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变容二极管调频课程设计..

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成绩评定表

课程设计任务书

目录

摘要 (4)

1.引言 (5)

2. Protel 99 SE 简介 (6)

3.实验步骤 (7)

3.1 Protel 99 SE 绘图环境设置 (7)

3.1.1新建一个设计库 (7)

3.1.2添加元件库 (10)

3.2绘制原理图 (12)

3.2.1选取元件 (12)

3.2.2摆放元件 (13)

3.2.3元件连接 (13)

3.2.4放置输入/输出点 (14)

3.2.5更改元件属性 (15)

3.2.6 ERC(电气规则检查) (16)

3.3 PCB制图 (16)

3.3.1自动生成PCB文件 (16)

3.3.2自动布线 (18)

3.4仿真应用 (20)

4.课设总结 (22)

5.参考文献 (22)

摘要

本次课设的要求和目的是掌握Protel的应用。本文以Protel99SE为例,详细具体地介绍这个软件的用法与应用。文章首先介绍了Protel99SE基本知识,然后提出需用该软件解决的实际问题,结合实际问题一步步介绍Protel99SE的用法,如:基础原理图设计,印制电路板基础,PCB元件的制作,电路仿真分析,综合案例演练等。接着分析应用Protel99SE软件的过程中可能遇到的问题及一些应对方法。课设最后进行总结,检查课设的完整性和彻底性,检验自己对Protel99SE软件的掌握程度及应用情况。

Protel 99 SE应用课程设计

——变容二极管的调频电路

1·引言

人类社会已进入到高度发达的信息化社会,信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时,价格却一直呈下降趋势,而且产品更新换代的步伐也越来越快,实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表,目前已进展到深亚微米阶段,可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管;后者的核心就是EDA技术。EDA是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包,主要能辅助进行三方面的设计工作:IC设计,电子电路设计以及PCB设计。其中最基本也是最常用的是以PCB设计为目的的电路设计、仿真和验证技术。

PCB设计业界称为电子装联设计。从最近两年的统计数据来看,中国大陆的电子装联产品占世界市场份额第一。Protel软件最成功的地方就是其PCB设计功能。其中Protel 99 SE 版本在PCB设计方面已经比较成熟,价廉物美、容易上手、功能满足基本需求,这是用户选择它的真正原因。

2· Protel 99 SE 简介

PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件,在电子行业的CAD软件中,它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是电子设计者的首选软件,它较早就在国内开始使用,在国内的普及率也最高,有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它,几乎所有的电子公司都要用到它,许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。早期的PROTEL主要作为印制板自动布线工具使用,运行在DOS环境,对硬件的要求很低,在无硬盘286机的1M内存下就能运行,但它的功能也较少,只有电原理图绘制与印制板设计功能,其印制板自动布线的布通率也低,而现今的PROTEL 已发展到PROTEL99(网络上可下载到它的测试板),是个庞大的EDA软件,完全安装有200多M,它工作在WINDOWS95环境下,是个完整的板级全方位电子设计系统,它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计(包含印制电路板自动布线)、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能,并具有Client/Server (客户/服务器)体系结构,同时还兼容一些其它设计软件的文件格式,如ORCAD,PSPICE,EXCEL等,其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100%布通率。在国内PROTEL软件较易买到,有关PROTEL软件和使用说明的书也有很多,这为它的普及提供了基础。

Protel 99 SE是Protel Technology公司开发的基于Windows环境的印制电路板的设计软件。该版本的软件功能强大,人机界面友好,易学易用,仍然是大中专院校电子学专业的必学课程,同时也是业界人士首选的电路板设计工具。

Protel 99 SE主要内容包括原理图设计环境、用工具画原理图、画元件图、原理图画图练习、电路板设计环境、人工画电路板、画元件封装图、自动布线画电路板、设计规则与信号分析、电路仿真、仿真练习、人工布线画电路板练习、自动布线画电路板图练习、电路设计导引、完成电路板设计后的工作等。

3·实验步骤

本课程设计利用变容二极管的调频电路对Protel 99 SE的应用进行全面展示。从Protel 99 SE的绘图环境的设置开始,到对变容二极管的调频电路的原理图的绘制,PCB板的制作及对电路的仿真一步一步详细的介绍Protel 99 SE的应用。具体过程见以下内容。

3.1 Protel 99 SE 绘图环境设置

3.1.1新建一个设计库

(1)启动Protel 99 SE,出现如图3-1的启动界面。启动后出现的窗口如图3-2。

图3—1

图3-2

(2)选取菜单“File文件”,“New...新建”新建一个设计库,如图3-3

“DatabaseFileName”处改设计库存盘文件名,点击“Browse.”改变存盘目录。

图3-3

点击OK按钮后,出现如图3-4的窗口。

图3-4

(3)选取“File文件”,“New...新建文件”,如图3-5,选取“Schematic Document”建立一个新的原理图文档。

图3-5

点击OK按钮后,出现如图3-6的窗口。将“sheet 1”重命名为“变容二极管的调频电路”。

图3-6

双击“变容二极管的调频电路.Sch”后进入如图3—7原理图设计图。

图3—7

3.1.2添加元件库

(1)选取如图3—8中“Browse.Sch”中的“Libraries”。

图3—8

(2)点击Add/Remove按钮,出现图3-9所示“元件库添加、删除”对话框。

图3-9

(3)选取元件库文件,双击鼠标,此元件库就会出现在“Selected Files”框中。(4)点击OK按钮,完成该元件库的添加。

3.2绘制原理图

变容二极管的调频电路图如图3-10所示:

图3-10变容二极管调频电路电路图

图中,晶体管Q1接成共基组态西勒振荡器,C4为基极耦合电容。振荡电路的静态工作点由R2、VR2、R1与R5决定。变容二极管的直流偏置电路由R6、

与VR1构成。只要静态偏置调整合适,就可实现线性调频。L1为扼流电感,R7为限流电阻,调制电压经C1耦合电容加到变容二极管。C7为振荡回路与变频回路的耦合电容,采用部分接入。C8为调制信号输出耦合电容,经Q2射随放大器后输出,调整VR3可改变输出信号幅度。

3.2.1选取元件

先从元件库中把各个元件找到,放在设计图纸中,先找到二极管,在Browse Sch中选中4port serial interface schematic library.lib,它将呈深蓝色,表示选中状态,再在下面的当前元件库列表中找到DIODE,从下面的元件外形中可以看出它正是要找的二极管。然后用鼠标点元件外形栏上边的Place按钮,即可将元件移入当前工作区。如图3—11所示。

