋環(huán)路。 A和F分別為基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)的正向傳輸函數(shù)，即： +圖1中的 為相加器，因

4、此圖1的輸出：由于自激振蕩是一種沒有輸入（ ）,仍有一定大小輸出（ 非零值）的電路，因此，由式（3）必須有： 即：1、 自激振蕩器是由放大器A和反饋網(wǎng)絡(luò)F組成的閉合環(huán)路，其 能形成自激振蕩須滿足： 相位條件是產(chǎn)生自激振蕩的必要條件，即反饋信號(hào) 必須與放大器A的輸入信號(hào) 同相（正反饋），幅度條件則是自激產(chǎn)生的充分條件，兩者缺一不可。 2、環(huán)路增益函數(shù)T 由A 和 F組成的閉合環(huán)路，若在環(huán)路中的某一處斷開，分別作為環(huán)路的輸入和輸出，它們的比值就是環(huán)路增益函數(shù)，即：由于是閉合環(huán)路，原則上在哪處斷開都可以。對(duì)于圖1所示的方框圖，由于 ，若取相加處為環(huán)路的起始和終點(diǎn)，則有：所以自激振蕩條件又可用環(huán)路增益

5、函數(shù)表示： 或式（6）（7）說明：當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出 從相位和幅度大小上完全等同于放大器輸入 時(shí)，自激振蕩形成，電路有輸出 。3、正弦波發(fā)生電路的輸出是單一頻率的正弦波，因此由圖1電路實(shí)現(xiàn)正弦振蕩的條件是滿足式（5）或式（7）的頻率應(yīng)該是唯一的所以閉合環(huán)路中的反饋網(wǎng)絡(luò)F通常為具有選頻特性的。選頻特性的Q值越高，則電路產(chǎn)生的正弦波越純、越好。利用式（5）或式（7），我們可以分析求解出正弦波發(fā)生電路的振蕩頻率和起振條件。二、自激振蕩的建立和形成 1、由閉合環(huán)路組成的自激振蕩器，其振蕩產(chǎn)生的起始信號(hào)來自于電路中的各種起伏和外來擾動(dòng)，例如電路接通電源瞬間的電沖擊、電子器件的噪聲電壓等等，這些電信號(hào)中含豐

6、富的頻率成分，經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)選出某頻率的信號(hào)輸送至放大器A放大后，經(jīng)F網(wǎng)絡(luò)反饋后再放大，反復(fù)循環(huán)直至電路的輸出Xo由小至大。最后建立和形成穩(wěn)定的波形輸出。 2、為使振蕩器的輸出穩(wěn)定在一定的幅度，放大器A必須為具有非線形傳輸特性的，如圖3(a)所示。一般，反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性為線形的，如圖3(b)。 3、 RC串并聯(lián)式正弦振蕩器 又稱文氏電橋振蕩器，如圖6(a)所示，其中A放大器由同相運(yùn)放電路組成，圖6(b)，因此：F網(wǎng)絡(luò)由RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成，由于運(yùn)放的輸入阻抗Ri很大，輸出阻抗Ro很小，其對(duì)F網(wǎng)絡(luò)的影響可以忽略不計(jì)，從圖6(c)有：由式（5）或式（7）的自激振蕩條件：T=AF=1有 所以上式分母中的

7、虛部必須為零，即 上式的實(shí)部為1，即 對(duì)圖6（b）同相運(yùn)放， 須滿足以上分析表明:文氏電橋振蕩器的振蕩頻率 ，由具有選頻特性的RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)決定。 圖6文氏電橋振蕩器的起振條件為 ，即要求放大器的電壓增益大于等于3，略大于3的原因是由于電路中的各種損耗，致使幅度下降而給予補(bǔ)償。但A比3大得多了會(huì)導(dǎo)致輸出正弦波形變差。 實(shí)際工作敘述方案確定： RC串并聯(lián)式正弦振蕩器 電路類型： 采用分壓式偏置電路原理框圖：選擇器件：穩(wěn)壓塊選用7812配合接地的電阻和電容自激振蕩電路選用三極管2N914與電阻組裝選頻網(wǎng)絡(luò)用經(jīng)典的RLC振蕩電路射極跟隨器同樣用2N914改裝而成設(shè)計(jì)計(jì)算：由于原來計(jì)算草稿紙不慎丟失，現(xiàn)

8、只能將大概過程簡(jiǎn)述。對(duì)于如圖所示的電路有經(jīng)驗(yàn)公式選=60，工作電壓12v-20v。經(jīng)過放大電路的一些基本計(jì)算，可以得到 選頻網(wǎng)絡(luò)：選12MHz為輸出頻率，電感用10uH，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式可以計(jì)算得到各個(gè)電容值 為了方便調(diào)整，將C4拆分成10pF固定電容與50pF可調(diào)電容并聯(lián)。射極跟隨器：計(jì)算方法與靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算類似，考慮到標(biāo)稱值，最后選 最后為了優(yōu)化電路，在自激振蕩電路部分加上耦合電容。為了優(yōu)化波形，將與串聯(lián)后在R9外并聯(lián)。電路原理圖如下元器件清單三極管：2N914兩個(gè)電阻： 1k(2個(gè))  10k 1.2k  180k   27k  

9、 2.2k   300電容： 150p   510p   9.1p  2.2p  2000p   9100p   0.22u  0.01u  30u電感：10uH可變?cè)?#160;50k電位器  5-20pF 可調(diào)電容穩(wěn)壓塊：   7812安裝調(diào)試：根據(jù)電路原理圖和原器件清單，選好需要的器件后開始在電路板上焊接。兩

10、周以后完成焊接，開始調(diào)試。由于第一次焊接電路板，沒有操作經(jīng)驗(yàn)，將導(dǎo)線全部焊在背面，導(dǎo)致短路現(xiàn)象頻頻發(fā)生，工藝太差導(dǎo)致焊錫溢出也是導(dǎo)致短路的原因之一。由于對(duì)電路板本身的結(jié)構(gòu)不熟悉，導(dǎo)致后來又發(fā)現(xiàn)許多錯(cuò)焊和漏焊，這都是由于不熟悉焊接的操作流程浪費(fèi)了大量時(shí)間。最后在反復(fù)檢查覺得電路沒有問題的情況下，依舊沒能得到輸出的波形，靜態(tài)工作點(diǎn)正確。后來在課代表的幫助下更換了起振電路的三極管和配套的電阻，又調(diào)整了C3和C4，確定電路連接無誤的情況下，依舊只得到了靜態(tài)工作點(diǎn)，沒有輸出波形?？紤]到有幾門考試將近，只能遺憾放棄繼續(xù)調(diào)試?，F(xiàn)將仿真軟件中的電路作為真實(shí)電路進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)測(cè)量，以完成數(shù)據(jù)測(cè)量和結(jié)果分析。數(shù)據(jù)收集點(diǎn)擊運(yùn)行后，頻率計(jì)數(shù)計(jì)與示波器顯示如下波形稍有變形，原因應(yīng)為射隨器的參數(shù)存在偏差，圖示已經(jīng)為仔細(xì)調(diào)整后波形最接近正弦波的一組參數(shù)。R9已經(jīng)由計(jì)算中的2.2k調(diào)整到22k。 在振蕩電路的b極接入電流表，可以同時(shí)打開示波器觀察，通過調(diào)整電位器可以得到基極電流與輸出波形峰峰值之間的關(guān)系。心得體會(huì) 在這一個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課中，從對(duì)基本原理的一無所知到最后組裝出了自己的電