高频振荡器课程设计
高频电子线路课程设计说明书
题目：振荡器的设计
学生姓名：
学号：
院（系）：
专业：电子信息工程
指导教师：周丽丽
2015年1月5日
目录
1 选题背景 (1)
2 课程设计目的 (1)
3 课程设计题目描述和要求 (1)
3.1 课程设计题目描述 (1)
3.2 课程设计要求 (2)
4 课程设计报告内容 (2)
4.1 设计方案的论证： (2)
4.2 元器件参数的计算 (10)
4.3 仿真结果与分析 (12)
4.4 仿真注意事项 (18)
5 结论 (19)
附录 (21)
参考文献 (24)
振荡器设计
1 选题背景
振荡器（Oscillator）是一种能量转换装置。它的能量来源一般是直流形式（振荡器电路的直流供电电源）。经过振荡器转换后，此直流能量转换为一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出。这种电能的“转换”过程被称作“振荡”(Oscillation）。振荡器的作用是产生特定的输出信号，因此也常常被称为信号发生器（signal creator）。振荡器的类型繁多，按照振荡过程是否依赖于外部激励信号的参与，可以分为他激振荡器和自激振荡器；按照波形分类有正弦波振荡器和非正弦波振荡器；按照振荡器振荡频率的高低，可以分为低频振荡器、高频振荡器、超高频振荡器等；按照振荡器的选频元件分类，则有RC振荡器、LC振荡器、石英晶体振荡器等。晶体振荡器作为电子设备的重要器件，对电子设备的总体性能指标起着非常重要的作用。本文介绍高频高精度正弦波振荡器的研制，高频高精度振荡器具有体积小、中心频率稳定、输出幅度稳定、频率稳定度高、非线性失真小的特点。振荡器是一种能自动的将直流能量转换成有一定波形的振荡器信号能量的转换电路。它与放大器的区别在于无需外加激励信号就能产生具有一定频率，一定波形和一定振幅的交流信号。振荡器输出的信号频率、波形、幅度完全由电路自身的参数决定。振荡器在现代科学技术领域中有着广泛的应用。例如，在无线电通信、广播、电视设备中用来产生所需的载波信号和本地振荡信号；在电子测量和自动控制系统中用来产生各种频段的正弦波信号等。正弦波振荡器主要有决定振荡频率的选频网路和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是正反馈振荡器。高频正弦波振荡器可分为LC振荡器、石英晶体振荡器等。正弦波振荡器的主要性能指标是振荡频率的准确度和稳定度、振荡幅度的大小其稳定性、振荡波形的非线性失真、振荡器的输出功率和效率。
2 课程设计目的
设计一个石英晶体震荡器和一个电容式三端震荡器。设计采用正弦波发生电路,正弦波发生电路通常称为正弦波振荡器。不需要外加任何输入信号就能根据要求而输出特定频率的正弦波信号。
3 课程设计题目描述和要求
3.1 课程设计题目描述
本次设计采用正弦波发生电路,正弦波发生电路通常称为正弦波振荡器。是模拟电子电路的一种重要形式。特点是不需要外加任何输入信号就能根据要求而输出特定频率的正弦波信号。这种特点称为“自激振荡”。波形发生电路是非常典型的正反馈放大电路。与放大器一样,震荡器也是一种能量转换器,但不同的是振荡器无需外部激励就能自动地将
直流电源提供的功率转换为指定的频率和振幅的交流信号功率输出。振荡器一般由晶体管等有源器件和具有某种选频能力的无源网络组成。
3.2 课程设计要求
设计要求：
1）设计一个晶振振荡器
主要技术指标：晶振频率为20MHz ，输出信号幅度≥5V（峰-峰值），可调 2)设计一个电容三点式振荡器
主要技术指标：振荡频率为15—20MHz ，输出信号幅度≥5V（峰-峰值），可调；频稳度优于10-4
4 课程设计报告内容
4.1 设计方案的论证： 4.1.1 产生自激振荡的条件
1）平衡条件
反馈振荡器的原理框图如图，先通过输入一个正弦波信号，产生一个输出信号，此时，以极快的速度使输出信号，通过反馈网络送到输入端，且使反馈信号与原输入信号“一模一样”，同时切断原输入信号，由于放大器本身不能识别此时的输入究竟来自信号源，还是来自本身的输出，既然切换前后的输入信号“一模一样”，放大器就一视同仁地给予放大，形成：输出→反馈→输入→放大→输出→反馈→……；这是一个循环往复的过程，放大器就构成了一个“自给自足”的自激振荡器。
上述假设指出：只有反馈到输入端的信号与原输入信号“一模一样”。才能产生自激振荡，“一模一样”就是自激振荡的条件——亦称平衡条件。
因为是正弦波，而描述正弦波的三要素是：振幅、频率和相位。振幅相等；相位相同（若相位总相同，则频率和初相一定都相等）因为自激振荡是一个正反馈放大器，故可用反馈的概念来描述振荡条件。
现以单调谐谐振放大器为例来看K （j ω）与F （j ω）的意义，若U 0=U C ，U i =U b ,则：
(j
（4-1）
式中，Z L 为放大器的负载阻抗
（4-2）
Y f (j )为晶体管的正向转移导纳。
（4-3） （4-4）
此式要成立，则必有
振幅平衡条件 = + + =2n n=0,1,2,… 相位平衡条件
K （S ）
2）起振条件
在自激振荡器中，起始瞬间的输入电压的产生原因有两种：一是在电路接通电源时取得。因为接通电源时，电路各处都存在瞬变过程，在输人端的瞬变电压即可作为起始输人电压；二是放大器中存在各种微小的电扰动和噪声电压。这两种原因所取得的起始电压包含着极为丰富的各种频率分量）它们中总会有符合相位条件的某个频率成分，最终成为自激信号的最初来源。至于振幅条件更容易满足，由于开环放大倍数A是无穷大，很容易满足起振条件KF≥l的要求。
为了保证电路在指定的频率上振荡起来，常常为这种自激振荡器安排一个谐振在指
定频率上的选频回路，使电路更容易在指定的频率上满足产生自激振荡的条件。放大器获得起始瞬时榆入电压了后，接着产生输出信号电压和正反馈电压，并且经过放大器的选频后，指定频率的输出电压幅度增大了，反馈电压的幅度也增大，经过电路的正反馈、放大、再反溃、再放大的循环过程，使振荡电压由小到大逐渐建立起来。
起振的最初来源是振荡器在接通电源不可避免地存在的电冲击及各种热噪声等，例如：在加电时晶体管电流由零突然增加，突变的电流包含有很宽的频谱分量，在他们通过负载电路时，由谐振回路的性质即只有频率等于回路谐振频率的分量可以产生较大的输出电压，而其他频率成分不会产生压降，因此负载回路上只有频率为回路谐振频率的成分产生压降，该压降通过反馈网络产生较大的正反馈电压，反馈电压又加到放大器的输入，进行放大，反馈,不断地循环下去，谐振负载上将得到频率等于回路谐振频率的输出信号。
在振荡开始时由于激励信号较弱，输出电压的振幅较小，经过不断放大，反馈循环，输出幅度逐渐增大，否则输出信号幅度过小，没任何价值。为了使振荡过程中输出幅度不增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大，即振荡开始时应为增幅振荡。
（4-5）称为自激振荡的起振条件也可写为
（4-6）
=++=2n n=0,1,2,…（4-7）上式分别为起振的振幅条件和相位条件，其中起振的相位条件即为正反馈条件。
3）稳定条件
处于平衡状态的振荡器应考虑其工作稳定性，这是因为振荡器在工作过程不可避免地要受到外界各种因素的影响，如温度改变，电源电压的波动等等，这些变化将使放大器放大器啊倍数和反馈系数改变，破坏了原来的平衡状态，对振荡器的正常工作将会产生影响。如果通过放大和反馈的不断循环，振荡器能在原平衡点附近建立起新的平衡状态，而且当外界因素消失后，振荡器能自动回到原来平衡状态，则原来平衡点是稳定的；否则平衡点为不稳定。
振荡器的稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件。