图3-11

3.2.2摆放元件

移动元件:用鼠标左键点中元件,并按住不方,然后移动元件。

元件的旋转:就是改变元件的放置方向。用鼠标左键点中元件后,按住不放,

此时可用一下功能键,就可以实现元件的旋转。

SPACE键:让元件作90度的旋转。

X键:使元件左右对调,即以是自光标为轴作水平对调。

Y键:使元件上下对调,即以是自光标为轴作垂直对调。

注意:要执行元件的旋转操作时,输入法一定要处于CH状态。

3.2.3元件连接

此时一定要选择工具条中的进行连线,因为只有此线才是具有电气性质的,当预拉线的指针移动到元件的引脚或其它电气特性时,指针的中心将会出现一个黑点,它提示我们在当前状态下单击鼠标左键就会形成一个有效的电气连接。下图所示:

注意:画电气连接线时有三种常见的错误,都必须改正的。分别是:

1.连接线贯穿元件。会造成PCB制作中元件也是短路的,仿真环节无法正确通过。

2.连接线段重合。会造成PCB制作环节中加载网络表后出现断线。

3.元件搭接。如果搭接点在元件端口之内,程序无法识别也会造成PCB制作环节中加载网络表

后出现断线。

3.2.4放置输入/输出点

连线接好后,再放置输入/输出端口。在

工具条中选择项加在电路的输入和输出端口。双击图标,在弹出

对话框的Name项中填写所要表示的内容,如A,B,C,D,V-IN,V-OUT等。

注意:

端口不能使用相同的名字。

3.2.5更改元件属性

用鼠标双击任一个元件都会弹出此元件的属性对话框。如图3-12是二极管的属性对话框。

图3-12

其中:

Lib ref:元件样本,修改此项将直接替换原有元件,元件样本名不会显示在元件图中。Footprint:元件的封装号。元件的封装是指设计PCB时,根据实际元件尺而定义的焊点,另外还附一些属性和元件外观的符号。

Designator:设置元件的序号。

Part type:设置元件的数值。

注意:每个元件的Footprint必须要填上相应的封装号。输入和输出端口不用填写。

3.2.6 ERC(电气规则检查)

当整个电路设计完成后,可以进行ERC检查。主要是检查电路图中是否有电气特性不一致的情况(如元件序列号重复,出现两个R1),ERC检查依据问题的严重性分别以错误(Error)或警告(Warning)信息来提示用户。

选择Tools菜单下的ERC项,则弹出如下对话框,直接点击OK键即可进行ERC检查。

ERC检查报告sheet1.ERC文件,如果有问题出现将用坐标标注重名元件位置。返回电原理图,改正错误的元件属性后,再次进行ERC检查,直到完全正确为止。

3.3 PCB制图

3.3.1自动生成PCB文件

1.变容二极管调频电路.Sch完成后,ERC检查正确后,在变容二极管调频电路.Sch文件状态下,点击design中的updatePCB,如下图3-13所示:

图3-13

2.然后会生出如下所示图3-14:

图3-14 3.点击yes,则如下图3-15所示:

图3-15

4.然后点击View中的Fit Board,则将显示如图3-16所示:

图3-16

3.3.2自动布线

1.摆放元件

先把重叠的元件拖开,如图3-17所示。当用鼠标左键点中任何重叠元件时,将弹出小的对话框,表示当前点中的地方重叠了几个元件,当移动鼠标到相应的字体上,字将全部变蓝,单击鼠标左键,便可获取一个元件,然后将其拖走。

其中黄色的代表元件的实际封装,蓝线就是飞线,无论怎样拖动元件,飞线不会断开,它表示不同元件引脚的连接关系。

图3-17

2.定义边框

在设计工作区的板层标签选择keepOut layer

然后选择工具条上的按钮,画边框。

注意:一定要用Keepout layer 这一层。这是一个在闭合板框内支持自动布线的层。

3.完成自动布线

Protel PCB内集成了一个功能强大而品质高超的布线程序,能自动地设计出最佳的自动布线策略。其操作也简单,只要选择Auto Roete\All选项,则弹出如图3-18所示的对话框:

图3-18

点击Route All便开始自动布线程序,布线好后的PCB图如图3-19所示:

图3-19

3.4仿真应用

由于在仿真的元件库中没有变容二极管和可变电容,故只仿真部分电路。如图3-20所示。

图3-20

变容二极管调频课程设计..

成绩评定表

课程设计任务书

目录 摘要 (4) 1.引言 (5) 2. Protel 99 SE 简介 (6) 3.实验步骤 (7) 3.1 Protel 99 SE 绘图环境设置 (7) 3.1.1新建一个设计库 (7) 3.1.2添加元件库 (10) 3.2绘制原理图 (12) 3.2.1选取元件 (12) 3.2.2摆放元件 (13) 3.2.3元件连接 (13) 3.2.4放置输入/输出点 (14) 3.2.5更改元件属性 (15) 3.2.6 ERC(电气规则检查) (16) 3.3 PCB制图 (16) 3.3.1自动生成PCB文件 (16) 3.3.2自动布线 (18) 3.4仿真应用 (20) 4.课设总结 (22) 5.参考文献 (22)

摘要 本次课设的要求和目的是掌握Protel的应用。本文以Protel99SE为例,详细具体地介绍这个软件的用法与应用。文章首先介绍了Protel99SE基本知识,然后提出需用该软件解决的实际问题,结合实际问题一步步介绍Protel99SE的用法,如:基础原理图设计,印制电路板基础,PCB元件的制作,电路仿真分析,综合案例演练等。接着分析应用Protel99SE软件的过程中可能遇到的问题及一些应对方法。课设最后进行总结,检查课设的完整性和彻底性,检验自己对Protel99SE软件的掌握程度及应用情况。

Protel 99 SE应用课程设计 ——变容二极管的调频电路 1·引言 人类社会已进入到高度发达的信息化社会,信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时,价格却一直呈下降趋势,而且产品更新换代的步伐也越来越快,实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表,目前已进展到深亚微米阶段,可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管;后者的核心就是EDA技术。EDA是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包,主要能辅助进行三方面的设计工作:IC设计,电子电路设计以及PCB设计。其中最基本也是最常用的是以PCB设计为目的的电路设计、仿真和验证技术。 PCB设计业界称为电子装联设计。从最近两年的统计数据来看,中国大陆的电子装联产品占世界市场份额第一。Protel软件最成功的地方就是其PCB设计功能。其中Protel 99 SE 版本在PCB设计方面已经比较成熟,价廉物美、容易上手、功能满足基本需求,这是用户选择它的真正原因。

