課程設計說明書課程名稱： 模擬電子技術課程設計題目：倍頻電路與分頻電路的設計學生姓名： 專業： 班級： 學號: 指導教師： 日期：年月日一、 設計任務與要求設計一倍頻電路，能完成2倍頻、4倍頻（甚至更多）功能。且這些倍頻能通過撥動開關轉換。（振蕩電路自行設計、制作，振蕩頻率應不低于11MHZ可用晶振來完成）；設計一分頻電路，能完成1/2分頻、1/4分頻（甚至更低）功能。且這些分頻能通過撥動開關轉換。（振蕩電路自行設計、制作，振蕩頻率應不低于11MH可用晶振來完成）。Z二、 方案設計與論證隨著通信技術的日益發展，倍頻技術應用的領域也日益增長。例如CPU的倍頻，最初CPU的速度與系統總線的速度是一樣的，但隨著CPU的速度要求越高，相應的倍頻技術也就得到了迅速的發展。其工作原理是使系統總線工作在低頻狀態，而CPU的運行速度可以通過倍頻技術來提升。改變頻率的方法有很多種，本文只討論幾種：傅里葉法，鎖相環法及乘法器與濾波器法。方案一、傅里葉法：這是一種最簡單的變頻方式，它采用了傅里葉級數。任何一個周期信號都能表示為其基波和其諧波的和，如果將變換振蕩電路輸出的正弦波為方波，那它可以用一下的公式表示：=虹坯聊口廿一：心血（3用曲津｝_ ---接著就需要選擇正確的諧波，接著可以通過一個帶通濾波器來選擇所需的諧波。缺陷：自適用于低頻。方案二、鎖相環法：在這個方法中，其輸出頻率不是直接是基準頻率的輸出，而是通過一個電壓控制的振蕩電路輸出，它是通過一個相位比較器和基準電路頻率同步。要被比較的頻率是要除以倍頻因子。由于頻率的分割，壓控振蕩電路必須產生一個乘以n的頻率。此過程便實現了頻率的改變。局限：在大的頻率范圍內容易實現，起抖動差。方案三、乘法器和濾波器法：此方法是，首先建立一個振蕩電路，使其產生正弦波，而后通過一個乘法器，使其實現倍頻，再通過一個濾波器，選擇我們需要的頻率，從而實現倍頻。分頻是通過JK觸發器實現，其原理是利用JK觸發器的保持及翻轉功能，實現分頻，再通過一個濾波整流電路，得到所需的基波。其大致框圖如下圖（1）：

LC三點式正

弦波振蕩電路乘法器選頻濾波器倍JKLC三點式正

弦波振蕩電路乘法器選頻濾波器倍JK觸發器選頻濾波器輸出

波形分頻圖（1）三、單元電路設計與參數計算1、LC三點式正弦波振蕩電路原理圖如下圖（2）所示，其中包括輸入濾波電路和輸出濾波電路，消除噪音信號。其產生的正弦波頻率主要與C1、C6和L3相關。計算公式如下：f二1/(2*兀f二1/(2*兀T2*C1*C6)C1+C6'S2O(Jufr■rt芹104 0%這配￡的電或血電客主芽曠電毒經乍製總反翱I左,性蕓肴土誰凈宜就V15kQ(-I??R1tnF\*2M2222'S2O(Jufr■rt芹104 0%這配￡的電或血電客主芽曠電毒經乍製總反翱I左,性蕓肴土誰凈宜就V15kQ(-I??R1tnF\*2M2222：LR4：:折埜r主運辛牛E冬血一個豈或塊定”軽成把=：=="（2P"sqr1:lAOkQFJOQpF^2py:Key=A?—務路電塞R3/_止宅瑩用于言除邀-?巴唱呂左浣&至圖（2）2、倍頻實現電路如下圖（3）所示，其中包括乘法電路和選頻濾波電路，分別實現二倍頻和四倍頻。用乘法器實現倍頻原理：有公式如（sinwx）2=—COS2WX，通公式可知,2乘法器可實現倍頻功能，同時也帶來直流分量。所以，在其后有整流選頻濾波電路，實現去高頻和直流分量功能。而選頻的計算公式如下：f=一」2八LCXSC3XFC1XFC2123oXFC3gG1231231V/VOVEr上!￡工癢X1pFS-XFC1XFC2123oXFC3gG1231231V/VOVEr上!￡工癢X1pFS-書S：上養莖巨*■-券野囂.圖（3）3、分頻電路如圖（4）所示，其中包括JK觸發器，和選頻整流濾波電路。JK觸發器是實現分頻，其原理是利用JK觸發器的保持和翻轉功能實現分頻，產生方波。然后通過選頻濾波電路實現選頻和濾波，去除方波中的高頻諧波部分和直流分量，保持基波，使其產生正弦波。其計算公式如下：f=一2"LC

