1、精品文檔二。九二。一。學(xué)年第 二學(xué)期電子信息工程系課程設(shè)計報告書班 級：學(xué) 號：姓 名：課程名稱：通信電子線路學(xué)時學(xué)分：1周 1學(xué)分指導(dǎo)教師：二。一。年三月十五日變?nèi)荻O管頻率調(diào)制電路設(shè)計一、課程設(shè)計目的1、復(fù)習(xí)正弦波振蕩器有關(guān)知識2、復(fù)習(xí)LC振蕩器的工作原理3、復(fù)習(xí)靜態(tài)工作點和動態(tài)信號對工作點的影響4、學(xué)會分析計算LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度二、課程設(shè)計內(nèi)容及要求1、已知條件*VCC =+12V,高頻三極管3DG100,變?nèi)荻O管2CC1C。2、性能指標 主振頻率fo=10MHZ ,頻率穩(wěn)定度 砥"。*"10”/小時，主振級 的輸出電壓VO -1V ,最大頻偏&fm =

2、10kHz。3、報告要求給出詳細的原理分析，計算步驟，電路圖和結(jié)果分析。三、原理分析3.1 FM調(diào)制原理：FM調(diào)制是靠信號使頻率發(fā)生變化，振幅可保持一定，所以噪聲成分易消除。設(shè)載波 Vc =Vcm coswct，調(diào)制波 Vs =Vsmcoswst。Wm =Wc +AWC0SWst或fm = fc + Af COS2ft ,此時的頻率偏移量 f為最大頻率偏移。最后得到的被調(diào)制波 Vm =Vcmsin日m , V m隨Vs的變化而變化。dt = wct «w/ws)sinwstVm - Vcm sin m= Vcmsinwct ( w/ws)sinwst= Vcmsin(w/ msinw

3、st)為調(diào)制系數(shù)3.2 變?nèi)荻O管直接頻率調(diào)制的原理：變?nèi)荻O管Cj通過耦合電容Ci并接在LCn回路的兩端，形成振蕩回路總?cè)莸囊?部分。(3-2)因而，振蕩回路的總電容 C為：振蕩器C=CN+Cj（3-1）振 蕩 頻 率 為 圖3.1變?nèi)荻O管調(diào)頻原理電路f =112二.LC 2二 L（Cn Cj）加在變?nèi)荻O管上的反向偏壓為：Vr=Vq（直流反偏）+u&調(diào)制電壓）+u0（高頻振蕩，可忽略）變?nèi)荻O管利用PN結(jié)的結(jié)電容制成，在反偏電壓作用下呈現(xiàn)一定的結(jié)電容 （勢壘電容），而且這個結(jié)電容能靈敏地隨著反偏電壓在一定范圍內(nèi)變化，其關(guān) 系曲線稱Cj+曲線，如圖3.2所示。由圖可見：未加調(diào)制電壓

4、時，直流反偏VQ所 對應(yīng)的結(jié)電容為Cj,，當調(diào)制信號為正半周時， 變?nèi)荻O管負極電位升高，即反偏增加時，變?nèi)?二極管的電容Cj減??；當調(diào)制信號為負半周時，C 變?nèi)荻O管負極電位降低，即反偏減小時，Cj增 大，其變化具有一定的非線性，當調(diào)制電壓較小 時，近似為工作在Cj曲線的線性段，Cj將 隨調(diào)制電壓線性變化，當調(diào)制電壓較大時，曲線 的非線性不可忽略，它將給調(diào)頻帶來一定的非線 性失真。再回到圖3.1 ,并設(shè)調(diào)制電壓很小，工作在Cj曲線的線性段，暫不考慮高頻電壓對變?nèi)荻O管作用。設(shè) 圖3.2用調(diào)制信號控制變?nèi)荻O管結(jié)電容(3-3)(3-4)(3-5) R - VQ VQ cos' t由圖4

5、.2可見：變?nèi)荻O管的電容隨u r變化。即：Cj =CjQ -CmcoSJt可得出此時振蕩回路的總電容為C二Cn Cj =Cn , CjQ - Cm cos'.由此可得出振蕩回路總電容的變化量為:(3-6)C =C - Cn CjQ，:Cj = -Cmcos-t由式可見：它隨調(diào)制信號的變化規(guī)律而變化，式中 Cm的是變?nèi)荻O管結(jié)電 容變化的最大幅值。我們知道：當回路電容有微量變化 AC時，振蕩頻率也會產(chǎn) 生f的變化，其關(guān)系如下：(3-7)f 1 C fc: f0 2c式中，是fo未調(diào)制時的載波頻率；Co是調(diào)制信號為零時的回路總電容，顯然(3-8)Co = CN . CjQ由公式（3-2）