高频电子线路实验报告变容二极管调频

太原理工大学现代科技学院高频电子线路课程实验报告 专业班级测控1001班 学号 姓名 指导教师

实验四 变容二极管调频 一、实验目的 1、掌握变容二极管调频的工作原理; 2、学会测量变容二极管的Cj ~V 特性曲线; 3、学会测量调频信号的频偏及调制灵敏度。 二、实验仪器 1、双踪示波器一台 2、频率特性扫频仪(选项)一台 三、实验原理与线路 1、实验原理 (1)变容二极管调频原理 所谓调频,就是把要传送的信息(例如语言、音乐)作为调制信号去控制载波(高频振荡信号)的瞬 时频率,使其按调制信号的规律变化。 设调制信号:()t V t Ω=ΩΩcos υ ,载波振荡电压为:()t A t a o o ωcos = 根据定义,调频时载波的瞬时频率()t ω随()t Ωυ成线性变化,即 ()t t V K t o f o Ω?+=Ω+=Ωcos cos ωωωω (6-1) 则调频波的数字表达式如下: ()??? ? ?? ΩΩ+=Ωt V K t A t a f o o f sin cos ω 或 ()() t m t A t a f o o f Ω+=sin cos ω (6-2) 式中:Ω=?V K f ω 是调频波瞬时频率的最大偏移,简称频偏,它与调制信号的振幅成正比。比例常 数Kf 亦称调制灵敏度,代表单位调制电压所产生的频偏。 式中:F f V K m f f ?=Ω?=Ω=Ωω称为调频指数,是调频瞬时相位的最大偏移,它的大小反映了 调制深度。由上公式可见,调频波是一等幅的疏密波,可以用示波器观察其波形。 如何产生调频信号?最简便、最常用的方法是利用变容二极管的特性直接产生调频波,其原理电路 图6—1所示。

常用变容二极管

常用变容二极管 变容二极管(Varactors ),又称为电压调谐电容(Voltage variable Capactors ,VVC )或调谐二极管(Tuning Diodes ),当在二极管两端加上反向偏压时,会产生电容效应,通常变容二极管的电容量,随反向偏压增大而减小。变容二极管优点主要表现在:(1)体型小巧易于安装;(2)易于实现自动电子调谐(Auto Electronic Tuning ),方便遥控的电子调谐器的设计。如今的电视系统或通信系统中的频道选择及呼叫等电路,基本上都由变容二极管完成。 1、 变容二极管工作原理 变容二极管的等效电路如图1(a )所示。 图1 (a )变容二极管的等效电路 (b )变容二极管的简化等效电路 其中,R p ——反向偏压的结电阻(Junction Resistance ); 's L ——外部引线电感; s L ——内部引线电感; c C ——封装电容; s R ——二极管体电阻; j C ——结电容。 通常,等效电路中的电感与封装电容等都可略去不计,简化后的等效电路如图1(b )所示。一般地,变容二极管与外加电压的关系可表示为 (1) j j D C C v V γ = - (1) j C 为变容二极管的结电容,0j C 为变容管加零偏压时的结电容;V D 为变容管PN 结内建 电位差(硅管V D =0.7V ,锗管V D =0.3V );γ为变容二极管的电容变化指数,与频偏的大小有关;v 为变容管两端所加的反向电压。在小频偏情况下,选γ=1的变容二极管可近似实现线性调频;在大频偏情况下,必须选γ=2的超突变结变容二极管,才能实现较好的线性调频。 变容二极管的j C v - 特性曲线如图2所示。当加入的反向电压为 cos Q Q m v V v V V t ΩΩ=+=+Ω时,设电路工作在线性调制状态,在静态工作点Q 处,可得曲线的斜率为/c k C V =??。

高频变容二极管调频器

深圳大学实验报告课程名称:通信电子线路 实验项目名称:变容二极管调频器学院:信息工程学院 专业: 指导教师: 报告人:学号:班级: 实验时间: 实验报告提交时间: 教务部制

实验目的与要求: 1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。 2.掌握用变容二极管调频振荡器实现FM的方法。 3.了解变容二极管串接电容的数值对FM波产生的影响。 4.理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。 方法、步骤: 1.实验准备 ⑴在箱体右下方插上实验板4。接通实验箱上电源开关,此时箱体上±12V、±5V电 源指示灯点亮。 ⑵把实验板4上变容二极管调频振荡器单元(简称调频器单元)的电源开关(K2) 拨到ON位置,就接通了+12V电源(相应指示灯亮),即可开始实验。 2.静态调制特性测量 输入IN端先不接音频信号,将频率计接到调频器单元OUT端的C点(在本单元最右 边中部)。调节W2使得BG2射极到地之间的电压为4V(即集电极电流I c0=1mA,因为 R7=1kΩ),此后应保持不变。 ⑴电容C3(=100pF)不接(开关K1置OFF)时的测量 调整W l使得振荡频率f0=6.5MHz(用频率计测量),用万用表测量此时A点(在调频 器单元最左边中部)电位值,填入表8.1中。然后重新调节电位器W l,使A点电位在0.5~ 8V范围内变化,并把相应的频率值填入表8.1。最后仍需将振荡频率调回到6.5MHz。 ⑵电容C3接入(开关K1置ON)时的测量:同上,将对应的频率填入表8.1。最后仍 需将振荡频率调回到6.5MHz。 ⑶调节W2以改变BG2级工作点电压,观测它对于调频器输出波形的影响。最后仍 需将BG2射极到地之间的电压调回到4V ⑷调节W3以改变输出(OUT)电压幅度,观测它对于调频器输出波形的影响。 表8.1 V A(V) 0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 f0(MHz)不接C3 6.5 空格接入C3空格 6.5 3.动态调制特性测量 ⑴实验准备 ①先把相位鉴频器单元(简称鉴频器单元)中的+12V电源接通(开关K7置ON,相应指示灯亮),再把鉴频器单元电路中的K2、K3、K5置ON位置,K1、K4、K6置OFF 位置(此时三个固定电容C5、C9、C10接通,三个可变电容C4、C11、C12断开,从而鉴

2 光电二级管特性

课程设计任务书 课程设计任务书

目录: 实验目的 (1) 实验内容 (1) 实验仪器 (1) 实验原理 (1) 注意事项 (4) 实验步骤 (5) 实验结果 (12) 实验总结 (15) 参考文献 (15)

