高頻信號發(fā)生器的設計與制作課程設計

1、<p>　　2010高頻電子課程設計論文</p><p>　　高頻信號發(fā)生器的設計與制作</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.概要…………………………………………………….2</p><p>　　1.1何為課程設計………….…………………………2</p><p&

2、gt;　　1.2課程設計的目的和要求………………………….3</p><p>　　1.3課程設計的主要步驟…………………………….4</p><p>　　2. 高頻信號發(fā)生器及原理方框圖……………………..5</p><p>　　2.1設計指標………………………………………….5</p><p>　　2.2電路設計方案………………………………

3、…….5</p><p>　　2.3電路設計原理圖………………………………….6</p><p>　　3.部分電路設計……………………………………....8</p><p>　　3.1音頻振蕩器……………………………………….8</p><p>　　3.2高頻振蕩器………………………………………10</p><p>　

4、　3.3總電路圖…………………………………………12</p><p>　　4.個人心得…………………………………………………13</p><p><b>　　概要</b></p><p>　　在高等學校課程設計是一個重要的教學環(huán)節(jié)，它與實驗、生產實習、業(yè)設計構成實踐性教學體系。由此規(guī)定了課程設計的三個性質：</p><p&g

5、t;　　一是教學，學生在教師指導下針對某一門課程學習工程設計；</p><p>　　二是實踐性，課程設包括電路設計、印刷板設計、電路的組裝和調試等實踐內容；</p><p>　　三是群眾性、主動性，課程設計以學生為主體，要求人人動手，教師只起引導作用，主任務由學生獨立完成，學生的主觀能動性對課程設計的完成起決定性作。學生較強的動手能力就是依靠實踐性教學體系來培養(yǎng)的。</p>

6、<p>　　1.1 何謂課程設計</p><p>　　所謂課程設計就是大型實驗，是具有獨立制作和調試的設計性實驗，其基本屬性體現(xiàn)在工程設計上。但課程設計畢竟不同于一般實驗。</p><p>　　首先是時間和規(guī)模不同，一般實驗只有兩學時，充其量為四學時；而課程設計一般為一～兩周。實驗所要達到的目的較小。通常只是為了驗證某一種理論、掌握某一種參數(shù)的測量方法、學習某一種儀器的使用方法等

7、等；而課程沒計則是涉及一門課程甚至幾門課程的綜合運用，所以課程設計是大型的。</p><p>　　其次，完成任務的獨立性不同，一般實驗學生采用教師事先安排好的實驗板和儀器，實驗指導書上詳細地介紹了做什么和如何做，實驗時還有教師現(xiàn)場指導，學生主要任務是搭接電路，用儀器觀察現(xiàn)象和讀取數(shù)據(jù)，因此實驗是比較容易完成的；而課程設計不同，課程設計只給出所要設計的部件或整機的性能參數(shù)，由學生自己去設計電路、設計和制作印刷電路板

8、，然后焊接和調試電路，以達到性能要求。</p><p>　　課程設計和畢業(yè)設計性質非常接近，畢業(yè)設計是系統(tǒng)的工程設計實踐，而課程設計則是工程設計實踐的初步訓練，它為畢業(yè)設計打下一定基礎。課程設計與畢業(yè)設計在規(guī)模上和要求上，大小高低不同，但它們都屬于工程設計，因此工作步驟是類似的。</p><p>　　1.2 課程設計的目的要求</p><p>　　1 、課程設計的目

9、的是幫助學生綜合運用所學的理論知識，把一些單元電路有機地組合起來，組成小的系統(tǒng)，使學生建立系統(tǒng)的概念；并使學生 鞏固和加強已學理論知識。并掌握一般電子電路分析和設計的基本步驟。</p><p>　　2 、掌握常用元器件的檢測、識別方法及常用電子儀器的正確使用方法 。</p><p>　　3 、掌握印制板的制作流程以及protel 99 SE的使用等基本技能 。</p><

10、;p>　　4 、培養(yǎng)一定的獨立分析問題、解決問題的能力。對設計中遇到的問題能通過獨立思考、查閱有關資料，尋找解決問題的途徑；對調試中出現(xiàn)的故障，能通過獨立分析，找到故障發(fā)生原因及排除辦法。</p><p>　　5 、通過課程設計培養(yǎng)學生樹立經(jīng)濟觀點、全局觀點，培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度和一絲不茍的嚴謹作風。</p><p>　　1.3 課程設計的主要步驟</p><p

11、>　　1 、方案論證 根據(jù)設計指標要求查閱資料，確定采用晶體管電路還是集成電路，采用模擬電路還是數(shù)字電路，或者采用它們的混合電路。分析比較這些電路的性能、繁易程度，再從性能、價格、實現(xiàn)難易等幾方面進行方案論證。然后，確定電路方框圖，并將總體指標分配給每個小框，即明確每個小框的性能要求。</p><p>　　2 、工程估算 確定每一個小框的單元電路，計算單元電路以達到分部指標的要求，計算本級時要特別注意相鄰級

