1、通信電子線路課程設計設計報告 學院： 計算機與信息學院 姓名： 學號： 班級： 通信工程14-2班 指導老師： 劉正瓊 目錄鍵入章標題(第 1 級)1鍵入章標題(第 2 級)2鍵入章標題(第 3 級)3鍵入章標題(第 1 級)4鍵入章標題(第 2 級)5鍵入章標題(第 3 級)6設計課題一 LC正弦波振蕩器的設計1. 設計內容和主要技術指標要求l 設計內容：設計一個LC正弦波振蕩器l 已知條件：Vcc=+12V 三極管9013 負載 RL =1kl 主要技術指標要求： 諧振頻率0 = 5MHz 頻率穩定度5×104/小時 輸出峰峰值Uop-p1V2. 設計方案選擇l 方案選擇 電感三

2、點式振蕩器優點：由于和之間有互感存在，所以容易起振。其次是頻率易調（調C）。缺點：與電三點式振蕩器相比，其輸出波形差。這是因為反饋支路為感性支路，對高次諧波呈現高阻抗，波形失真較大。其次是當工作頻率較高時，由于和上的分布電容和晶體管的極間電容均并聯于與兩端，這樣，反饋系數F隨頻率變化而變化。工作頻率愈高，分布參數的影響也愈嚴重，甚至可能使F減小到滿足不了起振條件。因此，優先選擇的還是電容反饋振蕩器。 電容三點式振蕩器優點：高次諧波成分小，輸出波形好，其次振蕩頻率可以做得很高，因而本電路適用于較高的工作頻率。缺點:頻率不易調（調L,調節范圍小），調或來改變震蕩頻率時，反饋系數也將改變。但只要在L

3、兩端并上一個可變電容器，并令與為固定電容，則在調整頻率時，基本上不會影響反饋系數。 克拉波振蕩器 優點：頻率可調，0=1LC3，調節C3可改變0,其次C3改變F不受影響，f0與CieCoe無關，故比較穩定。缺點：頻率不能太高，波段范圍不寬，波段覆蓋系數一般約為1.21.3，波段內輸出幅度不平穩，實際中常用于固定頻率振蕩器。 西勒振蕩器 優點：振蕩頻率可以很高，且在波段內振幅比較穩定，調諧范圍比較寬，克拉波電路中是改變C3來調節頻率，而C3的改變會影響接入系數P,從而可能停振。但西勒電路中，改變C4來調節頻率，而C4的改變不會影響接入系數P。 最終選擇方案通過對以上的幾種電路的分析，可以看出：電

4、感三點式振蕩器：容易起振，調頻方便，但波形失真較大；電容三點式振蕩器：波形好，頻率穩定性好，但調頻不方便；克拉潑振蕩器：調頻方便但可調范圍小；西勒振蕩器：頻率穩定性高，振幅穩定，調頻方便。所以，在本設計中擬采用并聯改進型的西勒電路振蕩器。l 設計電路圖l 工作原理振蕩器是不需外信號激勵、自身將直流電能轉換為交流電能的裝置。LC振蕩器是一種能量轉換器，由晶體管等有源器件和具有選頻作用的無源網絡及反饋網絡組成。正弦波振蕩器的原理框圖如下：放大電路選頻網絡正反饋網絡輸出振蕩器原理框圖放大器的增益: A=V0/Vi 反饋系數:F=Vf/V0振幅起振條件:AF>1相位起振條件:A+F=2

5、n+ 振幅平衡條件:AF=1相位平衡條件: A+F=2n+西勒電路是一種改進型的電容反饋振蕩器，是在克拉潑電路上改進的來的，有效的改善了克拉潑電路可調范圍小的缺點。其基本電路圖如下： Rb1、Rb2、Re提供直流偏壓；Cb作為耦合電容，直流開路，交流短路；L、C1、C2、C3、C4組成諧振回路，作為晶體管放大器的負載阻抗。反饋信號從電容C2兩端取得，送回放大器的基極b上。C3C1,C3C2,C4是可調電容，與C3同一數量級，=11C1'+1C2'+1C3+C4C3+C4，振蕩頻率f0=12L=12L(C3+C4), f0與CieCoe無關，故比較穩定。3電路參數計算、

