北理工基于电路的频率源设计实验论文.docx

本科实验报告实验名称：基于电路基础的频率源设计课程名称：基于电路基础的频率源设计实验时间：2016.10-2017.1任课教师：孔德昭实验地点：4-437实验教师：孔德昭实验类型：□原理验证□综合设计□自主创新学生姓名：学号/班级：组号：学院：机械与车辆学院同组搭档：专业：机械工程成绩：设计（论文）任务书院（系）：机械与车辆学院学号1120140514姓名曹远冲专业班计（论文）题目基于电路基础的频率源设计实验的目的及意义掌握基本三极管的各种参数意义，大致了解三极管，二极管的各种特性；掌握基本三点式振荡电路的振荡原理，可以按照给定的要求设计振荡电路；掌握选择三极管的方法，可以根据所给的参数要求正确选择三极管；掌握振荡电路特性的测量，评估方法。设计（论文）任务晶体三极管振荡电路设计要求：输出频率在10MHZ-30MHZ之间输出为正弦振荡波形，输出电压峰峰值输出波形的频稳度要求在之间第一章摘要在信息大爆炸的现代生活中，大量信息充斥着我们生活的方方面面，如何快速有效的发现及尽快的学习他们成了我们生活中必须要考虑的一部分。我们已经知道，信息在要在空间中传的够远，这取决于信号的能量，也就是信号的频率，而大部分的信号是没有这么大的频率的，这就需要我们将要传播的信号调制到一个频率高的基频正弦信号上面，从而使其传播过程中更易于辐射，传的更远。在接受过程中，需要将信号解调，从而得到我们需要的那个信号，这同样也离不开基频信号。现在，我们就要从电路的角度，自己设计一个频率源出来。第二章方案选择、确定及系统框图方案论证首先，我们需要列出实现系统功能所需要的系统框图，之后才能一步一步的根据实验框图来设计电路。§2-1：指标分析本设计方案实现的指标为：输出频率范围：10~30MHz输出电压幅度范围： =2V供电电源： 12V对于系统整体的频率分辨率，单边带相位噪声，非谐波杂散，本实验没有做过多的要求，§2-2：整体方案选择及确定首先，我采用的是模拟电路，而不是数字电路。原因有很多，一是模拟电路比较熟悉，数字电路现在还在学，而且还没怎么学明白；二是数字电路虽然变化的比较快，对电路的延时较少，但是缺点是谐波太多，出来的信号不纯；三是数字电路其实在电路设计上是比较麻烦的，首先，我们需要把模拟信号取样、量化变成数字信号，对数字信号操作完成后又需要通过D/A转换器变成模拟信号输出。其次，考虑过晶体振荡器，但是晶体振荡器的是一定的，也就是说，当晶体振荡器一旦选定之后，系统的也就确定了。而我想做的是一个频率可变的信号，所以晶体振荡器也就被我排除了。要做一个频率可变的信号源，我的打算是用变容二极管并联上一个电位器来控制谐振回路的，从而达到频率可变的要求。§2-3：系统框图1、系统整体框图图中的稳压网络，可以看到，我画的是虚线，也就是说我并没有画到整体的框图里面，这是因为稳压网络其实是额外的，这是为了避免直流电源中夹杂的高频交流信号避免在整体电路里面影响最后的输出频率的。但是在题目给的条件中，就是一个不含任何杂波的直流源，所以这部分对电路的主体设计没有任何影响，所以就把这部分没考虑在主体框图里面。稳压网络：上面说了，是为了除去所给的直流电流里面的高频信号的影响所额外加的一个网络，也就是说它的作用就是保证流进整个电路的是一个完完全全的直流电，没有任何频率分量。放大网络、正反馈网络需放在一起讲。在电压刚加在电路两端的时候，三极管的电流由0突然增大，由于三极管是个非线性原件，所以这个过程中是有无数个正弦信号产生的，但是幅度很小，而通过放大器的放大作用，这很多个叠加的信号都进行了放大，而这里面有我们所需要的频率，接下来的步骤就是选出我们需要的频率。选频网络，一般都是并联谐振回路，这个谐振回路就是为了选出我们需要的网络而设计的，当时，信号可以无衰减的通过，当信号时其他频率的时候，并联谐振回路有一定的阻抗存在，信号通过回路的时候会有一定的衰减，从而达到选频的目的。最后的放大网络一般是共集组态，放大倍数几乎为1，但是他的输出阻抗非常大，它的目的就是为了提高电路整体带负载的能力。第三章电路图设计、计算及器件清单§3-1：各个部分的电路设计1、稳压网络稳压网络的主要目的就是去除直流电源里各种频率分量，所以稳压网络的设计如下图：稳压网络要滤掉直流电压中的高频，低频，中频分量，所以我们用了三个大小不一的电容来滤掉这些分量，分别是：100uF、10uF、0.22uF，这些在整体的电路中可以不予考虑，因为对整体电路设计没影响。2、放大网络、正反馈网络C2C1ReRcRb2RbwRb1当此网络与后面网络用电容耦合的时候，此网络的静态工作点不会影响后面的静态工作点，因此每个晶体管的工作点可独立计算，互不影响。对于此网络，静态工作点为：由于此网络的设计频率最大为30MH