【文章內(nèi)容簡介】 硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。 它 結(jié)合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進(jìn)行設(shè)計和驗證。憑借NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級 SPICE 分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進(jìn)行的 迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。與 NI LabVIEW 和SignalExpress 軟件的集成，完善了具有強大技術(shù)的設(shè)計流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實現(xiàn)建模測量。 特點 有： （ 1） 直觀的圖形界面 ； （ 2） 豐富的元器件 ； （ 3）強大的仿真能力 ； （ 4） 豐富的測試儀器 ； （ 5） 完備的分析手段 ； （ 6） 獨特的射頻 (RF)模塊 ； （ 7） 強大的 MCU 模塊 ； （ 8） 完善的后處理 ； （ 9） 詳細(xì)的報告 ；（ 10） 兼容性好的信息轉(zhuǎn)換 。 1． 2 設(shè)計目的及要求 本次任務(wù)是關(guān)于無線防盜報警器的設(shè)計，它包括包括發(fā)射機和接收機兩 大部分，當(dāng)有人按下開關(guān)時，發(fā)射機會發(fā)出信號，接收機能夠接收到信號，并發(fā)出聲光報警信號。聲光報警部分用發(fā)光二極管和蜂鳴器來代替。 發(fā)射機和接收機的技術(shù)指標(biāo)如下： (1)發(fā)射機 中心頻率 0 12f MHz? 輸出功率 30Ap mW? 頻率穩(wěn)定度 0/ 10ff ??? 最大頻偏 10mf KHz? ?? 8 (2)接收機 諧振頻率： of ＝ 12MHz 諧振電壓放大倍數(shù)： dBAVO 20? 通頻帶： MHzBw ? 矩形系數(shù)： ?rK 9 2 設(shè)計方案及論證 發(fā)射機 方案一 下圖 1為無線發(fā)射模 塊的電路圖。 從圖中可以看出無線的發(fā)射 電路的調(diào)制方式為 ASK 調(diào)制。 Datainput 是信號的輸入，用于數(shù)字信號的輸入，控制振蕩器的震蕩。電阻 R2 是一個基極的偏置電阻，用于確定電路的靜態(tài)工作點。 L1 與 L2 與 Y1 一起構(gòu)成震蕩電路，由于 Y1 是帶有聲表面濾波器的震蕩源，所以該電路的頻率穩(wěn)定度很好。 C2則將震蕩信號的電路耦合到天線上發(fā)射出去。這里的 Q1 選用 CS9018，它的放大倍數(shù) HFE 雖然不高，但是它的截止頻率卻相當(dāng)?shù)母?，達(dá) 1G，是完全能夠滿足 315MHz 的震蕩頻率的。而且電路中的分布參數(shù)對于電路的影響也會因為聲 表面濾波器而降低。圖中的 L1 和 L2 中的 3mm 表示電感線圈的線圈直徑大小， 4T5 表示是線圈的匝數(shù)為 圈。當(dāng) Datainput 為 1時下面的 Q2 打開，電路可以產(chǎn)生震蕩，當(dāng) Datainput 為 0時， Q2 截止，上面的電路就沒法震蕩了。所以這個電路的調(diào)制方式為 ASK 調(diào)制。 圖 1 無線發(fā)射模塊圖 10 方案二 該方案主要有振蕩電路、緩沖電路和高頻功率放大器電路組成。其中 振蕩電路主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定且中心頻率符合指標(biāo)要求的正弦波信號，目前應(yīng)用較為廣泛的是三點式振蕩電路和差分對管振蕩電路。三點式振蕩電路又可分為電感 三點式振蕩電路 和電容三點式振蕩電路，由于是固定的中心頻率，因而采用頻率穩(wěn)定度較高的 改 進(jìn)行電容反饋振蕩器 —— 西勒 振蕩電路來作振蕩級。緩沖級采用射極跟隨器， 來 減弱放大器與 LC 正弦波振蕩器之間的影響，以保證頻率的穩(wěn)定性。而 功率放大器要做到功率與效率兼?zhèn)洌?采用工作于丙類狀態(tài)的高頻諧振功率放大器。 其方框圖如下圖 2所示： 圖 2 發(fā)射機方框圖 對比方案一和方案二：可知方案二原理更加簡單，容易理解，而且 經(jīng)濟可靠，同時 相關(guān) 的電路 內(nèi)容同我們上課所學(xué)的高頻 知識 基本相似，所以操作起來會更加方便。 故我采用方案二的發(fā)射機。 接收機 方案一 采用 運 算放大器 進(jìn) 行控制。 