6、元器件選擇l 偏置電阻值的計算與選擇偏置電阻決定靜態工作點，所以，要先確定振蕩器的靜態工作電流ICQ。一般小功率振蕩器的靜態工作電流ICQ為（14）mA，取ICQ=2 mA，在實驗室取得的三極管的值用萬用表測得為237。則：一般取VE=0.2VCC，實驗中VCC=12V,則VE=0.2VCC=0.2×12=2.4V,則Re=VEIEVEICQ=2.4V2mA=1.2k；由Re+RC=VCC-VCEQICQ,一般取VCEQ=VCC2=6V,確定Rc=VCC-VCEQICQ-Re=12-62-1.2=1.8k;由流過Rb2的電流IB2=10IBQ=10ICQ/,VEQ=ICQRe,確定R

7、b2=VBQIB2=VEQ+VBEIB2=2.4+0.710×2mA237=3.1V0.08mA=38.75k;由VBQ=Rb2Rb1+Rb2Vcc,確定Rb1=Rb2(VCCVBQ-1)=38.75×123.1-1=111.25k；綜上，Re=1.2k，Rc=1.8k，Rb1=111.25k，Rb2=38.75k根據以上計算出的各電阻值，我選取了最接近的標稱電阻值，為了便于調整靜態工作點，在實際電路中Rb1用固定值的電阻與電位器串聯。實際使用的標稱電阻值為Re=1.2k，Rc=1.8k，Rb1=100k電位器+51k電阻，Rb2=33kl 振蕩回路元件值的計算根據西勒振蕩

8、器的原理，C3C1,C3C2，回路的振蕩頻率f0主要由C3、C4和L決定，即f0=12L(C3+C4),一般諧振回路的電感L與電容值之間的關系為L=105106，其中C3+C4。反饋系數,F=C1C1+C2=1812,為了便于起振，取C1=C2=1000pF,取C3=C4=100pF，由f0=12L(C3+C4)，得到L=14×2×f02×(C3+C4)5H。綜上，C1=C2=1000pF，C3=C4=100pF，L=5H。實際使用的標稱值為C1=C2=1000pF，C3=200 pF，C4為可變電容， L=4.7H。l 旁路電容值的選取一般應使旁路電容Cb的容抗

9、為與其并聯的電阻值的1/201/10。但是，當與其并聯的電阻值較大時，應當使Cb的容抗為幾十歐姆甚至幾歐姆。這里選取標稱值Cb=0.01F。4. 電路的安裝和調試l 主要技術指標測量 靜態工作點電極射極e基極b集電極c電壓值/V1.932.578.58 諧振頻率f0實驗實際測得諧振頻率f0=4.99MHz,接近于所設計的標稱頻率，滿足頻率的要求。 輸出峰峰值Uop-p在未接負載時，輸出峰峰值為4.18V，為減小接入負載的影響，與負載串聯一15pF的電容后與電感并聯，接入負載后輸出峰峰值有所減小，后調節滑動變阻器獲得滿足要求的輸出峰峰值，在示波器上測得其輸出峰峰值Uop-p=2.44V>1

10、V,滿足幅度要求。 頻率穩定度在一分鐘內，用頻率計測得實際工作頻率最大偏離標稱頻率的數值如下圖：頻率穩定度=fmaxfc|t=|f-fc|maxfc=|4.99783-5|5=4.34×10-4<5×10-4,滿足頻率穩定度的要求。l 調試中的所遇到的問題以及解決方法(調整電路參數直至滿足要求)問題：在沒有接負載的情況下，示波器上沒有顯示出正弦波，沒有起振。解決方法：在設計電路時，計算出的上拉電阻值是111.25k，但是在實驗室并沒有相對應的電阻，于是我用100k電阻與10k電阻進行串聯，但是輸出沒有顯示出正弦波，說明沒有起振，說明可能是沒有設置合適的靜態工作點，將上

11、拉電阻設為固定值不能夠調整靜態工作點，于是我將上拉電阻換為51k固定電阻與100k電位器的串聯，適當調節電位器后，示波器上有了符合要求的輸出波形。問題：在接入負載后，振蕩器不能夠起振，示波器上沒有顯示正弦波。解決方法：在沒有接入負載時振蕩器的負載為無窮大，在接入負載后，負載從無窮大減小，電導增大，增益A減小，AF減小，若小于1則停振，在西勒振蕩器與負載之間串聯一個15pF的小電容之后，減小了負載對振蕩器的影響，振蕩器能夠起振，適當調節電位器，輸出峰峰值滿足要求。 附錄：LC振蕩器的定制電路圖和PCB圖及元件明細表l LC振蕩器定制電路圖l LC振蕩器PCB圖l 元件明細表標志符元件參數/型號元