光电二极管特性测试实验 一、实验目的 1、学习光电二极管的基本工作原理; 2、掌握光电二极管的基本特性参数及其测量方法,并完成对其光照灵敏度、伏安特性、时间响应特性和光谱响应特性的测量; 3、通过学习,能够对其他光伏器件有所了解。 二、实验内容 1、光电二极管暗电流测试实验 2、光电二极管伏安特性测试实验 3、光电二极管光照特性测试实验 4、光电二极管时间特性测试实验 5、光电二极管光谱特性测试实验 三、实验仪器 1、光电二极管综合实验仪 1个 2、光通路组件 1套 3、光照度计 1个 4、电源线 1根 5、2#迭插头对(红色,50cm) 10根 6、2#迭插头对(黑色,50cm) 10根 7、三相电源线 1根 8、实验指导书 1本 四、实验原理 1、概述 随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高,为此,近年来出现了许多性能优良的光伏检测器,如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)等。光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管,通常又称光敏二极管和三敏三极管。 光敏二极管的种类很多,就材料来分,有锗、硅制作的光敏二极管,也有III-V族化合物及其他化合物制作的二极管。从结构我来分,有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。从对光的响应来分,有用于紫外光、红外光等种类。不同种类的光敏二极管,具胡不同的光电特性和检测性能。例如,锗光敏二极管与硅光敏二极管相比,它在红外光区域有很大的灵敏度,如图所示。这是由于锗材料的禁带宽度较硅小,它的本征吸收限处于红外区域,因此在近红外光区域应用;再一方面,锗光敏二极管有较大的电流输出,但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流,因此,它的噪声较大。又如,PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。因此,在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。 光敏二极管和光电池一样,其基本结构也是一个PN结。与光电池相比,它的突出特点是结面积小,因此它的频率特性非常好。光生电动势与光电池相同,

(整理)常用变容二极管

常用变容二极管变容二极管(Varactors ),又称为电压调谐电容(Voltage variable Capactors ,VVC )或调谐二极管(Tuning Diodes ),当在二极管两端加上反向偏压时,会产生电容效应,通常变容二极管的电容量,随反向偏压增大而减小。变容二极管优点主要表现在:(1)体型小巧易于安装;(2)易于实现自动电子调谐(Auto Electronic Tuning ),方便遥控的电子调谐器的设计。如今的电视系统或通信系统中的频道选择及呼叫等电路,基本上都由变容二极管完成。 1、 变容二极管工作原理 变容二极管的等效电路如图1(a )所示。 图1 (a )变容二极管的等效电路 (b )变容二极管的简化等效电路 其中,R p ——反向偏压的结电阻(Junction Resistance ); 's L ——外部引线电感; s L ——内部引线电感; c C ——封装电容; s R ——二极管体电阻; j C ——结电容。 通常,等效电路中的电感与封装电容等都可略去不计,简化后的等效电路如图1(b )所示。一般地,变容二极管与外加电压的关系可表示为 (1) j j D C C v V γ = - (1) j C 为变容二极管的结电容,0j C 为变容管加零偏压时的结电容;V D 为变容管PN 结内建 电位差(硅管V D =0.7V ,锗管V D =0.3V );γ为变容二极管的电容变化指数,与频偏的大小有关;v 为变容管两端所加的反向电压。在小频偏情况下,选γ=1的变容二极管可近似实现线性调频;在大频偏情况下,必须选γ=2的超突变结变容二极管,才能实现较好的线性调频。 变容二极管的j C v - 特性曲线如图2所示。当加入的反向电压为 cos Q Q m v V v V V t ΩΩ=+=+Ω时,设电路工作在线性调制状态,在静态工作点Q 处,可得曲线的斜率为/c k C V =??。

变容二极管调频振荡器

实验 变容二极管调频振荡器 时间:第 周 星期 节 课号: 院系专业: 姓名: 学号: 座号: ============================================================================================ 一、实验目的 1、了解变容二极管调频振荡器电路的构成及工作原理,加深对直接调频原理的理解; 2、了解调频器调制特性及测量方法; 3、观测调频波的频谱结构; 4、观察寄生调幅现象,了解其产生原因及消除方法。 二、实验预习 1、变容二极管调频电路如下图所示,请结合所学理论知识,分析下图中三个三极管V4001、V400 2、V4003的作用,并画出实验电路中调频振荡器部分的高频等效电路。 R 4001 R 4002 R 4003 R4004 R 4005 R 4006 R 4007 R 4008 D4001 GND GND M4001 R 4009 R 4010 R 4011 R 4012 R 4013 R 4014 R 4015 R 4016 R4017 GND M4002 M4003 GND GND GND GND GND 1 1 P4002+12V GND C 4001 C4003C 4004 C4006C4007C4008C 4009 C 4011 C4012 C 4013 C4014 C 4015 C4016 C 4017 C4019 C 4002 C 4010 C4018 L 4001 R p 4001 V4001 L 4003 V4002 V4003 R p 4003 D 4002 L 4004 Rp4002 SW 4001 E d L 4002 R4030 CT 4000 J 4001 P4001 R 4019 R 4020 P4003 J 4002 M4004 成 绩 指导教师 批阅日期

光电子技术课程设计-2014

光电子技术课程设计-2014

《光电子技术》课程设计 指导书

湖北汽车工业学院理学部光信息教研室 2009年5月

设计一、红外报警器 一、概述 红外报警器是利用在红外波段的光电探测器制 作的一种光电探测系统,它可以代替人看守或监视一定范围的场所,当有人或异物进入时,可发出声、光 或以其它方式进行报警,告诉它的主人出现了意外情况,以便采取应急措施。 常用的红外报警器,按其工作方式可分为主动式和被动式两种。 驱 动电 路 红 外 发 射 光 源 红外 探测 器及 偏置 放 大 及 处 理 报 警 电 路发射部分接收部分 图1-1 主动式红外报警器的原理框图图1-1是主动式红外报警器的原理框图。由红外光源发出的红外辐射被红外探测器接收,红外辐射信号变为电信号,经信号放大和处理电路后送报警电路。这种报警器实际上分成发送和接收两部分,分开放置。当没有人和物进入这两部分之间时,红外辐射没有被阻断,报警器处于一种状态,不报警;当有人或物进入这两部分之间时,红外辐射被阻挡,报警器立即翻转到另一种状态,即可发出报警信号。 报警电路放 大 及 处 理 红外 探测 器及 偏置 图1-2 被动式红外报警器的原理框图