要使振荡稳定，振荡器在其平衡点必须具有阻止振幅变化的能力。具体来说既是，在
平衡点附近，当不稳定因素使振幅增大时，环路增益的模值T应减小，形成减幅振荡，从而阻止振幅的增大，达到新的平衡，并保证新平衡点在原平衡点附近，否则，若振幅增大,T 也增大, 则振幅将持续增大,远离元原平衡点,不能形成新的平衡,振荡器不稳定；而当不稳定因素使振幅减小时，T应增大，形成增幅振荡，阻止振幅的减小，再远平衡点附近建立起新的平衡，否则振荡器将是不稳定的。因此振幅稳定条件为
（4-8）
由于反馈网络为线性网络，即反馈系数大小F不随输入信号改变，故振荡器条件又可写为
（4-9）
式中K为放大器增益大小。由于放大器的非线性，只要电路设计合理，振幅稳定一般很容易满足。若振荡器采用自偏压电路，并工作到截止状态，其大，振荡稳定性好。
再解释振荡器的相位稳定性前，我们必须清楚，一个正弦信号的相位和它的频率W 之间的关系Array（4-10）
（4-11）
可见，相位的变化必然要引起频率的变化，频率的变
化也必然要引起相位的变化。
设振荡器原在时处于相位平衡状态，即有
的相位超前原输入信号
荡周期要缩短，振荡频率要提高，比如提高到。当外界因素消失后显然处不满足相位平衡条件，这时，不变，但由于，要下降，即这时相对于的幅角
（4-12）这表示落后于，导致振荡周期增长，振荡频率降低，即又恢复到原来的振荡频率。上述相位稳定是靠w增加，降低来实现的，即并联振荡回路的相位特性保证了相位稳定。因此相位稳定条件为
（4-13）回路Q值越高，值越大，其相位稳定性越好。
4.1.2 电容反馈式三端振荡器
基本电路就是通常所说的三端式(又称三点式)的振荡器,即LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路,如图
I
.
3
根据谐振回路的性质,谐振时回路应呈纯电阻性,因而一般情况下,回路Q 值很高,因此回路电流远大于晶体管的基极电流?b 、集电极电流?c 以及发射极电流?e,故由图有
（4-14）
因此X1、X2
三端式振荡器有两种基本电路,如图所示。图
(a)中X1和端式振荡器的组成原则,
反馈网络是由电容元件完成的,称为电容反馈振荡器,也称为考必兹(Colpitts)振荡器。图(b)为电感反馈振荡器,也称为哈特雷(Hartley)振荡器。
1）三端电容反馈振荡器
图(a)是一电容反馈振荡器的实际电路,将 视为开路，将 视为短路图，则是其交流等效电路如图(b)。
振荡频率：高Q 时
（4-15）
与电感三端震荡电路想比，电容三端振荡器的优点是输出波形较好，这是因为集电极和基极电流可通过对谐波为低阻抗的电容支路回到发射极，所以高次谐波的反馈减弱，输出的谐波分量减少，波形更加接近于正弦波。其次，该电路中的不稳定电容（分布电容、
(a )C (b )33
L
(a )
(b )
c b b R R R ,,21e
b C C ,
器件的结电容等）都是与该电路并联的，因此适当的加大回路电容量，就可以减弱不稳定因素对振荡器的影响，从而提高了频率稳定度。最后，当工作频率较高时，甚至可以只利用器件的输入和输出电容作为回路电容。因而本电路适用于较高的工作频率。
这种电路的缺点是:调或来改变震荡频率时，反馈系数也将改变。但只要在L 两端并上一个可变电容器，并令与为固定电容，则在调整频率时，基本上不会影响反馈系数。
2）改进型电容三点式
(a) (b)
(1)如图是克拉泼振荡器的实际电路和交流等效电路
它的特点是在前述的电容三点式振荡谐振回路电感支路中增加了一个电容C3，其取值比较小，要求C3< （4-16） （4-17） （4-18） （4-19） 使上式成立的条件是C1和C2都要选得比较大，由此可见，C1、C2对振荡频率的影响显著减小，那么与C1、C2并接的晶体管极间电容的影响也就很小了，提高了振荡频率的稳定度。 (2) 西勒电路是在克拉泼电路的L 两端并联上一个电容得到的，有效的改善了克拉泼电路可调范围小的缺点，电路图如图所示： 2SiO (a) （4-20） 所以振荡频率 （4-21） 该电路频率稳定性非常高，振幅稳定，频率调节方便，适合做波段振荡器。通过对以上的几种电路的分析，可以看出： a.电感反馈式三端振荡器：容易起振，调频方便，但波形失真较大； b.电容反馈式三端振荡器：波形好，频率稳定性好，但调频不方便； c.克拉泼振荡器：调频方便但可调范围小； d.西勒振荡器：频率稳定性高，振幅稳定，调频方便。 所以，在本设计中拟采用并联改进型的西勒电路振荡器。 4.1.3 石英晶体振荡器 1）主要成分： 天然的石英晶体有六个侧面，呈六棱双角锥形。经过适当的切割，可获得石英晶体薄片——晶片。不同切向得到的晶片特性不同——固有谐振频率不同。 2）主要特性：压电效应 在晶片上加电场，晶片会产生机械变形，加交变电场，晶片会产生机械变形振动——机械振荡，同时，它的机械振荡又会产生交变电场。换句话说，晶片能实现电能和机械能的相互转换。这种能量转换的过程与LC 并联谐振回路中：电感的磁场能与电容的电场能相互转换的情况相类似。晶片的这种物理特征称为“压电效应”。 当外加交变电压的频率等于晶片的固有频率时，石英晶体振荡的振幅会突然增加，晶体呈现出纯电阻性质，损耗极小，Q 值极高，这种现象称为“压电谐振”，所以石英晶体实 际上是一种电——机械的谐振子。 3）电路符号及等效电路 电路符号：中间表示石英晶片，晶片表面镀一层金属膜，焊上金属电极。其等效电路分为静态等效电路和动态等效电路。 静态时：石英晶体相当于一个平板电容器，晶片相当于介质， 等效电路为： ：晶体的静态电容，皮法数量级 动态时：石英晶体相当于一个振荡电路，其等效电路如图 L ：晶体电感，反映晶体的惯性，10 2～10-3H C ：晶体电容，反映晶体的弹性，10-1～10-2PF R ：晶体的损耗电阻，几欧 几百欧。 分析：由于L 很大，C 、R 很小，所以 这样大的Q 0值是一般 的LC 回路所做不到的。 从等效电路可以看出。 (1)串联谐振状态：谐振频率 (4-22) (2)并联谐振状态：谐振频率 (4-23) 从数量级上看， ，因此， 和 两个频率非常接近。 石英晶体的电抗——频率特性曲线。在 频率区间内，晶体呈感性；在其余的频率区间内，晶体呈容性。 石英晶体谐振器具有优良的特性,具体表现为： a.石英晶体谐振器具有很高的标准性。 b.石英晶体谐振器与有源器件的接入系数p 很小,一般为 。 c.石英晶体谐振器具有非常高的Q 值。 4）根据晶体在电路中的作用,可以将晶体振荡器归为两大类:并联型晶体振荡器和串联型晶体振荡器。 （1)并联型晶体振荡器 图示出了一种典型的晶体振荡器电路,当振荡器的振荡频率在晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时晶体呈感性,该电路满足三端式振荡器的组成原则,而且该电路与电容反馈的振荡器对应,通常称为皮尔斯(Pierce)振荡器。 6 4 00 10~101 ===cR w R L w Q 0C C ≤p s f f ~ 由于晶体的品质因数Q 很高,故其并联谐振电阻Ro 也很高,虽然接入系数p 较小,但等效到晶体管CE 两端的阻抗 仍较高,所以放大器的增益较高,电路很容易满足振幅起振条件。b-e 型并联晶体振荡器的典型电路如图所示，该电路是一个双回路振荡器，它的固有谐振频率略高于振荡器的工作频率，负载回路选用的是并联谐振回路，可以抑制其他谐波，有利于改善输出波形，并且电路的输出信号较大，但频率稳定度不如b-c 型振荡电路，因为在b-e 型电路中，石英晶体则接在输入阻抗低的b-e 之间，降低了石英晶体的标准性。其等效电路如图(b )所示。 