12、件類型Re1.2k電阻Rc1.8k電阻Rb1100k電位器Rb151k電阻Rb233k電阻RL1k電阻C11000pF電容C21000pF電容C3200 pF電容C4>5pF可變電容C515 pF電容Cb0.01F電容L4.7H電感T9013三極管設計課題二 AM和DSB調制電路的設計1. 設計內容和主要技術指標要求l 設計內容：設計一個由MC1496構成的調幅器l 主要技術指標：載波頻率f0=5MHz載波幅度峰峰值Ucp-p=2.4V 調制信號頻率F =1kHz調制信號幅度峰峰值Up-p=1.5V 輸出峰峰值Uop-p>0.3Vl 已知條件：Vcc=+12V VEE=-8V MC

13、1496 負載R L=1k2. 設計方案選擇l 設計電路圖l 工作原理振幅調制就是使載波信號的振幅隨調制信號的變化規律而變化的技術。通常載波信號為高頻信號，調制信號為低頻信號。設載波信號表達式為vct=Vcmcosct, 調制信號的表達式為vt=Vmcost，則調幅信號的表達式為 vo（t）=Vcm1+mcostcosct=Vcmcosct+12mVcmcosc+t+12mVcmcosc-t,式中，m為調幅系數,m=Vm/Vcm; Vcmcosct為載波信號；12mVcmcosc+t為上邊帶信號；12mVcmcosc-t為下邊帶信號。它們的波形及頻譜如下圖所示： 調幅波波形 調幅波頻譜由圖可見

14、，調幅波中載波分量占有很大比重，因此，信息傳輸效率較低，稱這種調制為有載波調制。為提高信息傳輸效率，廣泛采用抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調制。雙邊帶調幅波的表達式為v0t=12mVcmcosc+t+12mVcmcosc-t=mVcmcosctcost。由MC1496構成的振幅調制電路如下圖所示：其中，載波信號vc經高頻耦合電容C2從腳輸入，C3為高頻旁路電容，使腳交流接地；調制信號v經低頻耦合電容C1從腳輸入，C4為低頻旁路電容，使腳交流接地。調幅信號vo從腳單端輸出。腳與腳間接入負反饋電阻RE，以擴展調制信號v的線性動態范圍；RE增大，線性范圍增大，但乘法器的增益隨之減小。3. 電路參數計算

15、及元器件選擇l 靜態偏置電壓的設置靜態偏置電壓的設置應保證各個晶體管工作在放大狀態，即晶體管的集-基間的電壓應大于或等于2V，小于或等于最大允許工作電壓。對于所設計的電路，在應用時，靜態偏置電壓應滿足下列關系：V8=V10 V1=V4 V6=V1215V(V6-V8)2V15V(V8-V1)2.7V15V(V1-V5)2.7V電阻R6、R7、R8及 Rc1、Rc2提供靜態偏置電壓，保證乘法器內部的各個晶體管工作在放大狀態，因此阻值的選取應滿足靜態偏置電壓的關系。靜態時（），測量器件各引腳的電壓如下：引腳電壓/V6.06.00.00.08.68.6-0.7-0.7-6.80.0-8.0R1、R2

16、與電位器RP組成平衡調節電路，改變RP的值可以使乘法器實現抑制載波的振幅調制或有載波的振幅調制。l 靜態偏置電流的確定靜態偏置電流主要由恒流源的值確定。當器件為單電源工作時，腳接地，腳通過電阻接正電源（的典型值為+12V），由于是的鏡像電流，所以改變可以調節的大小，即當器件為雙電源工作時，腳接負電源（一般接-8V），腳通過電阻接地，因此，改變也可以調節的大小，即MC1496構成的振幅調制器電路如設計電路圖所示。采用雙電源供電方式，所以腳的偏置電阻接地，由上式可計算靜態偏置電流由上式可計算靜態偏置電流I5或I0，即I5=I0=-VEE-0.7VR5+500=1mA根據MC1496的性能參數，器件

17、的靜態電流應小于4mA。一般取I0I5=1mA左右。器件的總耗散功率可由下式估算：PD應小于器件的最大允許耗散功率33mA。4. 電路的安裝和調試l 主要技術指標測量當輸出為普通調幅波時vc頻率為5MHz,幅度峰峰值為2.1Vv頻率為1kHz,幅度峰峰值為1.5V 輸出vo峰峰值為500mV>300mV當輸出為雙邊帶調幅波時vc頻率為5MHz,幅度峰峰值為2.1Vv頻率為1kHz,幅度峰峰值為1.5V 輸出vo峰峰值為328mV>300mVl 調試中的所遇到的問題以及解決方法問題：電路連接完成后，加入調制信號以及載波信號后示波器上沒有顯示輸出解決方法：一開始以為是電路搭建錯了，于是

