高频正弦波振荡器的设计.doc

高频正弦波振荡器的设计
专业班级 XXXXXX
姓名 XXX
学号 XXXXXXXX
2011-9-12
一、设计要求
主要技术指标:电源电压12V,工作频率2M-4MHz,输出电压1V,频率稳定度较高。
设计要求:选择合适的高频正弦波振荡器形式;
从理论上分析振荡器的各个参数及起振条件;
设计高频振荡器,选取电路各元件参数,使其满足起振条件及振幅条件。
二、工作原理说明
振荡器概念
振荡器是一种能量转换装置——将直流电能转换为具有一定频率的交流电能。其构成的电路叫振荡电路。
。这个词通常用在音讯合成中,用来区别其他的音讯振荡器。
振荡器主要可以分成两种:谐波振荡器与弛张振荡器。
能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出的电子电路或装置。种类很多,按振荡激励方式可分为自激振荡器、他激振荡器;按电路结构可分为阻容振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器、音叉振荡器等;按输出波形可分为正弦波、方波、锯齿波等振荡器。广泛用于电子工业、医疗、科学研究等方面。主要适用于各大中院校、医疗、石油化工、卫生防疫、环境监测等科研部门作生物、生化、细胞、菌种等各种液态、固态化合物的振荡培养。
,起到交流耦合作用,形成正反馈电路,当接通电源的瞬间,某个管子先通,另一只管子截止,这时,导通管子的集电集有输出,,就产生了震荡电流。
确定静态工作点
由于振荡幅度稳定下来后,电路必然工作到非线性区,也就是说,可能进入截止区,也可能进入饱和区,静态工作点偏高,:当晶体管进入饱和区后,晶体管的输出阻抗将急剧下降(由原来的线性工作区几十千欧或几百千欧下降为几百欧姆),使谐振回路Q值大为降低,不仅使振荡波形严重失真,而且频率稳定度大为降低,甚至停振,为了避免上述情况发生,一般小功率振荡器将静态工作点设计得远离饱合区而靠近截止区,所以,c取1~4mA之间(可调整风确定)。
检查起振
(1)用高频毫伏表检查
用高频毫伏表接在振荡器的输出端,有读数即有高频电压输出,则起振,否则未起振。
(1)用三用表检查
由于本振荡电路采用基极自给偏置,起始工作点在晶体管的放大区,故发射极应有正向偏置,接通电源后,调节电位器R ,使振荡管的静态电流lco=(1~4)nlA(可用测发射极电压Ve来得知,Ico的大小)
(3)用示波器检查
用示波器接于振荡器的输出端,如有高频振荡波形显示,说明起振,否则未起振。
将正弦波经过高频功率放大器
振荡电路将直流转换为交流正弦波
高频功率放大器输出采用互感耦合的方式
电路设计原理框图

三、电路设计
正弦波振荡器
正弦波振荡器电路
LC振荡部分是由晶体管组成的电容三点式振荡器,所用改进型电路既西勒电路,对交流短路,因此是基极接地(共集)电路。对于振荡电路选择共集组态主要考虑电容的改变来调节频率,因为变容二极管加反向偏置电压和调制电压,需要有公共接地点,通常选用共基电路在电路连接上比较方便,晶体管的静态工作点由决定。即

综上所述,可以取振荡器的静态工作点=,,设三极管60。得

为了提高电路的稳定性,的值可适当增大,取=,则。
所以
若取流过的电流

则
所以
即
振荡器的静态工作电流通常选在(1~4)mA,偏大可使输出电压幅度增加,但波形失真加重。频率稳定度差,
过小会使较小,起振困难。
谐振频率的计算,,为总电容,如果选择远大于,远大于,则。根据题目要求振荡器振荡频率变化范围=2~4MHz,所以取uH,pF,变化范围是5~30pF.。
频率稳定性
稳频措施为减少外界因素的变化,合理选择元器件。
电路的相位特性应该满足这样的条件:由某一频率变化所引起的相位变化,两个变化量的符号必须相反,才能使频率趋于稳定。用数学表示为
写成偏导数形式,则为
振幅稳定性
在分析振荡的产生过程中了解到:如果电路的环反馈系数AB>1,振幅增大,如果AB<1,振幅会衰减;若AB=1,则振幅维持不变。因此,当电路中出现增幅现象时,必定满足振幅条件下的AB>1。要使振幅不继续增大而趋于稳定,必须使电路的AB值随振幅的增大而减小,自动调整到AB=1。与此相反,当电路中出现减幅现象时,必定满足在该振幅条件下的AB<1。要使振幅不继续减小下去,必须使电路的AB值能随振幅的减小而增大,自动调整到AB=1。这就是说,欲使振荡器的振幅在发生某种变化时能自动趋于稳定,电路的反馈系数AB