運 算放大器 可將 由 傳 感器 獲 得的微弱信 號進(jìn)行放大， 從 而使 電 路 發(fā)出聲、光等報 警信 號 。正常情 況 下， 運 算放大器不工作，直到有信 號時 才工作， 將 信 號 放大后送入 NE555時基電 路和 阻容組件組成音調(diào)振蕩器，輸出音頻信號使揚聲器發(fā)聲報警。 其方框圖如下圖 3所示： 此方案需要使用運算放大器，使電路變得復(fù)雜。 11 圖 3 運放控制的接收機 機方框圖 方案二 采用小信號放大器的輸出信號與可控硅 進(jìn) 行控制，小信號放大器沒有接收到信號時， 則 被控器的 聲 、光信 號產(chǎn) 生 電 路不 工作；一旦發(fā)射機發(fā)射信號，小信號放大器也接收到信號，被控器的 聲 、光信 號產(chǎn) 生 電 路 產(chǎn) 生 聲、光報 警信 號 。這種方案更加節(jié)省能量，而且也更加方便。 圖 4 可控硅控制的接收機 機方框圖 綜上所述，采用方案二更加經(jīng)濟可靠，電路設(shè)計也更加方便。 故我采用方案二的接收機。 12 3 單元模塊電路設(shè)計 及分析 發(fā)射機模塊 LC 三點式反饋振蕩器 正弦波振蕩器的任務(wù)是在沒有外加激勵的情況下，產(chǎn)生具有某一頻率的等幅正弦振蕩。 反饋式正弦波振蕩器有 RC、 LC 和晶體振蕩器三種形式，電路 主要由放大網(wǎng)絡(luò)、選頻回路 和反饋網(wǎng)絡(luò)三個部分構(gòu)成。 本設(shè)計中，我們研究的主要是LC三點式振蕩器。所謂三點式振蕩器，是晶體管的三個電極（ B、 E、 C），分別與三個電抗性元件相連接，形成三個接點， 故稱為三點式振蕩器， 其基本電路如 圖 5 所示： 圖 5 三點式振蕩器的基本電路 其中 依靠電容產(chǎn)生反饋電壓構(gòu)成的振蕩器為電容反饋三點式振蕩器，依靠電感產(chǎn)生反饋電壓構(gòu)成的振蕩器為電感反饋三點式振蕩器。電容反饋振蕩器與電感反饋振蕩器相比，振蕩器工作頻率高，輸出波形好。而且經(jīng)過改進(jìn)后的西勒振蕩器，克服了電容反饋振蕩器調(diào)整頻率時會改變反饋系數(shù)的缺點，因此， 本次 設(shè)計我采用的是頻率穩(wěn)定度較高的改進(jìn)行電容反饋振蕩器 —— 西勒振蕩電路 來作為振蕩器的主要組成部分。 如下圖 6所示： x 3x2x 1cbeLC 2cbeC 1L 2CcbeL 1( a ) ( b ) ( c ) 13 圖 6 LC 振蕩器電路圖 靜態(tài)工作電流的確定 合理地選擇振蕩器的靜態(tài)工作點，對振蕩器的起振，工作的穩(wěn)定性，波形質(zhì)量的好壞有著密切的關(guān)系。－般小功率振蕩器的靜態(tài)工作點應(yīng)選在遠(yuǎn)離飽和區(qū)而靠近截止區(qū)的地方。根據(jù)上述原則，一般小功率振蕩器集電極電流 ICQ 大約在 之間選取 ，故本實驗電路中： 選 ICQ=2mA VCEQ=6V β =100 則有 ??????? KI UURR CQ C E QCC 32 612610 為提高電路的穩(wěn)定性 R8 值適當(dāng)增大，取 R10=2KΩ則 R6＝ 1KΩ 因： UEQ=ICQ R6 則： UEQ =2mA 1K=2V 因： IBQ=ICQ/β 則： IBQ =2mA/100= 一般取流過 Rb2 的電流為 510IBQ , 若取 10IBQ 因：BQBQIVR 1011? ?? EQBQ VV 則： ??? KVR 取適當(dāng)電阻5K?。 因： 111b RVVVRBQBQCC ?? (公式 31111) 14 故： ????? KKV VVR b 為調(diào)整振蕩管靜態(tài)集電極電流的方便， Rb1由 50K? 電阻與 電位器串聯(lián)構(gòu)成。 確定主振回路元件 回路中的各種電抗元件都可歸結(jié)為總電容 C和總電感 L 兩部分。確定這些元件參量的方法，是根據(jù)經(jīng)驗先選定一種，而后按振蕩器工 作頻率再計算出另一種電抗元件量。從原理來講，先選定哪種元件都一樣，但從提高回路標(biāo)準(zhǔn)性的觀點出發(fā)，以保證回路電容 Cp遠(yuǎn)大于總的不穩(wěn)定電容 Cd 原則，先選定 Cp 為宜。 若從頻率穩(wěn)定性角度出發(fā)，回路電容應(yīng)取大一些，這有利于減小并聯(lián)在回路上的晶體管的極間電容等變化的影響。但 C 不能過大， C過大， L就小， Q值就會降低，使振蕩幅度減小，為了解決頻穩(wěn)與幅度的矛盾，通常采用部分接入。反饋系數(shù)F=C1/C2，不能過大或過小，適宜 1/8— 1/2。 因 振蕩器的工作頻率為： LCf ?2 10 ? 當(dāng) LC 振蕩時， f0=12MHz L＝ 10μ H 本電路中， 則回路的諧振頻率 fo 主要由 C C7決定，即 )9