12、對本級性能的影響，因此計算時要按一定的順序進行。確定本級元器件的數(shù)據(jù)和型號。電路計算與元器件的確定這兩步通常需要反復進行，按照經(jīng)驗選取某些數(shù)值的元器件，計算結果不一定符合分部指標要求；按指標要求計算出元器件值，卻又不一定能找到這種規(guī)格的元器件，只得選取相近的元器件再行計算。這種反復計算和計算中容許的近似最能體現(xiàn)工程設計的特點。</p><p>　　3、根據(jù)所設計方案制作PCB圖</p><p&

13、gt;　　4 、分析實驗結果，寫出課程設計報告。設計報告應包括從指標要求到調試結果分析等各個方面。特別對于作為學習環(huán)節(jié)的課程設計和畢業(yè)設計來說，書寫設計報告更是十分重的一環(huán)，通過書寫報告可以系統(tǒng)地掌握工程設計方法，可以更深刻地理解所學到的理論知識。</p><p>　　二、高頻信號發(fā)生器及原理方框圖</p><p><b>　　2.1設計指標</b></p>

14、;<p>　　1 電源電壓： 4.5V</p><p>　　2 輸出正弦波功率： 0.5W</p><p>　　3 調制方式：普通調幅</p><p><b>　　4 工作頻率范圍</b></p><p>　?。?）3 檔：465kHz～1.5MHz ；4MHz～15MHz ； 25MHz～ 49MHz&l

15、t;/p><p>　?。?）每檔頻率要連續(xù)可調</p><p>　?。?）可輸出1kHz的音頻信號</p><p><b>　　2.2電路設計方案</b></p><p>　　高頻信號發(fā)生器主要用來向各種電子設備和電路提供高頻能量或高頻標準信號，以便測試各種電子設備和電路的電氣特性。例如，測試各類高頻接收機的工作特性，便是高

16、頻信號發(fā)生器一個重要的用途。在電路結構上，高頻信號發(fā)生器和高頻發(fā)射機很相似。</p><p>　　一般高頻信號發(fā)生器由主振級、調制級、輸出級、緩沖級等幾大部分組成，如下圖所示。</p><p>　　2.3電路設計原理框圖</p><p>　　本課題是一小型簡易高頻信號發(fā)生器。它只包含主振級和調制級兩部分?？晒z修調試收音機、電視機及遙控設備之用。主振級與調制級是高頻

17、信號發(fā)生器的主要電路。這兩部分可采用兩級電路，也可合為一級電路。主振級是一個 LC 自激正弦波振蕩器。它輸出一定頻率范圍的正弦波，又可送給調制級作為載波。調制級提供測試接收機靈敏度、選擇性等指標用的已調信號。它可以是調幅波、調頻波 ，也可以是脈沖信號。本課題采用簡化調幅電路，將主振級與調制級合二為一。調制級本身就是一個正弦波振蕩器。當振蕩管的某一個電極同時輸入了音頻信號時，則高頻振蕩將被音頻信號所調制，此時振蕩器輸出的波形就不再是等幅波

18、而是調幅波。這里調制方式僅限調幅制一種。高頻信號發(fā)生器還要求有音頻信號輸出。因此，儀器中還要包含一個音頻振蕩器，即上圖所示中的內調制振蕩器。此振蕩器既可輸出音頻信號，又可提供內調制信號。不難看出，我們設計的高頻信號發(fā)生器實際上只有兩部分：一是音頻振蕩電路，一是高頻振蕩電路。它們既能產生不同頻率的正弦波，又能共同產生調幅波。下圖即是其組成框圖。</p><p><b>　　部分電路設計</b>

19、</p><p><b>　　3.1音頻振蕩器</b></p><p>　　音頻振蕩電路有多種形式。它可以是文氏電橋振蕩器，也可以是 L C振蕩器。這里只談 LC 正弦波振蕩器設計。LC 正弦波振蕩器有變壓器反饋式、電感三點式及電容三點式幾種。其中電容三點式振蕩器的振蕩頻率較高，不適于作音頻振蕩器；而電感三點式振蕩器的反饋電壓取自電感支路，對高次諧波阻抗大，振蕩頻率不

20、易很高，但作音頻振蕩器是適宜的。因此，這里選用共基極電感三點式振蕩器。電路如下圖所示。右圖所示是其交流等效電路。左圖中的 C1是隔直電容，同時形成反饋支路。</p><p>　　共基極電感三點式振蕩器 交流等效電路</p><p>　?。?1 ）選管音頻振蕩器屬小功率振蕩器。選用一般的小功率高頻管即可。從穩(wěn)頻和易于起振考慮，應盡量選取特征頻率高的管子。另外，應選電流放

21、大系數(shù)β高的管子。這樣即使晶體管與回路處于松耦合狀態(tài)時也易于滿足起振條件。通?？蛇x用 3DG 系列管。</p><p>　?。?2 ）直流工作狀態(tài)與偏置電阻的選擇</p><p>　　振蕩管的靜態(tài)工作電流對振蕩器工作的穩(wěn)定性及波形有很大影響，應合理選擇工作點。當振蕩器的振蕩幅度穩(wěn)定后，一般應工作于非線性區(qū)域，晶體管必然出現(xiàn)飽和與截止狀態(tài)。晶體管飽和時輸出阻抗低，它并聯(lián)在 LC 諧振回路上將