和一般LC 振荡器相比，石英晶体振荡器在外界因素变化而影响到晶体的回路固有频率时，它还具有使频率保持不变的电抗补偿能力，原因是石英晶体谐振器的等效电感Le 与普通电感不同，当频率由 变 化到时，等效电感值将由零变到无穷大，这段曲线十分陡峭，而振荡器又刚好被限定在工作在这段线性范围内，也就是说，石英晶体在这个频率范围内具有极陡峭的相频特性曲线，因而它具有很高的电感补偿能力。 （2)串联型晶体振荡器 在串联型晶体振荡器中,晶体接在振荡器要求低阻抗的两点之间,通常接在反馈电路中。如图是一串联型晶体振荡器的实际线路和等效电路。 在串联型晶体振荡器中，晶体接在振荡器要求低阻抗的两点之间，通常接在反馈电路中。由串联型振荡器的实际路线和等效电路。可以看出，如果将石英晶体短路，该电路即 (a )3 C E B U b .g m U b .′q q q E c 2 1(a ) (b ) 为电容反馈的振荡器。电路的实际工作原理为：当回路的谐振频率等于晶体的串联谐振频率时，晶体的阻抗最小，近似为一短路线，电路满足相位条件和振幅条件，故能正常工作；当回路的谐振频率距串联谐振频率较远时，晶体阻抗增大，是反馈减弱，从而使电路不能满足振幅条件，电路不能正常工作。串联型晶体震荡器的工作频率等于晶体的串联谐振频率，不需要外加负载电容 ,通常这种晶体标明其负载电容为无穷大，在实际制作中，若 有小的误差，则可以通过回路调谐来微调。串联型晶体振荡器只能适应高次泛音工作，这是由于晶体只起到控制频率的作用，对回路没有影响，只要电路能正常工作，输出幅度就不受晶体控制。 晶体的精确度极高，所以串联晶体振荡器足以满足实际要求，而且串联振荡容易设计电路容易搭建所以本次设计选串联谐振电路来实现。 4.2 元器件参数的计算 4.2.1 席勒振荡器参数的计算 1）确定三极管静态工作点 如图是要设计的电路及其交流等效电路合理地选择振荡器的静态工作点，对振荡器的起振，工作的稳定性，波形质量的好坏有着密切的关系。－般小功率振荡器的图静态工作点应选在远离饱和区而靠近截止区的地方。根据上述原则，由附录三极管2n3904的参数的选取 2mA ， 6V ， =100； 则有 为提高电路的稳定性Re 值适当增大，取Re=1K Ω则Rc ＝2K Ω 因： = ? 则： =2mA ×1K=2V 因： 则： =2mA/100=0.02mA 一般取流过Rb 2的电流为5 10 ,若取10 因： 所以: 所以取标称电阻为12K ?。 因： R R (a )L (b ) L C E c 2 1(a )(b ) 则： 2)交流参数的确定 回路中的各种电抗元件都可归结为总电容C 和总电感L 两部分。确定这些元件参量的方法，是根据经验先选定一种，而后按振荡器工作频率再计算出另一种电抗元件量。从原理来讲，先选定哪种元件都一样，但从提高回路标准性的观点出发，以保证回路电容C p 远大于总的不稳定电容C d 原则，先选定C p 为宜。若从频率稳定性角度出发，回路电容应取大一些，这有利于减小并联在回路上的晶体管的极间电容等变化的影响。但C 不能过大，C 过大，L 就小，Q 值就会降低，使振荡幅度减小，为了解决频稳与幅度的矛盾，通常采用部分接入。反馈系数F=C1/C2，不能过大或过小，适宜0.1—0.5。 因振荡器的工作频率为： 当LC 振荡时，按题目要求 = MH ，本次选20MH 本电路中，则回路的谐振频率 主要由 、 、 决定，即 有 为了计算简便取 则取 ， 取 = ，因要遵循 ， >> , ， / =0.1 0.5的条件，故取 则 =60pF 。 4.2.2 串联石英晶体振荡器的计算 1）确定三极管静态工作点 如图是要设计的电路及其交流等效电路正确的静态工作点是振荡器能够正常工作的关键因素，静态工作点主要影响晶体管的工作状态，若静态工作点的设置不当则晶体管无法进 行正常的放大，振荡器在没有对反馈信号进行放大时是无法工作的。振荡器主电路的静态工作点主要由 、 、 决定，将电感短路，电容断路，得到直流通路。 根据上述原则，由附录三极管2n3904的参数的选取 2mA ， 6V ， =100； 则有 因： = ? 则： =2mA ×3K=6V 因：则：=2mA/100=0.02mA 一般取流过Rb2的电流为510 ,若取10 因： 则 因： 则： 2)交流参数的确定 对于振荡器，当电路接为串联型振荡器时，晶体起到短路电阻的作用，输出频率应为20MHZ；主要频率由石英晶体决定，谐振回路只起微调的作用。由于没有20MHZ的石英晶体所以所以选25MHZ的石英晶体通过谐振电路来微调到20MHZ。 本电路中，则回路的谐振频率主要由、、微调，即 = 有=== 有为了计算简便取则取， 本应去取=， 但为了微调频则取=，， 4.2.2 克拉泼振荡器的计算 它的特点是在前述的电容三点式振荡谐振回路电感支路中增加了一个电容C7，其取值比较小，要求C7< 震荡回路的总电容为： 所以可以得到振荡频率为： 有L== 可取L=10H,取=,= 4.3 仿真结果与分析 4.3.1软件简介 Multisim是一个专门用于电子线路设计与仿真的EDA工具软件，它是加拿大IIT公司（Interactive Image Technologise Ltd.）推出的继EWB之后的版本。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。学生可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。 Multisim软件特点: 1)直观的图形界面：整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。 2)丰富的元器件库：Multisim大大扩充了EWB的元器件库，包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL和CMOS数字IC、DAC、ADC及其他各种部件，且用户可通过元件编辑器自行创建或修改所需元件模型，还可通过liT公司网站或其代理商获得元件模型的扩充和更新服务。 3)丰富的测试仪器：除EWB具备的数字万用表、函数信号发生器、双通道示波器、扫频仪、字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪外，Multisim新增了瓦特表、失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪。尤其与EWB不同的是：所有仪器均可多台同时调用。 4)完备的分析手段：除了EWB提供的直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点一零点分析、传输函数分析、灵敏度分析、最坏情况分析和蒙特卡罗分析外，Multisim新增了直流扫描分析、批处理分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频分析等，基本上能满足一般电子电路的分析设计要求。 5)强大的仿真能力：Multisim既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频(RF)电路的仿真功能。仿真失败时会显示出错信息、提示可能出错的原因，仿真结果可随时储存和打印。 4.3.2 西勒振荡器的仿真 以下为Multisim对西勒振荡器的仿真： 图14-13 西勒振荡器仿真图1）仿真结果 图4-14 示波器波形 图4-15 频率计读数 图4-16 测量探针读数 2）仿真分析 仿真结果达到了预期效果（主要技术指标：振荡频率15-20MHz,输出信号幅度5(峰—峰值)，可调；频率稳定度优于）输出幅度可以通过调节负载上的滑动变阻器来改变。 