高頻信號發(fā)生器設(shè)計(jì)--課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-13 05:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 12）當(dāng)：R1=R2=R，C1=C2=C時(shí)，（式313）本設(shè)計(jì)的RC橋式振蕩電路，電阻R=，C=，可以產(chǎn)生1KHz的正弦信號，用來對高頻信號進(jìn)行幅度調(diào)節(jié)。用固定電阻和滑動(dòng)變阻器確定電路的反饋系數(shù)和放大倍數(shù)，可以調(diào)節(jié)電位器實(shí)現(xiàn)輸出電壓幅度的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，上端電阻變大，可以增加放大倍數(shù)，使輸出幅度增加，下端電阻增大，減小放大倍數(shù)，輸出電壓幅度變小。 高頻振蕩器高頻振蕩器是高頻信號發(fā)生器的關(guān)鍵部分，高頻振蕩器的種類很多，根據(jù)工作原理可以分為反饋型振蕩器和負(fù)阻型振蕩器。根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)采用的器件可分為LC振蕩器、晶體振蕩器、變壓器耦合振蕩器等。三點(diǎn)式LC振蕩器其電路結(jié)構(gòu)簡單，頻率易調(diào)節(jié)，廣泛用于各種實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生高頻信號，下面介紹幾種常見的電容三點(diǎn)式LC振蕩器，通過比較確定本次設(shè)計(jì)的電路。 電容三點(diǎn)式振蕩器電容三點(diǎn)式振蕩器的基本電路如圖32所示圖32 電容三點(diǎn)式振蕩器由圖可見：與發(fā)射極連接的兩個(gè)電抗元件為同性質(zhì)的容抗元件C1和C2；與基極和集電極連接的為異性質(zhì)的電抗元件L，根據(jù)三點(diǎn)式振蕩器的判別準(zhǔn)則，該電路滿足相位條件。 其工作過程是：振蕩器接通電源后，由于電路中的電流從無到有變化，將產(chǎn)生脈動(dòng)信號，因任一脈沖信號包含有許多不同頻率的諧波，因振蕩器電路中有一個(gè)LC諧振回路，具有選頻作用，當(dāng)LC諧振回路的固有頻率與某一諧波頻率相等時(shí)，電路產(chǎn)生諧振。雖然脈動(dòng)的信號很微小，通過電路放大及正反饋使振蕩幅度不斷增大。當(dāng)增大到一定程度時(shí)，導(dǎo)致晶體管進(jìn)入非線性區(qū)域，產(chǎn)生自給偏壓，使放大器的放大倍數(shù)減小，最后達(dá)到平衡，即AF=1，振蕩幅度就不再增大了。于是使振蕩器只有在某一頻率時(shí)才能滿足振蕩條件，于是得到單一頻率的振蕩信號輸出。該振蕩器的振蕩頻率為： （式321）反饋系數(shù)F為： （式322）若要它產(chǎn)生正弦波，必須滿足F= 1/21/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。一個(gè)實(shí)際的振蕩電路，在F確定之后，其振幅的增加主要是靠提高振蕩管的靜態(tài)電流值。但是如靜態(tài)電流取得太大，振蕩管工作范圍容易進(jìn)入飽和區(qū)，輸出阻抗降低使振蕩波形失真，嚴(yán)重時(shí)，甚至使振蕩器停振。所以在實(shí)用中，靜態(tài)電流值一般ICO=。電容三點(diǎn)式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是：1）振蕩波形好。2）電路的頻率穩(wěn)定度較高。工作頻率可以做得較高，可達(dá)到幾十MHz到幾百M(fèi)Hz的甚高頻波段范圍。 電路的缺點(diǎn)：振蕩回路工作頻率的改變，若用調(diào)C1或C2實(shí)現(xiàn)時(shí)，反饋系數(shù)也將改變。使振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高。 電感三點(diǎn)式振蕩器電感三點(diǎn)式振蕩器電路如圖33所示圖33 電感三點(diǎn)式振蕩電路 圖33是電感三點(diǎn)式振蕩電路的原理圖。