基于单片机LC振荡器制作设计资料.docxVIP

摘要

本题目中，振荡器采用输出波形好，频率稳定度高的具有波段切换功能的改进型电容三点式振荡电路。在每一个波段内，频率的调节是通过改变压控振荡器的变容二极管的直流反压实现的。采用锁相环频率合成电路，以进一步提高输出频率的稳定度。为了提高输出功率和效率，功率放大器设计在丙类临界状态。单片机的任务是进行峰-峰值显示和频率显示。

一、方案论证与比较

1、常见LC振荡器制作方案

方案一、采用互感耦合振荡器形式。调基电路振荡频率在较宽的范围改变时，振幅比较稳定。调发电路只能解决起始振荡条件和振荡频率的问题，不能决定振幅的大小。调集电路在高频输出方面比其它两种电路稳定，幅度较大谐波成分较小。互感耦合振荡器在调整反馈(改变耦合系数)时，基本上不影响振荡频率。但由于分布电容的存在，在频率较高时，难于做出稳定性高的变压器，而且灵活性较差。

方案二、采用电感三点式振荡。由于两个电感之间有互感存在，所以很容易起振。另外，改变谐振回路的电容，可方便地调节振荡频率，由于反馈信号取自电感两端压降，而电感对高次谐波呈现高阻抗，故不能抑制高次谐波的反馈，因此振荡器输出信号中的高次谐波成分较大，信号波形较差。

方案三、采用电容三点式振荡器。电容三点式振电路的基极和发射极之间接有电容，反馈信号取自电容两端，它对谐波的阻抗很小，谐波电压小，因而使集电路电流中的谐波分量和回路的谐波电压都较小。反馈信号取自电容两端，由于电容对高次谐波呈现较小的容抗，因而反馈信号中高次谐波分量小，故振荡输出波形好。

考虑到本设计中要求频带较宽，输出波形良好，拟选择方案三。

2、调谐方案

方案一、手动调谐。通过手动调节双联电容来改变输入回路的谐振和本振频率，或调节精密电位器产生一定的偏压从而改变变容二极管的结电容，使谐振频率发生变化。其优点是调谐简单，可以根据实际情况进行精细调节；缺点是难以实现一些智能功能，而且由于频率的稳定度取决于LC振荡，而LC振荡的频率稳定度较低，导致本振频率漂移严重，性能不够稳定。

方案二、电压合成调谐。用D/A转换或数字电位器产生一定的电压改变晶体管或变容二极管的结电容，从而改变振荡频率。由于D/A转换器和数字电位器的位数一般较低，所以难以得到精细的控制电压，再加上变容二极管的非线性，使得控制电压与谐振频率之间一般是非线性的关系，从而使控制电压的产生和载频的确定都很困难，并且稳定度不好。

方案三、锁相环频率合成方式。该方案的显著优点是频率稳定度高，与晶体管振荡器的稳定度相同，可达10-?以上，当压控振荡器参数发生变化时，可自动跟踪捕捉，使频率重新稳定。如果采用小数分频 (如用相位累加脉冲吞除技术),可以在好的环路性能下实现微小的频率步进，获得高稳定度的频率信号。

权衡之后，我们采用了方案三。

3、测量显示电路

方案一、采用纯硬件电路来实现。无论是峰-峰值显示，还是频率显示，其电路都比较复杂，调试困难，而且电路功能的可修改性和可扩充性都比较差，不易满足题目中的要求。

方案二、软硬件结合来实现。

对于峰-峰值显示，可以直接用A/D转换器采样峰值检波电路输出的电压值，再经单片机计算处理后进行显示。

对于频率显示，通常采用两种方案：

①利用压控制振荡器输出电压与频率的线性关系，做成数据表，并存入存储器中，再通过软件编程进行查表并显示。

②利用硬件电路对输出的正弦信号进行频率采样，再由单片机进行计数并显示。

方案二的特点：电路功能的可修改性和可扩充性都比较好，但软件设计工作量较大；综合考虑各种因素，拟采用方案二，其中，频率显示拟采用单片机查表的方法。

单片机处理系统A/D采样

单片机

处理系统

A/D采样

LED显示

信号输入

峰值检波电路

A/D单片机

处理系统

LED显示

二、系统设计

1、总体设计

(1)系统框图

单片机

BU2614

显示

滤波VCO

AGC

放大器功率

R

A/D转换

2、各模块设计及计算

(1)正弦波振荡电路的设计与计算

C9

C9

0.047uF

R2630Ω

I2

R4

10K

C4

75P

C6

240P

C8

0.047uF

C50.01uF

1000pFC3二

Cj

C2

-33PL

zC110P

W1

20K[

R5

9.1K

C7

240P

R11K

Tc1二

Jc2

3DG4E

R31K

12V

out

为了提高输出波形的稳定性并展宽频率范围，我们实际采用的是改进型的电容三点式振荡电路——西勒振荡电路。我们选用小功率高频管3DG4E,其fr=200兆赫，选he=50至100左右的管子。

电路