4.3.3 串联石英晶体自激振荡器的仿真 以下为Multisim对晶体振荡器的仿真 图4-17 晶体振荡器仿真图 1）仿真结果 图4-18 示波器波形 图4-19 频率计读数 图4-20 测量探针读数 2）仿真分析 仿真结果达到了预期效果（主要技术指标：晶振频率为20MHz，输出信号幅度5V(峰—峰值)，可调）输出幅度可以通过调节负载上的滑动变阻器来改变。 4.3.4 克拉泼振荡器的仿真 以下为Multisim对克拉泼振荡器的仿真： 图4-21克拉泼振荡器的仿真图1）仿真结果 图4-22 示波器波形 图4-23频率计读数 图4-24 测量探针读数 2）仿真分析 随着C 7的逐渐增大，振荡波逐渐稳定。当C 7较小时，如，震荡波不太稳定，且太小时将不再起振。当C 7较大时，震荡波比较稳定。因此，C 7不能太小，一般应较大些。 4.4 仿真注意事项 4.4.1 间歇振荡 防止方法：起振时KF 不要太大外，主要方法是适当选取偏压电路中 、 的值。 4-21 间歇振荡时U b 与E b 的波形 4.4.2 频率拖曳现象 频率拖曳是在紧耦合的振荡器中，当变化一个回路的谐振频率时，振荡频率具有非单值的变化。防止方法：减小两回路的耦合。 图4-22 变压器反馈振荡器 (a)实际电路; (b)耦合回路的等效电路 4.4.3 振荡器的频率占据现象 L (a ) (a ) e 2 2 (b ) 前言 (1) 1高频压控振荡器设计原理压控振荡器 (2) 1.1工作原理 (2) 1.2变容二极管压控振荡器的基本工作原理 (2) 2高频压控振荡器电路设计 (4) 2.1设计的资料及设备 (4) 2.2变容二极管压控振荡器电路的设计思路 (4) 2.3变容二极管压控振荡器的电路设计 (5) 2.4实验电路的基本参数 (6) 2.5实验电路原理图 (7) 3高频压控振荡器电路的仿真 (7) 3.1M ULTISIM软件简介 (8) 3.2M ULTISIM界面介绍 (9) 3.2.1电路仿真图 (10) 3.2.2压控振荡器的主要技术指标 (10) 3.3典型点的频谱图 (10) 4高频压控振荡器电路实现与分析 (16) 4.1实验电路连接 (16) 4.2实验步骤 (16) 4.3实验注意事项 (19) 4.4硬件测试 (19) 5心得体会 (21) 参考文献 (22) 压控振荡器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，在LC振荡器决定振荡器的LC 回路中，使用电压控制电容器（变容管），可以在一定的频率范围内构成电调谐振荡器。这种包含有压控元件作为频率控制器件的振荡器就称为压控振荡器。它广泛应用与频率调制器、锁相环路以及无线电发射机和接收机中。 压控振荡器是锁相环频率合成器的重要组成单元，在很大程度上决定了锁相环的性能。在多种射频工艺中，COMS工艺以高集成度、低成本得到广泛的应用。 压控振荡器（VCO）在无线系统和其他必须在一个范围的频率内进行调谐的通信系统中是十分常见的组成部分。许多厂商都提供VCO产品，他们的封装形式和性能水平也是多种多样。现代表面的贴装的射频集成电路（RFIC）VCO继承了近百来工程研究成果。在这段历史当中。VCO技术一直在不断地改进中，产品外形越来越小而相位噪声和调谐线性度越来越好。 对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄；RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽，LC压控振荡器居二者之间。 压控振荡器可分为环路振荡器和LC振荡器。环路振荡器易于集成，但其相位噪声性能比LC振荡器差。为了使相位噪声满足通信标准的要求，这里对负阻RC压控振荡器进行了分析。 课程设计--四花样彩灯控制器 2012 ~ 2013 学年第二学期 《数字电子技术》 课程设计报告 题目：四花样彩灯控制器 专业：电子信息工程 班级： 11 电信一班 姓名：孙叶林陶轮汪宏俊汪义涛王安 亚 王劲松王亮亮王向阳魏伟指导教师：周旭胜 电气工程系 2013年5月30日 任务书 课题名称四花样彩灯控制器 指导教师（职称）周旭胜 执行时间2012~ 2013 学年第 2学期第 14 周学生姓名学号承担任务 王安亚1109121033 设计总电路图1 汪宏俊1109121031 设计总电路图2 陶轮1109121030 负责对比两个总电路图 汪义涛1109121032 设计555时钟脉冲产生电路 王向阳1109121036 设计四种码产生电路 王劲松1109121034 设计输出电路 魏伟1109121037 设计开关电路 王亮亮1109121035 查找参考资料 孙叶林1109121029 负责写课程设计报告 设计目的 通过设计方案的比较，对比电路的复杂与简单，器件的市场价格等方面因素，来选择一种比较好的可行性设计方案 设计要求(1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动； (2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动； (3) 四亮四灭，从左向右移动； (4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭； (5) 四种花样自动变换。 摘要 随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。优易LED全彩灯光控制系统由Color Edit编辑软件、主控器、分控器和LED光源组成，广泛应用于城市景观、风景名胜、道路桥梁、建筑轮廓、娱乐场所、户外广告、室内装饰等美化、亮化工程。 四花样自动切换的彩灯控制器，其电路简单、取材容易，而且被广泛地应用与现实生活当中。例如用于店面装饰可以增加其美观，吸引更多顾客。 在经过了几天紧张的电路焊接和调试，期间还进行了部分方案的修改和改进，现已实现了课程设计的主要任务和具体要求。 关键字：LED彩灯硬件电路 郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目三极管混频器工作原理分析 专业、班级学号姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 一、主要内容 分析三极管混频器工作原理。 二、基本要求 1：混频器工作原理，组成框图，工作波形，变频前后频谱图。 2：晶体管混频器的电路组态及优缺点。 3：自激式变频器电路工作原理分析。 4：完成课程设计说明书，说明书应含有课程设计任务书，设计原理说明，设计原理图，要求字迹工整，叙述清楚，图纸齐备。 5：设计时间为一周。 三、主要参考资料 1、李银华电子线路设计指导北京航天航空大学出版社2005.6 2、谢自美电子线路设计·实验·测试华中科技大学出版社2003.10 3、张肃文高频电子线路高等教育出版社 2004.11 完成期限：2010.6.24-2010.6.27 指导教师签名： 课程负责人签名： 2010年6月20日 目录 第一章混频器工作原理------------------------------------------4 第一节混频器概述------------------------------------------------4 第二节晶体三极管混频器的工作原理及组成框图---------5 第三节三极管混频器的工作波形及变频前后频谱图------8 第二章晶体管混频器的电路组态及优缺点------10 第一节三极管混频器的电路组态及优缺点------- 第二节三极管混频器的技术指标------ 第三章自激式变频器电路工作原理分析--------------------12 第一节自激式变频器工作原理分析---------------------12 第二节自激式变频器与他激式变频器的比较------------------------13 第四章心得体会---------------------------------------14 第五章参考文献---------------------------------------15 实验题目：用555定时器设计一个时钟信号源，频率为f=1KHz，占空比为60%。 