由圖可見，這種電路的LC并聯(lián)諧振電路中的電感有首端、中間抽頭和尾端三個(gè)端點(diǎn)，其交流通路分別與放大電路的集電極、發(fā)射極(地)和基極相連，反饋信號取自電感L2上的電壓，因此，習(xí)慣上將圖33所示電路稱為電感三點(diǎn)式LC振蕩電路，或電感反饋式振蕩電路。電感三點(diǎn)式振蕩電路分析方法與電容三點(diǎn)式振蕩器類似。相位平衡條件：根據(jù)射同基反的原則，也可以判別三點(diǎn)式振蕩電路的相位平衡條件，方法是先畫出交流等效電路如圖23所示,顯然該電路符合射同基反的原則，因此滿足相位平衡條件?？汕蟮秒姼腥c(diǎn)式振蕩器的振幅起振條件和振蕩頻率。振蕩頻率為： （式323）其中L=L1+L2+2M，M為互感系數(shù)。電感三點(diǎn)式振蕩電路的特點(diǎn)：（1）工作頻率范圍為幾百kHz~幾MHz；（2）反饋信號取自于L2， 其對f0的高次諧波的阻抗較大，因而引起振蕩回路的諧波分量增大，使輸出波形不理想。 克拉潑振蕩電路為克服共基電容三點(diǎn)式振蕩器的缺點(diǎn)，可對其進(jìn)行改進(jìn)，得到串聯(lián)型改進(jìn)電容三端式振蕩器，即克拉波振蕩電路。它的電路組成如圖34。圖34 克拉潑振蕩電路電路特點(diǎn)是在共基電容三點(diǎn)式振蕩器的基礎(chǔ)上，用一電容C3，串聯(lián)于電感L支路。 功用主要是以增加回路總電容和減小管子與回路間的耦合來提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性。使振蕩頻率的穩(wěn)定度得以提高。 因?yàn)镃3遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于C1或C2，所以電容串聯(lián)后的等效電容約為C3。電路的振蕩頻率為：與共基電容三點(diǎn)式振蕩器電路相比，在電感L支路上串聯(lián)一個(gè)電容。但它有以下特點(diǎn)：振蕩頻率改變可不影響反饋系數(shù)。振蕩幅度比較穩(wěn)定；但C3不能太小，否則導(dǎo)致停振，所以克拉潑振蕩器頻率覆蓋率較小，； 為此，克拉潑振蕩器適合與作固定頻率的振蕩器 。 西勒振蕩電路西勒振蕩電路克服了克拉潑振蕩電路頻率調(diào)節(jié)范圍小的缺點(diǎn)，其電路圖如圖35所示。圖35 西勒振蕩電路電路特點(diǎn)是在克拉潑振蕩器的基礎(chǔ)上，用一電容C4，并聯(lián)于電感L兩端。功用是保持了晶體管與振蕩回路弱藕合，振蕩頻率的穩(wěn)定度高，調(diào)整范圍大。電路的振蕩頻率為： （式324）特點(diǎn)：； ，如可達(dá)千兆赫；頻率覆蓋率比較大，；所以在一些短波、超短波通信機(jī)，電視接收機(jī)中用的比較多。 高頻振蕩電路分析 上面介紹了四種三點(diǎn)式振蕩器：電容三點(diǎn)式振蕩器，在調(diào)節(jié)頻率的同時(shí)反饋系數(shù)會(huì)發(fā)生改變，可能使電路不滿足起振條件或是產(chǎn)生的高頻信號不夠穩(wěn)定。電感三點(diǎn)式振蕩器，由于電感線圈對高次諧波呈現(xiàn)高阻抗，所以反饋電壓中高次諧波分量較多，輸出波形較差。同時(shí)電感三點(diǎn)式由于級間電容的原因，它工作的頻率不能太高?？死瓭娬袷庪娐分饕糜诠潭l率或波段頻率范圍較窄的場合，這是因?yàn)榭死瓭娬袷庪娐奉l率不易改變，因此不適合做高頻信號發(fā)生器的振蕩電路。洗了電路克服了上述三種電路的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了輸出頻率高，幅度穩(wěn)定，頻率調(diào)節(jié)范圍大。綜上選擇西勒振蕩電路作為高頻信號發(fā)生器的高頻振蕩電路模塊。具體電路如圖35。 圖36 高頻振蕩電路合理地選擇振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)，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
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