22、使 Q 值大為降低，從而降低頻率穩(wěn)定度，波形會出現(xiàn)失真。所以應當把工作點選在偏向截止一邊的放大區(qū)，即工作電流不能過大。通常對小功率振蕩器的工作電流應選 IcQ＝1～5mA 。若 IcQ 偏大，可使振蕩幅度增加一些，但對其他指標不利?，F(xiàn)選 I cQ＝3mA 。UCEQ 應選大些，以使振蕩器偏向截止方向工作?，F(xiàn)取 UCEQ＝3.6V （UCC＝4.5V），由此可算得發(fā)射極電阻。</p><p>　　選擇基極分壓偏置電

23、阻RB1、RB2：</p><p>　　UBQ＝UEQ＋UBEQ＝UCC－UCEQ＋UBEQ＝4.5V－3.6V＋0.7V＝1.6V</p><p>　　取I1＝5IBQ＝5×0.06mA=0.3mA</p><p>　　為便于調整靜態(tài)工作電流，RB1采用電位器與電阻串接，待電路調整好后，再換相應值的電阻。</p><p>　?。?

24、 ） 回路元件的確定</p><p>　　振蕩回路的元件值可根據(jù)振蕩頻率的要求來確定。根據(jù)要求 F0=1/2π√LC=1000HZ;現(xiàn)取C＝0.33uF，計算回路電感：</p><p>　　反饋系數(shù)Kf＝L1/L2，它決定電感抽頭位置。一般在0.1～0.5范圍內選擇。Kf太小，則振蕩器不易起振幅度太??；Kf太大，則振蕩幅度大，易工作到飽和區(qū)，造成波形失真和頻率穩(wěn)定度低，所以應選取適中

25、值，本例選取Kf＝0.2</p><p><b>　　3.2高頻振蕩器</b></p><p>　　高頻振蕩器一般采用電容三點式或變壓器反饋式。在此采用共基極變器反饋式。其原理如圖所示。</p><p>　　共基極變壓器反饋式振蕩器</p><p>　　變壓器反饋振蕩器的優(yōu)點是容易起振，輸出電壓大，結構簡單，調節(jié)<

26、/p><p>　　頻率方便，調節(jié)頻率時輸出電壓變化不大。當振蕩管的基極輸入音頻信號時，高頻振蕩將被音頻信號所調制，振蕩器即成為調幅器。由于高頻振蕩器的振蕩頻率較高，在選管時應注意選超高頻小功率三</p><p>　　極管。特征頻率 f T 也要比音頻振蕩管的要求高。通常選 f T > (3-10) f 0 (f 0為振蕩器的中心頻率) 。f T高則管子的高頻性能好，晶體管內部相移小，利于

27、穩(wěn)頻。在高頻工作時，振蕩器的增益仍較大，易于起振。本例中選用3DG 56超高頻管，其針fT >500MHz ，遠大于本題要求的最高工作頻率49MHz 。高頻振蕩器的直流工作狀態(tài)與偏置電阻的計算同本例音頻振蕩器的計算方法相同。但注意集電極電流 ICQ為2～4mA。基極偏置電阻最好也采用電位器，以便調整靜態(tài)電流。鑒于高頻振蕩器具有3擋頻率(3個波段) ，可用一個四刀三位撥動式 波段開關進行轉換。各擋頻率由雙連電容器作連續(xù)頻率微調。圖

28、3-9 所示是高頻信號發(fā)生器的整機電路。它是由高頻和音頻振蕩電路組成。其中晶體管 Q1音頻振蕩變壓器 J組成了共基極電感三點式 振蕩電路，產生音頻信號，振蕩頻率為 lkHz。音頻信號由變壓器的次級輸出 。一路經(jīng) R 5、C 7衰減電位器 R X2加至音頻信號輸出插孔J2，以便輸出音頻信號；另一路經(jīng) C15藕合至 Q2 的基極，以便作為高頻已調波的調制信號。晶體管 Q2 與 3 個波段的高頻</p><p><

29、;b>　　元件清單</b></p><p>　　名稱 數(shù)量（個） </p><p><b>　　電容 15</b></p><p><b>　　電阻 13</b></p><p><b>　　三極管 2</b></p>

30、<p><b>　　單刀單項開關 1</b></p><p><b>　　單刀三項開關 3</b></p><p><b>　　變壓器 4</b></p><p><b>　　輸出插孔 2</b></p><p><b>

31、　　3.3總電路圖</b></p><p><b>　　設計總圖</b></p><p><b>　　PCB 圖</b></p><p><b>　　四、心得體會</b></p><p>　　通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結合開發(fā)、設

32、計產品的能力。既讓我們懂得了解怎么樣應用于實際。又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎么樣用理論去解決。</p><p>　　在本次設計中，我們還需要大量的以前沒有學過的知識，于是圖書管和Internet成為了我的好幫手。在查閱資料的過程中，我要判斷優(yōu)劣、取舍相關知識，不知不覺中我查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我學習的知識是有限的，在以后的工作中我肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我受益匪淺。</