实验报告： 一、实验相关信息 1、实验日期： 2、实验地点： 二、实验内容 用555定时器设计一个时钟信号源，频率为f=1KHz，占空比为60%。 三、实验目的 1、了解555定时器的工作原理和电路结构； 2、掌握555定时器的典型应用。 三、实验设备、元器件 1、实验仪器：（写清型号） 2、实验元器件： 四、理论计算 （1）555多谐震荡器电路结构 图1 多谐振荡器 （2）工作波形 （3）工作过程简述 接通电源后，电容C 被充电，νc 上升，当νc 上升到 Vcc 32 时，触发器被复位，同时 放电T 导通，此时 νo 为低电平，电容C 通过R 2 和T 放电，使νc 下降，当νc 下降到Vcc 31 时，触发器又被复位，νo 为高电平。电容C 放电所需时间为 C R C R t PL 227.02ln ≈= （1） 当电容C 放电结束时，T 截止，Vcc 将通过R 1、R 2向电容C 充电，νc 由Vcc 31上升到Vcc 32所需时间为 C R R C R R t PH )(7.02ln )(2121+≈+= （2） 当νc 上升到Vcc 32 时，触发器由发生翻转，如此周而服始，在输出端就得到一个周期 性的方波，其频率为 C R R t t f PH PL )2(43.1121+≈+= （3） %100)2((%)212 1X R R R R t t t q PH PL PH ++=+= （4） （4）占空比可调电路结构 对于图1电路结构占空比固定不变，要得到占空比可调的周期方波，对其电路改进，如图2所示。 由（4）式可知，占空比始终大于50%，要得到占空比小于50%的方波，只要在输出端加一个反向器即可。 混频器的设计与仿真 目录 前言 0 工程概况 0 正文 (1) 3.1设计的目的及意义 (1) 3.2 目标及总体方案 (1) 3.2.1课程设计的要求 (1) 3.2.2 混频电路的基本组成模型及主要技术特点 (1) 3.2.3 混频电路的组成模型及频谱分析 (1) 3.3工具的选择—Multiusim 10 (3) 3.3.1 Multiusim 10 简介 (3) 3.3.2 Multisim 10的特点 (3) 3.4 混频器 (3) 3.4.1混频器的简介 (3) 3.4.2混频器电路主要技术指标 (4) 3.5 混频器的分类 (4) 3.6详细设计 (5) 3.6.1混频总电路图 (5) 3.6.2 选频、放大电路 (5) 3.6.3 仿真结果 (6) 3.7调试分析 (9) 致谢 (9) 参考文献 (10) 附录元件汇总表 (10) 混频器的设计与仿真 前言 混频器在通信工程和无线电技术中，应用非常广泛，在调制系统中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中，混频器应用较为广泛，如AM 广播接收机将已调幅信号535KHZ-一1605KHZ要变成为465KHZ中频信号，电视接收机将已调48．5M一870M 的图像信号要变成38MHZ的中频图像信号。移动通信中一次中频和二次中频等。在发射机中，为了提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。用一个频率较低石英晶体振荡器作为主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振荡信号，然后经过频率的加、减、乘、除运算变换成射频，所以必须使用混频电路，又如电视差转机收发频道的转换，卫星通讯中上行、下行频率的变换等，都必须采用混频器。由此可见，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。 工程概况 混频的用途是广泛的，它一般用在接收机的前端。除了在各类超外差接收机中应用外在频率合成器中为了产生各波道的载波振荡，也需要用混频器来进行频率变换及组合在多电路微波通信中，微波中继站的接收机把微波频率变换为中频，在中频上进行放大，取得足够的增益后，在利用混频器把中频变换为微波频率，转发至下一站此外，在测量仪器中如外差频率计，微伏计等也都采用混频器。因此，做有关混频电路的课题设计很能检验对高频电子线路的掌握程度；通过混频器设计，可以巩固已学的高频理论知识。混频器是频谱线性搬移电路，能够将输入的两路信号进行混频。 具体原理框图如图2-1所示。 电子技术课程设计 课程设计任务书 20 16 - 20 17学年第一学期第18周—19周 题目《路灯控制器》 内容及要求 ①设计一个路灯控制自动照明的电路 ②当日照光亮到一定程度时使灯自动熄灭，而日照光暗到一定程度时又能自 动点亮。开启和关断的日照光照度根据用户进行调节。 ③设计计时电路，用数码管显示路灯当前一次的连续开启时间。 ④设计计数显示电路，统计路灯的开启次数。 进度安排 1、查资料，确定方案（三 天） 2、方案设计（天） 3、仿真调试 （二 天） 4、硬件实现与调试 （三 天） 5 、 撰写课程设计报告并答辩（天）学生姓名: 目录 前言 (3) 一选题背景 (4) 1．1 设计要求 (4) 1．2 指导思想 (4) 二方案论证 (5) 2．1 方案说明 (5) 2．2 方案原理 (5) 三电路的设计与分析 (6) 3 . 1 电路原理框图. (6) 3．2单元电路的设计与分析. (6) 四. 电路的调试与分析 (13) 4．1调试使用的仪器. (13) 4．2 电路的调试 (13) 五．总结 (15) 5．1 设计体会 (15) 5．2 改进提高 (15) 六. 附录及参考文献 (16) 6.1 附录1 元器件清单. (16) 6.2 附录2 电路的原理图. (16) 6.3 附录3 实物图 (17) 6.4 参考文献 (18) 、八、- 前言 在现代城市中，效率意识日益突出，人们希望不需要人力资源的浪费，希望使效率合理使用最大化。因此，自动路灯控制器是实现无人管理自动开关的重要设计。本课程设计的任务就是设计一个路灯控制器。鼓励学生在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。 本科课程设计 课程名称：高频电子线路 课设项目：调频接收机设计课设地点：高频实验室 专业班级：学号 学生姓名： 指导教师： 2013年1 月13 日 一、课程设计目的和要求 通过本课题设计与调试，提高动手能力，巩固已学知识，建立无线电调频接收机的整体概念，了解调频接收机整体与各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算调频接收机的各个单元电路：输入回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频及低频功放级。初步掌握调频接收机的调整及测试方法。 二、调频接收机的主要技术指标 调频接收机的主要技术指标有： 1．工作频率范围 接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。