被动式红外报警器的原理框图如图1-2所示,这种报警器实际上只有接收部分,当有人和物进入其监视范围内时,人或物体发出的红外辐射被相应的红外 探测器接收后,经过信号放大和处理,就会发出报警。 因此,在设计和选用红外报警器时,必须根据不同的应用场合,作出合理的选择。这种选择是多种因素综合考虑的结果,答案不是唯一的。 二、设计任务 设计一个主动式红外报警器,要求: 1、发射部分与接收部分之间距离为1米,当有人或物进入两者之间时,红外报警器发出报警信号(LED闪烁); 2、使用交流市电,但在停电时,报警器应能正常工作,即应有备用电源; 3、设计方案经济、实用、可靠。 三、设计步骤 1、查阅资料,进行调查。 2、复习有关课程内容,如光电子技术、电子技术基础等。 3、选择红外发光元件及接收元件。 4、设计发射部分电路。 5、设计接收部分电路。 6、在面包板上进行安装调试,应根据电路原理图画出元件布线图,再按图施工。 7、测试关键节点的电压波形,并作记录。 四、设计示例框图 要设计一个主动红外报警器,必须选择合适的红外发射二极管和光电二极管(或光电三极管),主要是使它们的发光波段与接收波段能够相互对应。 首先查阅光电器件手册,经多种因素考虑选择红外发射二极管SE301A,其发光波段在940nm附近,相应的接收器件选择PH302,其光谱响应曲线的峰值也在940nm附近,这样,发射与接收的光波是相对应的。

变容二极管直接调频电路课程设计-精品

2014 ~2015学年第 1 学期 《高频电子线路》 课程设计 题目:变容二极管直接调频电路的设计 班级: 12电子信息工程(2)班 姓名: 指导教师: 电气工程系 2014年12月6日

1、任务书

摘要 调频电路具有抗干扰性能强、声音清晰等优点,获得了快速的发展。主要应用于调频广播、广播电视、通信及遥控。调频电台的频带通常大约是200~250kHz,其频带宽度是调幅电台的数十倍,便于传送高保真立体声信号。由于调幅波受到频带宽度的限制,在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾,因此音频信号的频率局限于30~8000Hz的围。在调频时,可以将音频信号的频率围扩大至30~15000Hz,使音频信号的频谱分量更为丰富,声音质量大为提高。 变容二极管调频电路是一种常用的直接调频电路,广泛应用于移动通信和自动频率微调系统。其优点是工作频率高,固有损耗小且线路简单,能获得较大的频偏,其缺点是中心频率稳定度较低。较之中频调制和倍频方法,这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便,是一种较先进的频率调制方案。 本课题载波由LC电容反馈三端振荡器组成主振回路,振荡频率有电路电感和电容决定,当受调制信号控制的变容二极管接入载波振荡器的振荡回路,则振荡频率受调制信号的控制,从而实现调频。 关键字:变容二极管;直接调频;LC振荡电路。

目录 第一章设计思路 (1) 第二章调频电路工作原理 (2) 2.1 间接调频原理 (2) 2.2 直接调频原理 (2) 2.3 变容二极管直接调频原理 (2) 第三章电路设计 (5) 3.1 主振电路设计原理分析 (5) 3.2 变容二极管直接调频电路设计原理分析 (6) 第四章电路元器件参数设置 (8) 4.1 LC震荡电路直流参数设置 (8) 4.2 变容管调频电路参数设置 (8) 4.3 T2管参数设置 (8) 5.1 mulitisim11软件介绍 (9) 5.2 电路仿真 (9) 小结 (12) 附录一元器件清单 (13) 附录二参考文献 (14)

实验五FM调频波信调制

实验五 FM 调频波信号调制 一、仿真实验目的 (1)掌握变容二极管调频电路的原理。 (2)了解调频电路的调制特性及测量方法。 (3)观察调频波波形,观察调制信号振幅对频偏的影响。 (4)观察寄生调幅现象,了解其产生及消除的方法。 二、FM 调制原理(变容二极管调频电路) 调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。许多中小功率的发射机都采用变容二极管直接调频技术,直接调频法即在工作于发射载频的LC 振荡回路上直接调频,具体采用的方法是用模拟基带信号控制振荡回路变容二极管的大小,使振荡器输出信号的瞬时频率随基带信号做线性变化。其频率的变化量与调制信号成线性关系。 变容二极管j C 通过耦合电容1C 并接在N LC 回路的两端,形成振荡回路总电容的一部分。因而,振荡回路的总电容C 为:j N C C C += 振荡频率为: ) (2121j N C C L LC f +==ππ 变容二极管是一种电抗可变的非线性元件,通过改变外加反向电压可以改变空间电荷区的宽度,从而改变势垒电容的大小。变容二极管在反向偏置直接调频电路中,不能工作于正向偏压区,必须加上一个大于调制信号振幅的反向直流偏压。 变容二极管调频产生的调频信号的调制指数较大,但载频稳定性较差。除了这种方法还可直接用锁相环产生调制指数较大,载频很稳定的调频信号。 三、仿真电路 变容二极管调频电路如图所示。该电路为一种针对克拉泼电路做的一种改进型电容三端式电路——西勒电路。变容二极管的结电容以部分接入的形式纳入在回路中。该高频等效电路未考虑负载电阻。 所以,振荡频率f 0=1/2πN LC 。西勒电路在分立元件系统或集成高频电路系统中均获得广泛的应用。 调频波:从示波器上看到的波形频率变化不明显,从频率计(XFC1)可看出频率不停变化。载波信号80kHz ,调制信号3kHz ,从示波器看不出明显的调频波频率的变化。调频广播载波频率范围是(88~108)MHz ,低频调制信号最高20kHz,从载波波形也看不出频率的变化。 FM 调频波信号调制电路图 FM 调频波信号波形图 四、实验步骤和测试内容 (1) 测试变容二极管的静态调制特性,即拿掉3V ,保留直流电压1V ,观察02=V 以及取其它值时振荡频率的变化,这时的振荡器属于压控振荡器。 (2)观察调频波波 形。 (3)观察调制 信号振幅对频偏的影响,观察寄生调幅现象。 五、实验报告要求

变容二极管模型

Varactor SPICE Models for RF VCO Applications APN1004 Varactor Equivalent Circuit Model Definitions A simplified equivalent circuit of varactor is shown in Figure 1. This varactor model is useful for RF VCO applications although it neglects some parasitic components often needed for higher frequency microwave applications, such as the distributed line package model and some capacitance due to ground proximity.For most RF VCO applications, to about 2.5 GHz, these parasitic components would not be important unless higher harmonics generated by the varactor affects performance of the VCO.In this case, a more detailed equivalent circuit model is needed.The technique used should be based on the varactor model extraction procedure from S-parameter data. A SPICE model, defined for the Libra IV environment, is shown in Figure 2, with the description of the parameters employed.It neglects the package capacitance, C P , its typical 0.10 pF value is absorbed within the junction capacitance C V . Application Note Parallel Capacitance Figure 1.Simplified Equivalent Circuit of Varactor Figure 2.Libra IV SPICE Model

