变容二极管调频设计报告.doc

目 录 摘 要…………………………………………………………………………2 1 系统设计…………………………………………………………… ………2 1.1 总体设计方案……………………………………………… …………2 1.1.1 设计思路……………………………………………………………2 1.1.2 系统各模块论证与选择……………………………………………3 1.1.3 系统各模块的组中组成……………………………………………4 2 设计实现与理论计算……………………………………………… ………4 2.1 LC振荡电路部分………………… ……………………………………4 2.2 放大器电路部分…………………………………………………… …4 3 电路工作过程与理论计算……………………………………… …………4 4 测试与数据分析…………………………………… ………………………5 4.1 测试仪器………………………… ……………………………………5 4.2 测量结果………………………… ……………………………………5 4.3 误差分析………………………… ……………………………………6 4 结论……………………………………………………… …………………6 参考文献………………………………… ……………………………………6 附录……………………………………………… ……………………………7 元器件清单……………………………………………………… ……………10 变容二极管调频电路的设计 摘要：本设计基于LC振荡器原理，通过变化变容二极管两端的电压来改变电容，以达到改变频率，从而实现设计的要求。整个设计由三点式振荡器模块、放大器模块组成，完成了调频的要求。 关键词：LC振荡器 变容二极管 1 系统设计 1.1 总体设计方案 1.1.1设计思想 LC三点式振荡组成原理图如图1，其振荡频率f=。当 和为 容性，为感性时称为电容反馈振荡器，其中 C=；当 和为感性，为容性时称 为电容反馈振荡器，其中 L=+。当我们相应 变化电容值时就能使频率作出相应的变化，以达 图1 三点式振荡组成 到调频的目的。 此设计的关键是在没有加载音频信号时利用LC振荡器振荡出主频7.5MHz。后面用放大器对调制的信号进行放大。 本设计包括三点式振荡器模块、放大器模块三部分。其系统框图如图所示。 图2 系统框图 没有音频输入时LC振荡器振荡出的频率稳定是电路达到要求的重要条件，当输入音频信号时，改变了变容二极管的电容值，从而改变了频率，并且要使其偏频为20KHz。 由于高频电路对器件及器件相互之间的影响不可忽略，故设计时我们尽量按照老师和资料的要求合理选择器件和正确的放置元器件以使它们之间的影响最小，使得偏频满足要求。 1.1.2 系统各模块的论证与选择 1、LC振荡模块设计 LC振荡电路采用三点式振荡，其有哈特莱振荡器、克拉泼振荡器、西勒振荡器。 方案一：哈特莱振荡器 哈特莱振荡器的原理图如附录图1，其振荡频率为f=,式中L=++2M，此方案比较容易起振，调整也方便，但输出的波形不好，在频率较高时不易起振。 方案二：克拉泼振荡器 克拉泼振荡器的原理图如附录图2，其振荡频率为f=，式中C=，此电路的频率稳定度较好，但在振荡范围较宽时，输出幅度不均匀，且频率升高后不易起振，其主要用于固定频率或波段范围较窄的场合。 方案三：西勒振荡器 西勒振荡器的原理图如附录图3，其振荡频率为f=，式中C=+，这种振荡器较易起振，振荡频率也较为稳定，波形失真较小，当参数设置得当时，其频率覆盖系数较大。 基于以上分析，我们决定选用方案三。 2、放大器模块设计 当音频信号已调完成后，需对其进行放大才能加载在负载上。而三极管构成的三种典型的放大电路为：共射极放大电路、共集电极电路、共基极电路，其各自的电路组态见附录图4、图5和图6。其中共射极电路的电压、电流、功率增益都比较大；但宽频带或者高频时，共基极电路比共射极电路较好些，且其电流放大倍数接近1；共集电极电路特点是输入电阻很高，输出电阻很低，且其电压放大倍数接近1。 我们考虑到设计是调频电路，故将放大器设计成两级放大，增大调制信号的放大倍数。由于设计要求较为简单，根据上述各电路特点的分析，于是将第一级设计为共射极电路，使其功率增益最大；第二级设计成共集电极电路，这是因为其输入电阻高，可减小其对前级所取的信号电流，而输出电阻低可减小负载变动对电压增益的影响，从而降低对负载的要求。 基于以上分析，我们将放大器模块设及成两级放大，其框图如图3。 图3 放大模块框图 1.1.3 系统各模块的最终组