如调频广播收音机的频率范围为88～108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88～108MHz 2．灵敏度 接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度，通常用输入信号电压的大小来表示，接收的输入信号越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度一般为5～30uV。 3．选择性 接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示dB数越高，选择性越好。调频收音机的中频干扰应大于50dB。 4．频率特性 接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。调频机的通频带一般为200KHz。 5．输出功率 接收机的负载输出的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。 三、调频接收机组成 图一调频接收机组成框图 一般调频接收机的组成框图如图一所示。其工作原理是：天线接受到的高频信号，经输入调谐回路选频为f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡器输出的另一高频f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。混频级的输出接调频回路选出中频信号（f2-f1），再经中频放大器放大，获得足够高增益，然后鉴频器解调出低频调制信号，由低频功放级放大。由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。 四、单元电路设计 1、高频小信号放大电路 目录要....................................................................................................................................................... 2摘......................................................................................................................................... 41 设计任务和要求...................................................................................................................................... 4.1.1：设计任务.................................................................................................................................... 4：设计要求.1.2 ........................................................................................................................................ 4方案比较与论证.2 .......................................................................................................................... 4 .：稳压电源通常由 2.1.................................................................................................................................... 8 .2.2 ：方案论证错误！未定义书签。硬件设计. (3) .................................................................................................. 错误！未定义书签。3.1 ：设计思想............................................................................................... 错误！未定义书签。3.2 ：称功能模块.系统仿真.. (84) .................................................................................................................... 8：仿真原理图如下：.4.1 错误！未定义书签。................................................................................................................ 5系统的组装............................................................................................... 错误！未定义书签。PCB版板图.：5.1 ......................................................................................................................................................... 96 结论：错误！未定义书签。参考文献：................................................................................................................... .................................................................................................. 错误！未定义书签。附录一：电路原理图.错误！未定义书签。：元件列表................................................................................................................... 河北科技师范学院课程设计说明书课程名称：高频电子线路 设计题目：调频接收机 姓名： 系别：机电工程学院 专业班级：电子信息0701 指导教师： 日期：2009-11.30~12.5 调频接收机设计报告 设计者： 指导老师： 一、调频接收机的主要技术指标 调频接收机的主要技术指标有： 1．工作频率范围 接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。如调频广播收音机的频率范围为88～108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88～108MHz 2．