变容二极管调频振荡器

课程名称通信电子线路 实验项目变容二极管调频振荡器成绩 学院信息专业通信工程学号姓名李越 实验时间2016.06.04实验室3501指导教师谢汝生 1.实验目的 1.熟悉变容二极管调频振荡器电路原理及构成。 2.了解调频器调制特性及测量方法。 2.实验设备 1.双踪示波器(RIGOL DS5062CA数字存储示波器) 2.频率计(AT-F1000-C数字频率计) 3.万用表(DT9205数字万用表) 4.清华科教TPE-GP2型高频电路实验箱及G4实验板

3.实验电路及基本原理分析 实验原理: 在调制中,载波信号的频率或相位随调制信号而变,称为调频(FM)或调相(PM),在这两种调制过程中,载波信号的幅度都保持不变,而频率或相位的变化都表现为相角的变化,故二者统称为角度调制或调角。 调频就是用调制信号电压去控制载波的频率,可分为直接调频和间接调频两种。直接调频就是用调制电压直接去控制载波振荡器的频率,产生调频信号。间接调频就是保持振荡器的频率不变,而用调制电压去改变载波输出的相位,即调相。 变容二级管是利用半导体PN结的结电容随外加反向电压而变化的特性制成的一种半导体二极管,它是一种电压控制可变电抗元件,在其PN结上反偏压越大,则结电容越小。若将变容二极管接在谐振电路两端作为回路振荡电容,使其反向偏压受调制信号的控制,则其容值随调制信号电压的变化而变化,整个振荡器的回路的振荡频率将随着调制信号的变化而变化,从而得变容二极管调频振荡器。 本实验所用电路如图所示,为变容二极管部分接入振荡回路的直接调频电路。变容二极管全部接入作为回路的总电容时,其最大的优点是调制信号对振荡频率的调变能力强,即调制灵敏度高,较小的调制度就能产生较大的相对频偏,但同时因温度等外界因素变化引起的载波频率不稳定也必然相对增加。为了克服上述缺点,采用变容二极管部分接入振荡回路的直接调频电路,此时由于变容二极管仅是回路总电容的一部分,因而调制信号对振荡频率的调变能力将比变容二极管全部接入时小,但因温度等变化引起的载波频率不稳定的情况却有较大改善,载波频率稳定度有较大提高。

光电子课程设计

光电子课程设计 一.课程设计目的: 1.学会用振荡电路设计发光管调制电源的方法; 2.了解微弱信号放大电路的设计思想; 3.熟悉集成运算放大器的各类性能参数; 4.了解带通滤波器从躁声中检出弱信号的方法; 5.学会多重反馈有源带通滤波器的设计步骤和参数计算; 6.练习如何进行光电信号检测系统的联调试验; 二. 课程设计简介: 主要采用了NE555定时器构成多谐振荡器电路,产生振荡信号,驱动砷化镓红外发光二极管HG412A ,并使用2CU2D 硅光敏二极管探测该红外信号,得到的微弱电流信号经低噪声集成运放LF353放大,再经运放uA741对放大后的信号滤波,信号中心频率为5KHz ,滤波后的信号送至光电报警电路。 当红外发光管与硅光敏二极管之间的区域被隔断时,报警电路部分的红灯亮。而当电路正常接受到5KHz 光脉冲时,发光二极管不亮,设计思路见下图 三.课程设计内容: 1.发光二极管调制电源设计 [1]设计要求: 利用LM555CN 为HG412A 砷化镓发光二极管的调制电源。电源调制频率在最小可调范围为3kHz~7KHz ,输出波形占空比为50%,且发光二极管的输出功率可以调节。 [2]工作原理: 输出端OUT 的高电平通过可变电阻R1对电容器U2充电,使U2逐渐升高到2VCC/3,输出端OUT 跳变为地电平,电容器U2又通过可变电阻R1向输出端OUT 放电,当U2下降到VCC/3时,输出端OUT 又变为高电平。电容器在VCC/3和2VCC/3之间充电和放电,输出端OUT 输出连续的矩形脉冲。由于充放电通道相同,所以输出的波形占空比为50%。 [3]计算过程: 充电时间T1=放电的时间T2: T1=T2=ln2*RC=0.7R 输出的电平的矩形脉冲的频为: f=1/(T1+T2)=1/(1.4RC )

电容三点式振荡器与变容二极管直接调频电路设计

咼频实验报告(二) --- 电容三点式振荡器与 变容二极管直接调频电路设计 组员 座位号16 __________________ i

实验时间__________ 周一上午 ________ 目录 一、实验目的 (3) 二、实验原理 (3) 2.1 电容三点式振荡器基本原理 (3) 2.2 变容二极管调频原理 (5) 2.3 寄生调制现象 (8) 2.4 主要性能参数及其测试方法 (9) 三、实验内容 (10) 四、实验参数设计 (11) 五、实验参数测试 (14) 六、思考题 (15) ii

实验目的 1. 掌握电容三点式LC 振荡电路的基本原理。 2. 掌握电容三点式LC 振荡电路的工程设计方法。 3. 了解高频电路中分布参数的影响及高频电路的测量方法。 4. 熟悉静态工作点、反馈系数、等效 Q 值对振荡器振荡幅度和频谱纯度的影响。 5. 掌握变容二极管调频电路基本原理、调频基本参数及特性曲线的测量方法。 实验原理 2.1电容三点式振荡器基本原理 电容三点式振荡器基本结构如图所示: 在谐振频率上,必有 X i + X 2 + X 3 =0,由于晶体管的 V b 与V c 反相,而根据振荡器的 振荡条件|T| = 1,要求V be = — V ce ,即i X i = i X 2,所以要求 X i 与X 2为同性质的电抗。 综合上述两个条件,可以得到晶体管 LC 振荡器的一般构成法则如下:在发射极上连 接的两个电抗为同性质电抗,另一个为异性质电抗。 原理电路如图3.2所示: 图3.2原理电路 共基极实际电路如图3.3所示: Xi ―I X 2 I — 图3.1电容三点式振荡器基本结构 C1 C2 图3.3共基极实际电路

变容二极管调频实验报告(高频电子线路实验报告)