XSC1圖⑷四、總原理圖及元器件清單1.總原理圖2.元件清單型號 參數名稱0GROUNDPOWER_SOUFLCES -R.15k￡2RESISTOR -倍頻為頻電路R.2昶RESISTOR -倍頻分頻電路R.3L.5k￡lRESISTOR -倍頻分頻電蹈R.4500ARESISTOR -倍頻分頻電路Cl10nFCAPACITOR -倍瓠分頻電路GJLnFCAPACrTQR -倍頻分頻電路C4LnFCAPA匚rTOR -倍頻曲頻電路G5UH=CAPACITOR -倍頻分頻電路中2N2222ABJT_NPN TO-IS倍頻分頻電路VI□匚.POWERPOWER_SOUR.CE5 -倍撅分頻電路R.5lOOkOPtTFMnaMFTER -倍頻另頻電路L2Z2JJHINDUCTOR -倍頻為頻電路L32,SyHINDUCTOR -倍頻分頻電路C660pFVAR[ABLE_CAPACrTOR-倍頻分頻電蹈LIIOOijHINDUCTOR -倍頻分頻電路C7lOOpFCAPACITOR -倍頻另頻電路AlMULTIPLIERCOhTTROLFUNCTIONBL-OCKS倍頻分頻電路C3吋capa匚rraR -倍頻分頻電路R7100<lRESISTOR -倍頻分頻電路AZMULTIPLIERCONTROLFUNCTIONBL-0CK5倍頻分頻電路匚夕1PFCAPA匚LTOR -倍頻分頻電路R8looeiRESISTOR -倍煩分頻電路RlllQQk^RESISTOR -倍頻分頻電路U2JK_FFTIL -倍頻分頻電路U4JK_FFTIL -倍頻分頻電路U174LS08D7<S DO14倍頻分頻電路V2DC_PDiVERPQWER_SQUFLCE5 -倍頻分頻電路R6lOOktlRESISTOR -倍城分頻電賂CIOlpFCAPA匚nciR -倍頻分頻電路ClllpFCAPACITOR -倍頻分頻電路申□怖HINDUCTOR -倍頻分頻電路L52.16mHINDUCTOR -倍煩分頻電路R9血RESISTOR -倍頻分頻電路RIO血RESISTOR -倍頻分傾電賂L6■3和HINDUCTOR -倍頻分頻電路L78.5^HINDUCTOR -倍頻分頻電路C2lQnFCAPA匚LTOR -倍頻分頻電路

五、安裝與調試1、在LC三點式正弦波振蕩電路中，只需討論其輸出頻率相關的元器件參數，我們需要其輸出的是大于12MHz的頻率，由圖（2）可知，影響其輸出頻率的元器件是C1，C6和L3，其輸出頻率計算公式如下：f二1/(2*f二1/(2*兀L3*C1*C6)C1+C6代人參數算出結果為f=13.2MHz,而經過調試結果表明，其結果是正確的，結果如圖（5）所示：Frequencycqunter-XFC113.154MHzMeasurementFlisejFallCouplingPeriodSensitivity(RMS)SlowchangeEgn對Compressionrdte;DCFrequencycqunter-XFC113.154MHzMeasurementFlisejFallCouplingPeriodSensitivity(RMS)SlowchangeEgn對Compressionrdte;DC16f Freqje-ncycounter-XFC^52.603MHzFre-quen-cycounter-XFC3M&aEuremeritCouplingSlowchangesignalAC|[DC]Compressionrate:52.603MHzFre-quen-cycounter-XFC3M&aEuremeritCouplingSlowchangesignalAC|[DC]Compressionrate:圖（7）圖（7）圖⑹2、在倍頻放大電路中，其中乘法器和選頻整流濾波電路可實現二倍頻和四倍頻，乘法器實現頻率的放大，而濾波電路實現去除直流和高頻分量。其所用到的公式如下：1-cos2wx 『 1smwx）= ， f=—2 2兀VLC其二倍頻的組成元件為C8=lpf和L6=34uH，四倍頻的組成元件為C9=lpf和L7=8.54uH，代人公式分別得f2=26.4MHz,f4=52.8MHz。測試結果如圖（6）、（7）所示。3、在分頻電路中，其由JK觸發器及選頻整流濾波電路組成，如圖（4）所示。JK觸發器利用其保持及翻轉特性，把正弦波轉換成方波并實現分頻，然后經過選頻濾波電路轉換為二分頻和四分頻的正弦波。所用到的公式如下：f=2n.jLC選頻整流濾波電路的二分頻和四分頻電路分別由C10=1pf和L4=0.54uH、及C11=1pf和L5=2.16uH組成，其分別代入公式得f'2=6.5MHz,f'4=3.2MHz。測試結果如圖（8）、（9）所示。