6、可計算出中心頻率 f0：fo，1 (3-9)2二，L（Cn CjQ）將（3-8）式代入（3-9）式，可得：1f(t) =-(fo/Co)CmCOS'-1t i f COS，.”2(3-10)1 八八(3-11 )f (fo/Co)Cm頻偏：2振蕩頻率：f« ） = fo + 3 a ）= fo + Af cosot（3-12）由此可見：振蕩頻率隨調(diào)制電壓線性變化，從而實現(xiàn)了調(diào)頻。其頻偏 川與回路 的中心頻率f0成正比，與結(jié)電容變化的最大值 Cm成正比，與回路的總電容 G成 反比。3.3 三極管的參數(shù)HP胃型高頻小功率三極管3DG 100（3J>G6）參數(shù)原型號3DG6新

7、型號3DG100A3DG100 B3DG100 C3DGiaOD測試條件FCMW)10010Q1Q0100ICM(nA)202。2 口20pVCBO 33034033034。工C=l 0口 pAEVCEO(V)上表為NPN型高頻小功率三極管3DG1。（3DG6）參數(shù)精品文檔3.4 調(diào)制靈敏度單位調(diào)制電壓所引起的最大頻偏稱為調(diào)制靈敏度，以 Sf表示，單位為 kHz/V ,即SffmVQmV°m為調(diào)制信號的幅度； fm為變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容變化 C時引起的最大頻偏。二.回路總 電容的變化量為c = p2 G在頻偏較小時， fm與4C的關(guān)系可采用下面近似公式，即fm .1 士-2 cQz pT

8、Af T , AC TAf T o調(diào)制靈敏度 Sf =f 空工 式中， 金為回路總電容的變化2Cq三 Vq m量；Cqe為靜態(tài)時諧振回路的總電容，即Cq/C# CcCq一Cc CqC1 J Sf TAfT調(diào)制靈敏度Sf可以由變?nèi)荻O管 Cj-v特性曲線上VQ處的斜率kc計算。Sf越大，說明 調(diào)制信號的控制作用越強，產(chǎn)生的頻偏越大。改變Cc的值可以使變?nèi)荻O管的工作點調(diào)節(jié) 到最佳狀態(tài)。3.3增加穩(wěn)定度的措施：1、溫度補償法使L與C的變化量與 L與 C的變化量相互抵消以維持恒定的震蕩頻率，其原理如下：若回路的損耗電阻 r很小，即Q值很高，則振蕩頻率可以近似的用回路的固有頻率fo來表小Of012 二

9、 LC由于外界因素的影響，使 LC產(chǎn)生微小的變量4 L、AC,因而引起振蕩頻率的變化為f =1：l 如；CFL FC 2若選用合適的負溫度系數(shù)的電容器（電感線圈的溫度系數(shù)恒為正值），使得ac/c與 L/L互相抵消，則4 f可減為零。這就是溫度補償法。 2、回路電阻r的大小是由振蕩器的負載決定的，負載重時，r大，負載輕時r小，當負載變化時，振蕩頻率也隨之變化。為了減小r的影響盡量使負載小且穩(wěn)定，r越小，回路的Q值越高，頻率的穩(wěn)定度也越高，3、采用高穩(wěn)定度LC振蕩電路Cl>>C3,C2>>C3,Cb為基極耦合電容，C3為可變電容，他的作用是把 L與Ci, C2分隔開，使反饋

10、系數(shù)僅取決于 Cl, C2的比值，振蕩頻率基本上由L和C3決定。這樣，C3就減弱了晶體管與振蕩電路之間的耦合，使折算到回路內(nèi)的有源器件的參數(shù)減小，提高了頻率的穩(wěn)定度，另一方面，不穩(wěn)定電容（如分布電容）則與Cl, C2并聯(lián)，基本上不影響震蕩頻率。C3越小,則頻率的穩(wěn)定度越好，但起振也就越困難。因此C3也不能無限制的減小。四、儀器設(shè)備函數(shù)信號發(fā)生器/計數(shù)器EE1641B調(diào)制度測量儀HP8901A高頻信號發(fā)生器HP8640B超高頻毫伏表DA-36A雙蹤示波器COS5020無感起子數(shù)字萬用表 UT2003晶體管穩(wěn)壓電源高頻Q表環(huán)形鐵氧體高頻變壓器五、各單元電路元器件參數(shù)設(shè)置：5.1 LC震蕩電路直流參