变容二极管调频实验 一、实验目的 1、掌握变容二极管调频电路的原理。 2、了解调频调制特性及测量方法。 3、观察寄生调幅现象,了解其产生及消除的方法。 二、实验内容 1、测试变容二极管的静态调制特性。 2、观察调频波波形。 3、观察调制信号振幅时对频偏的影响。 4、观察寄生调幅现象。 三、实验仪器 1、信号源模块1块 2、频率计模块1块 3、 3 号板1块 4、双踪示波器1台 5、万用表1块 6、频偏仪(选用)1台 四、实验原理及电路 1、变容二极管工作原理 调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。其频率的变化量与调制信号成线性关系。常用变容二极管实现调频。 变容二极管调频电路如图1所示。从P3处加入调制信号,使变容二极管的瞬时反向偏置电压在静态反向偏置电压的基础上按调制信号的规律变化,从而使振荡频率也随调制电压的规律变化,此时从P2处输出为调频波(FM)。C15为变容二级管的高频通路,L2为音频信号提供低频通路,L2可阻止外部的高频信号进入振荡回路。本电路中使用的是飞利浦公司的BB910型变容二极管,其电压-容值特性曲线见图12-4,从图中可以看出,在1到10V的区间内,变容二极管的容值可由35P到8P左右的变化。电压和容值成反比,也就是TP6的电平越高,振荡频率越高。

图2表示出了当变容二极管在低频简谐波调制信号作用情况下,电容和振荡频率的变化示意图。在(a )中,U 0是加到二极管的直流电压,当u =U 0时,电容值为C 0。u Ω是调制电压,当u Ω为正半周时,变容二极管负极电位升高,即反向偏压增大;变容二极管的电容减小;当u Ω为负半周时,变容二极管负极电位降低,即反向偏压减小,变容二极管的电容增大。在图(b )中,对应于静止状态,变容二极管的电容为C 0,此时振荡频率为f 0。 因为LC f π21= ,所以电容小时,振荡频率高,而电容大时,振荡频率低。从图(a ) 中可以看到,由于C-u 曲线的非线性,虽然调制电压是一个简谐波,但电容随时间的变化是非简谐波形,但是由于LC f π21= ,f 和C 的关系也是非线性。不难看出,C-u 和f-C 的 非线性关系起着抵消作用,即得到f-u 的关系趋于线性(见图(c ))。

变容二极管调频电路

变容二极管调频电路 实现调频的方法很多,大致可分为两类,一类是直接调频,另一类是间接调频。直接调频是用调制信号电压直接去控制自激振荡器的振荡频率(实质上是改变振荡器的定频元件),变容二极管调频便属于此类。间接调频则是利用频率和相位之间的关系,将调制信号进行适当处理(如积分)后,再对高频振荡进行调相,以达到调频的目的。两种调频法各有优缺点。间接调频器间接调频的优点是载波频率比较稳定,但电路较复杂,频移小,且寄生调幅较大,通常需多次倍频使频移增加。对调频器的基本要求是调频频移大,调频特性好,寄生调幅小。调频器广泛用于调频广播、电视伴音、微波通信、锁相电路和扫频仪等电子设备 直接调频的稳定性较差,但得到的频偏大,线路简单,故应用较广;间接调频稳定性较高,但不易获得较大的频偏。常用的变容二极管直接调频电路如图Z0916(a)所示。 图中D为变容二极管,C2、L1、和C3组成低通滤滤器,以保证调制信号顺利加到调频级上,同时也防止调制信号影响高频振荡回路,或高频信号反串入调制信号电路中。调制级本身由两组电源供电。

对高频振荡信号来说,L1可看作开路,电源EB的交流电位为零,R1与C3并联;如果将隔直电容C4近似看作短路,R2看作开路,则可得到 图(b)所示的高频等效电路。不难看出,它是一个电感三点式振荡电路。变容二极管D的结电容Cj,充当了振荡回路中的电抗元件之一。所以振荡频率取决于电感L2和变容二极 变容二极管的正极直流接地(L2对直流可视为短路),负极通过R1接+EB,使变容二极管获得一固定的反偏压,这一反偏压的大小与稳定,对调频信号的线性和中心频率的稳定性及精度,起着决定性作用。

传感器课程设计

传感器课程设计半导体吸收式光纤温度传感器

2010年12月30日 目录 序言 (3) 方案设计及论证 (4) 部件图纸 (6) 心得体会 (6)

主要参考文献 (7) 序言 1、简介 光纤温度传感器采用一种和光纤折射率相匹配的高分子温敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纤外面,使光能由一根光纤输入该反射面出另一根光纤输出,由于这种新型温敏材料受温度影响,折射率发生变化,因此输出的光功率与温度呈函数关系。其物理本质是利用光纤中传输的光波的特征参量,如振幅、相位、偏振态、波长和模式等,对外界环境因素,如温度,压力,辐射等具有敏感特性。它属于非接触式测温。 2、特点

光纤传感器是一种新型传感器,它用光信号传感和传递被测量,具有动态范围大,频响宽,不受电磁干扰等优点。由于光纤可被拉至距测量点几十米以外,能使信号处理的电子线路远离干扰源,固而可较少受到空间电磁干扰。另外光纤传感器均为可控有源传感器,这使得在硬件和软件设计中可采用一些特殊手段来完成某些较复杂的功能。 3、现状 随着工业自动化程度的提高及连续生产规模的扩大, 对温度参数测量的快速性提出了更高的要求。目前, 普遍采用的热电偶很难实现对温度快速、准确地测量。这种接触式测量也难以保证温度场的原有特征, 易引起误差。在较高温度的测量中, 价格昂贵的金属热电偶必须接触被测高温物体, 所以损坏快, 增加了成本。光纤温度检测技术是近些年发展起来的一项新技术,由于光纤本身具有电绝缘性好、不受电磁干扰、无火花、能在易燃易爆的环境中使用等优点而越来越受到人们的重视,各种光纤温度传感器发展极为迅速。目前研究的光纤温度传感器主要利用相位调制、热辐射探测、荧光衰变、半导体吸收、光纤光栅等原理。其中半导体吸收式光纤温度传感器作为一种强度调制的传光型光纤传感器,除了具有光纤传感器的一般优点之外,还具有成本低、结构简单、可靠性高等优点,非常适合于输电设备和石油以及井下等现场的温度监测,近年来获得了广泛的研究 原理分析 1、本征吸收原理 当一定波长的光通过半导体材料时,主要引起的吸收是本征吸收,即电子从价带激发到导带引起的吸收。对直接跃迁型材料,能够引起这种吸收的光子能量hv必须大于或等于材料的禁带宽度Eg,即 式中,h为普朗克常数:v是频率。从式(1)可看出,本征吸收光谱在低频方向必然存在一个频率界限vg,当频率低于vg时不可能产生本征吸收。一定的频率vg对应一个特定的波长,λg=c/vg,称为本征吸收波长。 2、半导体测温原理 λ,半导体材料对信号光的透过率随温度变化,但对参考光的透过率不变。设信号光的透过率为()T 参考光的透过率为rλ。光纤定向耦合器的分光比为α,光纤传输损耗和探头与光纤的联接损耗为β。令