灵敏度 在标准调制（如调制频率f Ω= kHz 、频偏△f m =kHz或25kHz、50 kHz、75 kHz ）条件下，使接收机输出端为额定音频功率和规定信噪比的输入信号电平，称为灵敏度。接受的输入信号电平越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度为50μV, 3．中频选择性 接收机6dB带宽和带外的抑制能力称为中额选择性，一般调频收音机的中频6dB带宽为±100kHz,±200kHz处的带宽抑制能应大于40dB手机中频6dB带宽为±5kHz，±10kHz处带外抑制能力应大于40dB。 4．中频抑制比 接收机对输入信号为本机中频信号f I的抑制能力称为中频抑（IFR ）IFR=20㏒(V IF/V S)，式中，V S是输入灵敏度电平，V IF是使输出功率为额定值的输入中频信号电平，单位用dB（分贝）表示dB数越高，中频抑制能力越强。5．镜相抑制比 接收机对输入信号为镜象频率信号（f j）的抑制能力，称为镜像（IRR）IRR=20㏒(V j /V S)式中，V S是输入灵敏度电平，V j是使输出功率为额定值的输入镜像信号电平，单位用dB（分贝）表示dB数越高，镜相抑制能力越强。镜像频比本振频频率高一个中频f I，它与本振频率f o之差仍等于中频f I，f j 率f j =f o+f I=f S+2f I ,f S是接收机工作频率。 6．音频响应 目录 1 引言 (2) 2 振荡器的原理 (5) 2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5) 2.2 起振条件 (9) 2.3 压控振荡器的数学模型 (10) 3 利用ADS仿真与分析 (11) 3.1 偏置电路的的设计 (12) 3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13) 3.3 压控振荡器的设计 (15) 3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18) 3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23) 4 结论 (24) 致谢 (25) 参考文献 (25) 压控振荡器的设计与仿真 Advanced Design System客户端软件设计 电子信息工程（非师范类）专业 指导教师 摘要：ADS可以进行时域电路仿真，频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计，并可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率。本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计，设计出满足设计目标的系统，具有良好的输出功率，相位噪声性能及震荡频谱线性度。本论文从器件选型开始，通过ADS软件仿真完成了有源器件选型，带通滤波器选型，振荡器拓扑结构确定，可变电容VC特性曲线，瞬态仿真及谐波平衡仿真。实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。关键字：压控振荡器，谐波平衡仿真，ADS 1 引言 振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。 人们对振荡器的研究未曾停止过。从早期的真空管时代当后期的晶体管时代，无论是理论上还是电路结构和性能上，无论是体积上还是制作成本上无疑都取得了飞跃性的 实验三多谐振荡器和计数器的设计 一、实验目的 1、学会用Multisim7 的总线功能设计电路； 2、学会Multisim7 虚拟仪器逻辑分析仪的使用； 3、掌握用555 电路设计振荡器的方法； 4、掌握集成同步十进制计数器74LS160 的逻辑功能，用置零法和置数法设计其它 进制计数器。 二、实验原理及参考图 1、555 定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，其管脚图如图4-3.1 所示。 2、集成同步十进制计数器74LS160 除了十进制加法功能之外，还有同步预置数、异步置零和保持功能，其管脚图如图4-3.2 所示，其功能表如表4-3.2 所示。74LS160通过置零法和置数法可以构成其它进制计数器。 置零法的原理：当计数器从零开始，计数到某个状态时，令它跳过后面的其它状态，直接置零，重新开始计数。 置数法的原理：通过给计数器重复置入某个数值，使计数器跳过若干个状态。 图 4-3.1 图4-3.2 三、实验内容与步骤 1、多谐振荡器的设计 （1）、用555 电路设计一个输出频率可调范围为100Hz～10KHz 的多谐振荡器；（2）、根据设计值，选择元件并设置好参数、连接好电路； （ 3）、用示波器观察输出波形，并测量输出信号的频率范围，与设计值进行比较，讨论产生误差的原因。 当输入电阻为R2=4997500Ω 时，获取100HZ的振荡器。 实际输出波形的周期为T=10.038ms； 其误差为（100-1/10.038*1000）/100*100％=0.38％; 当输入电阻为R2=47500Ω 时，获取10KHZ的振荡器； 实际输出波形的周期为T=117.424us； 其误差为（10000-1/117.424*1000000）/10000*100％=14.84％； 误差分析：当输入频率较小时，相对误差小；频率大，则具有较大的误差。如上原理图显示，电容C1的取值Q=1/(Ln3-Ln1.5)，而实际取值为1.4427nF,无法消除所有的计算误差。所以，在获取较大频率值时，误差得到放大，使实际产生的数据不准确。这就是100HZ和10KHZ误差大小的原因之一。二来实现硬件电路的元器件本身数值不是准确的，存在相对误差，从而引起波形频率不准确。 2、计数器的设计 （1）、用置零法将74LS160 连接成七进制计数器，输出QD、QC、QB、QA 接数码管 及逻辑分析仪； 通信电子线路课程设计说明书 三极管混频器 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：蔡双 指导教师：俞斌职称讲师 专业：电子信息工程 班级：电子1002 完成时间：2012-12-20 摘要 随着社会的发展，现代化通讯在我们的生活中显得越来越重要。混频器在通信工程和无线电技术中，得到非常广泛的应用，混频器是高频集成电路接收系统中必不可少的部件。要传输的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号，才能在空中无线传输，在接收端将接收的已调信号要进行解调得到有用信号，然而在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成相应的中频信号，这就要用到混频器。其原理是运用一个相乘器件将本地振荡信号与调制信号相乘，经过选频回路选出差频项（中频），在超外差式接收机中，混频器应用十分广泛，如：AM广播接收机将已调振幅信号535K～1605KHZ要变成465KHZ的中频信号；还有移动通信中的一次混频、二次混频等。由此可见，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。 