18、對照參考書將面包板上的電路又檢查了一遍，但是再三檢查也沒有發現連錯，后我又檢查了各個電阻的阻值，又更換了幾個元器件，再次連接示波器還是沒有輸出，然后又用萬用表測量了每一個引腳的電壓值，與書上的理論的電壓值相對照，結果發現除了腳與腳的電壓值沒有問題以外，其他引腳的電壓值全部與理論值相差很多，最后懷疑可能是芯片的問題，結果換了芯片后示波器上就有了輸出，每個引腳的電壓也都正確了，輸出的峰峰值也能夠達到指標要求。附錄：AM和DSB調制電路的定制電路圖和PCB圖及元件明細表l AM和DSB調制電路的定制電路圖l AM和DSB調制電路的PCB圖l 元件明細表元件參數標志符元件類型C120uF電解電容C42

19、0uF電解電容C20.1uF電容C30.1uF電容C50.1uF電容RP10k電位器R1750電阻R2750電阻R351電阻R451電阻R56.8k電阻R61k電阻R751電阻R81k電阻RC13.3k電阻RC23.3k電阻Re1k電阻級聯調試1. 設計內容和主要技術指標要求將第一級電路與第二級電路級聯，加入相應的調制信號，示波器上輸出調幅波（AM或DSB），輸出峰峰值均大于0.3V。2. 設計方案選擇設計電路電路圖3. 電路的安裝和調試l 主要技術指標測量當輸出為普通調幅波時v頻率為1kHz,幅度峰峰值為700mV，輸出vo峰峰值為316mV>300mV,符合指標要求當輸出為雙邊帶調幅

20、波時 v頻率為1kHz,幅度峰峰值為1.5V，調滑動變阻器，輸出vo峰峰值為312mV>300mV（v幅度峰峰值仍為700mV時，DSB峰峰值未達到300mV，后增大v幅度峰峰值到1.5V時，DSB峰峰值大于300mV）l 調試中的所遇到的問題以及解決方法問題：輸出的調幅波出現上下不對稱的波形解決方法：在同學的建議下，我在輸出調幅波的之前加一個LC濾波電路，由電容電感并聯而成，頻率為5MHz,實際使用的電容電感及其連接如下圖所示：附錄：級聯的定制電路圖和PCB圖及元件明細表l 級聯的定制電路圖l 級聯的PCB圖l 元件明細表標志符元件參數元件類型Re1.2k電阻Rc1.8k電阻Rb110

21、0k電位器Rb151k電阻Rb233k電阻RL1k電阻C11000pF電容C21000pF電容C3200 pF電容C4>5pF可變電容C515 pF電容Cb0.01F電容L4.7H電感T9013三極管C120uF電解電容C420uF電解電容C20.1uF電容C30.1uF電容C50.1uF電容C6100pF電容L10uH電感RP10k電位器R1750電阻R2750電阻R351電阻R451電阻R56.8k電阻R61k電阻R751電阻R81k電阻RC13.3k電阻RC23.3k電阻Re1k電阻課程設計的收獲及心得體會這次的高頻課程設計過程還是有些坎坷的，但是卻也讓我收獲了很多。特別是學會了如

22、何去分析問題和解決問題，更是對之前學的課本知識的鞏固。在課程設計第一天我們了解了課程設計可以自選的設計課題，第一天我確定了我要做的課題，電路前一級是LC正弦波振蕩器，后一級是調幅波電路，將二者進行級聯，第二級電路我參考了謝自美主編的電子線路實驗指導書，第一級電路我進行了相應的參數計算，在計算電阻阻值時需要用到的值用100帶入，算出了各個電阻值，但是到了實驗室后用萬用表測得的我的三極管實際的值是237，于是我又重新計算了我所需要的電阻的阻值，在設計的電路的阻值上進行了相應的改動。在設計放大器的上拉電阻時，我用了接近于我計算的阻值的固定電阻，后發現這樣就不便于調節靜態工作點，于是我將上拉電阻換成了固定阻值的電阻與一電位器的串聯，這樣電路的調試就方便多了，特別是對于