变容二极管调频电路

摘要 调频广播具有抗干扰性能强、声音清晰等优点,获得了快速的发展。调频电台的频带通常大约是200~250kHz,其频带宽度是调幅电台的数十倍,便于传送高保真立体声信号。由于调幅波受到频带宽度的限制,在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾,因此音频信号的频率局限于30~8000Hz的范围内。在调频时,可以将音频信号的频率范围扩大至30~15000Hz,使音频信号的频谱分量更为丰富,声音质量大为提高。 目前,变容二极管直接调频电路是目前应用最广泛的直接调频电路,它是利用变容二极管反向所呈现的可变电容特性实现调频的,具有工作频率高固有损耗小等特点。现有的对于调频电路的研究与仿真主要集中在锁相环电路,变容二极管直接调频电路研究较少,对于变容二极管静态调制特性的研究更是几乎无人涉及。 变容二极管为特殊二极管的一种。当外加顺向偏压时,有大量电流产生,PN(正负极)接面的耗尽区变窄,电容变大,产生扩散电容效应;当外加反向偏压时,则会产生过渡电容效应。但因加顺向偏压时会有漏电流的产生,所以在应用上均供给反向偏压。 在变容二极管直接调频电路中,变容二极管作为一压控电容接入到谐振回路中,有所学的正弦波振荡器章节中,我们知道振荡器的振荡频率由谐振回路的谐振频率决定。因此,当变容二极管的结电容随加到变容二极管上的电压变化时,由变容二极管的结电容和其他回路元件决定的谐振回路的谐振频率也就随之变化,若此时谐振回路的谐振频率与加到变容二极管上的调制信号呈线性关系,就完成了调频的功能,这也是变容二极管调频的原理。 关键词:LC振荡电路、变容二极管、调频

1.设计要求 (1)主振频率=8MHZ (2)频率稳定度/≤0.0005/h (3)主振级的输出电压 (4)最大频偏 (5)电源电压= 5V 2.电路原理分析 变容二极管为特殊二极管的一种。当外加顺向偏压时,有大量电流产生,PN(正负极)接面的耗尽区变窄,电容变大,产生扩散电容效应;当外加反向偏压时,则会产生过渡电容效应。但因加顺向偏压时会有漏电流的产生,所以在应用上均供给反向偏压。变容二极管直接调频电路由于变容二极管的电容变化范围大,因而工作频率变化就大,可以得到较大的频偏,且调制灵敏度高、固有损耗小、使用方便、构成的调频器电路简单。 在变容二极管直接调频电路中,变容二极管作为一压控电容接入到谐振回路中,有所学的正弦波振荡器章节中,我们知道振荡器的振荡频率由谐振回路的谐振频率决定。因此,党变容二极管的结电容随加到变容二极管上的电压变化时,由变容二极管的结电容和其他回路元件决定的谐振回路的谐振频率也就随之变化,若此时谐振回路的谐振频率与加到变容二极管上的调制信号呈线性关系,就完成了调频的功能,这也是变容二极管调频的原理。 3.电路设计 3.1 主振电路设计 本文中所用电路采用常见的电容三点式振荡电路实现LC振荡,简便易行。式中,L为LC振荡电路的总电感量,C为振荡电路中的总电容,主要取决于C3、C7、C8、Cc1及变容二极管反偏时的结电容Cj。,变容二极管电容Cj作为组成LC振荡电路的一部分,电容值会随加在其而端的电压的变化而变化,从而达到变频的目的。R4、R5、R6、R7和W2调节并设置电容三点式振荡器中T1管的静态工作点,R8、R9、R10调节并设置T2管的静态工作点,C7、C9、C10以及L4、

实验十三 变容二极管调频实验

实验十三变容二极管调频实验 一、实验目的 1.掌握变容二极管调频电路的原理。 2.了解调频调制特性及测量方法。 3.观察寄生调幅现象,了解其产生及消除的方法。 二、实验内容 1.测试变容二极管的静态调制特性。 2.观察调频波波形。 3.观察调制信号振幅时对频偏的影响。 4.观察寄生调幅现象。 三、实验原理及电路 1.变容二极管工作原理 调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。其频率的变化量与调制信号成线性关系。常用变容二极管实现调频。 变容二极管调频电路如图13-1所示。从J2处加入调制信号,使变容二 图13-1 变容二极管调频 极管的瞬时反向偏置电压在静态反向偏置电压的基础上按调制信号的规律变化,从而使振荡频率也随调制电压的规律变化,此时从J1处输出为调频 70

71 f f

72 波(FM )。C 15为变容二级管的高频通路,L 1为音频信号提供低频通路,L 1和C 23又可阻止高频振荡进入调制信号源。 图13-2示出了当变容二极管在低频简谐波调制信号作用情况下,电容和振荡频率的变化示意图。在(a )中,U 0是加到二极管的直流电压,当u =U 0时,电容值为C 0。u Ω是调制电压,当u Ω为正半周时,变容二极管负极电位升高,即反向偏压增大;变容二极管的电容减小;当u Ω为负半周时,变容二极管负极电位降低,即反向偏压减小,变容二极管的电容增大。在图(b )中,对应于静止状态,变容二极管的电容为C 0,此时振荡频率为f 0。 因为LC f π21= ,所以电容小时,振荡频率高,而电容大时,振荡频率 低。从图(a )中可以看到,由于C-u 曲线的非线性,虽然调制电压是一个简谐波,但电容随时间的变化是非简谐波形,但是由于LC f π21= ,f 和C 的关系也是非线性。不难看出,C-u 和f-C 的非线性关系起着抵消作用,即得到f-u 的关系趋于线性(见图(c ))。 2. 变容二极管调频器获得线性调制的条件 设回路电感为L ,回路的电容是变容二极管的电容C (暂时不考虑杂散电容及其它与变容二极管相串联或并联电容的影响),则振荡频率为 LC f π21= 。为了获得线性调制,频率振荡应该与调制电压成线性关系, 用数学表示为Au f =,式中A 是一个常数。由以上二式可得 LC Au π21 = ,将上式两边平方并移项可得2 2 22)2(1-== Bu u LA C π,这即是变容二极管调频器获得线性调制的条件。这就是说,当电容C 与电压u 的平方成反比时,振荡频率就与调制电压成正比。 3. 调频灵敏度 调频灵敏度f S 定义为每单位调制电压所产生的频偏。 设回路电容的C-u 曲线可表示为n Bu C -=,式中B 为一管子结构即电路串、并固定电容有关的参数。将上式代入振荡频率的表示式LC f π21=中,可得

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