Frequencycojnler-XFC5Frequencycounter-XFC43.288MHzFrequencycojnler-XFC5Frequencycounter-XFC4Measurement[ F「已q ]| P皂riod |Pulse||Rise/FallCouplingI |[DC]Sensitivity{RMS)Slovt'diang亡siqn日ISensitivity{RMS)Slovt'diang亡siqn日ICompressionr^te:(9)六、性能測試與分析1、 LC三點式正弦波振蕩電路此振蕩電路可實現5-30MHz范圍的頻率，可以通過改變C6來控制。剛開始時，輸入的直流電源和輸出的正弦波沒有經過濾波而得到的正弦波是很不穩定，后來經過查閱資料及與同學討論，我才發現輸入的直流電源也是有噪音波的，但后來發現在輸入直流電源加了濾波后還是效果不大，最后在輸出的正弦波也加濾波后，圖形才穩定下來。如圖（10）所示。2、 二、四倍頻電路如圖（3）所示，初始時并不了解要在乘法器后加選頻整流濾波電路，

就直接輸出了。不過圖形是不進人意，因為在正弦波相乘后會有直流分量和一些高頻諧波。后來在其后加了濾波電路，效果便出來了，如圖（10）所示。3、二、四倍頻電路如圖（4）所示，開始時我也沒有加選頻整流濾波電路，輸出的是能實現分頻的方波，后來經過了解到方波含有基波及許多高頻諧波和直流分量，這是傅里葉的知識。然后我設計了選頻整流濾波電路，使其只輸出基波。如圖（11）所示。Fourchiannelosci11oscope-XSC3Fourchiannelosci11oscope-XSC3口rtiSETimeChanneLAChannel_BChanneLCChannel_D1Reverse7.807ms-966.D36nW2.0C7V3.051VTZBE7.&07ms-966.035mV20仍3』51VhaveT2-710.000s0.000V0.000V0.000VGNDTirriebas亡 Chann亡l_A TriggerScale: 200ns/Div Scale: 5V^ivXpas.(pivj;a Ypos.(Oiv); 1.SExtEdge:Fourchanneloici11oscope-XSC1Level;衛iXi[y/T] > |^|211q|[pc]|-| 15ingleNormal||Autp|[Non&[ftFourchanneloici11oscope-XSC1Level;衛iXi(10)圖（11）七、結論與心得1、 結論：本次課程設計，在完成倍頻電路和分頻電路的設計中，本文采用的乘法器和濾波整流電路實現了倍頻功能，采用JK觸發器和濾波整流電路實現了分頻功能。實驗表明，此方案是可行的。2、 心得:通過為期兩周的模電課程設計，我重新溫習了一遍模電書，收益匪淺。俗話說得好啊，紙上得來終覺淺，要知此事須躬行。以前學習模擬電子技術這門課程，現在看來都是理論的知識，只是知道一個概念，只會考試做題，這便失去了學習模電知識的真正的作用。在剛開始做課程設計時，我面對著要選的題目一無所知，完全不知知道那個跟那個，對應的題目要用到哪些知識點來做都不知道，這時我才意識到平時只會考試的結果。這時我又想起了一句話：面對要學習的東西，如果你只是去看，那你只是能得到10%；如果你只是去聽，那你能得到15%；而如果你去實踐了，那你能得到80%。現在我才真正理解這話的意義。我們要學習，我們更要學而智用。在整個課程設計中，我幾乎是與同學共同完成的，說得難聽