27MHZ正弦波放大器课题论文课案.docx

27MHz正弦波发生器的设计课题论文 11级电子信息科学与技术 1112010023 东国斌 2016-11-25摘 要：在生产实践和科技领域中无线电传输可谓愈发成熟，其需要采用如27MHz正弦波这样的高频载波才能把音频、视频或脉冲信号运载出去以起关键性作用。本文介绍了以电容三点式振荡器和晶体振荡器两种设计方案。电容三点式由放大电路、选频电路、滤波电路、正反馈电路构成，具有波形稳定、失真小等特点。晶体振荡器采用27MHz晶振通过谐振，使频率具有更高的精确度。实验中使用了Multisim11.0软件对设计的两个实验电路进行仿真。关键词：晶振 正弦波 振荡器 反馈引言：27MHz无线通信模块被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。例如应用27MHz无线通信模块的汽车收费设计在高速公路收费站收费和日产27MHz业余频段40信道车载台式对讲机芯（简称机芯）。该机具有石英晶振二次变频高灵敏度接收、压控振荡以及PLL频率检测锁相环技术，其收发频点准确稳定。本文介绍采用晶振振荡器制作27MHz正弦波发生器，实现方法比较简单，频率较稳定。用晶体振荡器实现的发生器频率更稳定，误差在10-6之内，可以应用到对频率精度高的设备中。 设计基本内容1、 工作原理 1.1 电容三点式振荡器振荡器不需要外加信号激励，自身将直流电能转换为交流电的装置。凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。本次课程设计的是自激振荡器的一种--电容反馈三点式振荡器。LC振荡器具有基本放大器、选频网络、滤波网络和正反馈网络四个部分组成。为了维持震荡，放大器的环路增益应该等于1，即AF=1，因为在谐振频率上振荡器的反馈系数为C1/C2，所以维持振荡所需的电压增益应该是A=C2/C1 电容三点式振荡器的谐振频率为f0=1/2*[L*(C1*C2)/(C1+C2)]1/2 1.2 晶体振荡器当对稳定度要求特别高时，在实际中常用石英谐振器来控制振荡频率组成晶体振荡器。如下图所示这种振荡器类似于三点式振荡器。当振荡频率等于石英谐振器的串联谐振频率时，近似为一短路线，电路产生振荡。因此，振荡频率主要取决于石英谐振器的串联谐振频率。串联型晶体振荡器示意图2、电路原理2.1 电容反馈式三点式振荡器该振荡器采用分压式电流负反馈偏置电路，如下图所示。其中，R1用于调整静态工作点（影响起振条件）。C3、C4为交流耦合电容，正反馈电压取自C4两端，改变C3和 C4的比值，可以改变反馈深度（即反馈系数），以满足振荡的振幅条件。电容反馈式三点式振荡器2.2 27MHz晶体振荡器实验电路如下图所示。此电路是在电容三点式振荡器基础上改进的。R3、R9组成直流偏置电阻，R3为基极可调电阻，改变其值可以改变振荡的幅度，L1、C8、C4、C5组成并联谐振回路，调谐在振荡频率上。其中，C4为微调电容，用于微调振荡频率。C8为反馈电容，C5为分压电容。 27MHz晶体振荡器实验电路图3、仿真及实验结果3.1 电路选材分析3.1.1 电容三点式电路选材（1）晶体管的型号由于要求f0=27MHz，所以要求晶体管的fT(80~140)MHz。另外查得2N3904的fT=300MHz；结电容为CBE=4pF,CCB=8pF。所以该晶体管可以满足要求。（2）反馈系数Kf通常选择Kf=0.1~0.5。反馈系数稍大些容易起振（太大则由于Q值降低反而不易起振），发射极输出电压幅度也大些，但是振荡波形失真大些，同时负载的影响也大些。这里试选择Kf=0.2。（3）谐振电容确定谐振电容的时候，需考虑晶体管的结电容和负载电容的影响。LC谐振回路的电容要远大于这两个电容，所以电容C3=330pF。然后根据反馈系数kf=C3/(C3+C4)=0.2。确定C3如下C3=kf/(1-kf)*C4’=0.2/(1-0.2)*368=92pF 实际可选用91pF的电容器。（4）谐振电感根据要求，f0=27MHz，由于已经确定谐振电容，所以可以确定谐振电感。但是在计算时需考虑晶体管的结电容CCB=8pF，此电容实际上是并联在LC回路两端的。所以 L=(1/(27*106))/(8+91*330/(91+330))=0.45uH （5）晶体管工作点确定晶体管工作点的根据是gmR4Kf=(3~5)，在设计中，此条件等效于在上式中，已经确定的电容和负载电阻，还要确定gab、G0、R3等。ga