11、數(shù)設(shè)置:Icq一般為（14）mA。Icq偏大，振蕩幅度增加，但波形失真加重，頻率穩(wěn)定性變差。取IcQ=2mA。取 Vceq=1/2VCC=6V?？梢郧蟪?Rc+Re=3K Q ,取 Rc=2K Q , Re=1K Q ;3=60, Ibq=3 XIbq,為使減小Ibq對偏執(zhí)電阻的電位偏執(zhí)效果的影響，取Rb1和Rb2上流過的電流 Ib>>Ibq,取 Rbi=28K Q , Rb2=8.2K 。5.2 調(diào)頻電路的直流參數(shù)設(shè)置根據(jù)2CC1C數(shù)據(jù)手冊提供的變?nèi)荻O管的Cj-v特性曲線，取變?nèi)荻O管的正常工作的反向偏置電壓為 4V, Ri與R2為變?nèi)荻O管提供靜態(tài)時的反向直流偏置電壓Vq,電

12、阻R3稱為隔離電阻，常取 R3>>R2, R3>>Ri,以減小調(diào)制信號 V。對Vq的影響。已知 Vq=4V,若 取 R2=10kQ ,隔離電阻 R3=150kQ 0 則 Ri=20K Q5.3 交流電路參數(shù)設(shè)置：由LC震蕩頻率的計算公式可求出,若取 C1二100pF,貝U L1 = 10NH。實驗中可適當調(diào)整 L1的圈數(shù)或C1的值。精品文檔電容C2、C3由反饋系數(shù) F及電路條件Ci<<C2, Ci<<C3所決定，若取C2=510 pF,由F =C2/C3 =1/8 1/2 ,則取 C3=3000 pF,取耦合電容 Cb=0.0WFo本題給定變?nèi)荻?/p>

13、極管的型號為2CC1C,已測量出其 Cj-v曲線如圖1所示。取變?nèi)莨莒o態(tài)反向偏壓 Vq=-4V,由特性曲線可得變?nèi)莨艿撵o態(tài)電容CQ=75pF。2CC1C屬于突變結(jié)，丫 =0.5,圖4為變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路的等效電路，接入系數(shù)p及回路總電容 Ce分別為Ccp 二Cc Cj為減小振蕩回路高頻電壓對變?nèi)莨艿挠绊懀?求?？梢韵热=0.2,然后在實驗中調(diào)試。當 取標稱值20pF。CcCjC.C1 c j-Cc Cjp應(yīng)取小，但p過小又會使頻偏達不到指標要Vq= 4V 時，對應(yīng) CQ=75pF,貝U Ccrz 18.8 pf。圖5.1 交流等效電路圖調(diào)頻電路原理圖6.1精品文檔六、電路原理圖精品文

14、檔整體電路原理圖6.2精品文檔“用七息IS精品文檔七、電路分析為達到最大頻偏 fm的要求，調(diào)制信號的幅度 VQm,可由下列關(guān)系式求出。fmC：CQ5由Cj-v曲線得變?nèi)莨茉?VQ= - 4V處的斜率kcCj V =12.5PF/V,得調(diào)制信號的幅度VQm= ACj / kc= 0.92V。調(diào)制靈敏度 Sf 為 Sf = fm/Vg =10.9 KHz/V 頻率穩(wěn)定度： fo/foW5X 10-4/小時。,Cc f0 = KAofop=KCc Cj1o 1 o丫 =1/2 時，A0 =一，(r -1)m = -m 416f0/f0=KA 0<5X 10-4/小時m< 0.7可以達到要求。C02CM.】VdVo精品文檔七、八、課程設(shè)計小結(jié)這次課程設(shè)計讓我進一步鞏固了模擬電路和通信電子線路的有關(guān)知識，掌握了有關(guān)電路的設(shè)計方法、電路參數(shù)的測試方法等。同時也讓我認識到了知識和 實踐