关键词混频器；中频信号；选频回路 ABSTRACT With the development of society, the modernization of communication in our life becomes more and more important. Mixer in communication engineering and radio technology, widely used, the mixer is high frequency integrated circuit receiving system essential components. To transmit baseband signal to go through frequency conversion into a high frequency modulated signal, can in the air, wireless transmission, at the receiving end receives the modulated signal to demodulate the received useful signal, however in the demodulation process, receives the modulated high frequency signal to go through frequency conversion, into the corresponding intermediate frequency signal, this will be used mixer. Its principle is to use a multiplication device will be local oscillation signal and modulated signal by frequency selective circuit multiplication, choose the difference frequency term (MF ), in a superheterodyne receiver, mixer, a wide range of applications, such as: AM radio receiver will be modulated amplitude signal 535K ~ 1605KHZ to become 465KHZ intermediate frequency signal; and mobile communication a mixer, a two mixer etc.. Therefore, the mixer circuit is the application of electronic technology and radio professional must grasp the key circuit. Key words mixer；intermediate frequency signal；frequency selective circuit 多谐振荡器设计报告 一、实验要求 产生矩形波的频率可以通过电压控制，实现压控振荡。并且在电压调整的过程中波形不会出现振荡、过冲、毛刺等不稳定现象，能够稳定地产生方波。设计报告中应该包括电路截图、仿真截图、仿真分析等实验数据。 二、多谐振荡器相关简介 随着电子产业的发展以及要求,各种稳定的波形产生器成为不可缺少的一部分,而方波是其中比较有代表性的一个波形。方波在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用，如电路中的定时器、分频器、脉冲信号发生器等都需要方波产生电路。而多谐振荡器则是一种在接通电源后，就能产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，常作为脉冲信号源。由于多谐振荡器在工作过程中没有稳定状态，故又称为无稳态电路。尽管多谐振荡器有多种电路形式，但它们都具有以下结构特点：电路由开关器件和反馈延时环节组成。开关器件可以是逻辑门、电压比较器、定时器等，其作用是产生脉冲信号的高、低电平。反馈延时环节一般为RC电路，RC电路将输出电压延时后，恰当地反馈到开关器件输入端，以改变其输出状态。 三、实验方案确定 本次实验是通过施密特触发器与晶体管来构成多谐振荡器电路的开关器件，RC电路来构成反馈延时环节,再加入电压控制部分实现振荡频率的控制。 四、实验内容 1、施密特触发器的制作 a、原理图简要分析。电路主要部分为Q2管与Q3管两个导向器相连，再在输入与输出两个端口加上Q1管与Q4管构成的射极跟随器进行隔离，从而得到更好的频率特性，使输出的波形不会出现毛刺、过冲、振荡等不稳定现象，并且在压控电路中不会对其它部分有较大影响。其电路图如下： b、施密特电路调试。为了使电路能够很好地工作，分析原理图可知，电路的上下门限电压由电阻RC1、RC2、RE决定，而射极跟随器的射极电阻RE1与RE2主要影响电路的输入与输出阻抗，同时对电路的频率特性也有一定的影响。因此，在电路仿真调试的过程可以有目的性的进行元器件参数设置。电路调试的截图如下： 高频电子线路课程设计说明书 三极管混频器 系、部：电气与信息工程系 学生姓名：罗佳 指导教师：贾雅琼职称讲师 专业：电子信息工程 班级：电信0901班 学号：09400230123 完成时间：2011年6月7日 摘要 混频，又称变频，也是一种频谱的线性搬移过程，它是使信号自某一个频率变换成另一个频率。完成这种功能的电路称为混频器。混频技术的应用十分广泛。混频器是超外差式收音机中的关键部件。直放式接收机高频小信号检波，工作频率变化范围大时，工作频率对高频通道的影响比较大，灵敏度较低。采用超外差技术后，将接收信号混频到一固定中频，放大量基本不受接收频率的影响，这样，频段内信号的放大一致性好，灵敏度可以做得很高，选择性也较好。因为放大功能主要在中放，可以用良好的滤波电路。采用超外差接收后，调整方便，放大量、选择性主要由中频部分决定，且中频较高频信号的频率低，性能指标容易得到满足。混频器在一些发射设备中也是必不可少的。在频分多址信号的合成、微波接力通信、卫星通信等系统中也有其重要的地位。此外，混频器也是许多电子设备、测量仪器的重要组成部分。 关键字：信号；频率；混频器 ABSTRACT Frequency mixing, say again, is also a kind of variable frequency spectrum of linear moving process, it is to make the signal from a certain frequency conversion to another frequency. Complete the functions of the circuit is called the mixer. Mixing technique used widely. The mixer is the superheterodyne key component. Straight put type small signal detection, high-frequency receivers working frequency variation range, the working frequency of high-frequency channels of influence is bigger, a low sensitiity. Using specialized superheterodyne technology after receiving signal frequency mixing into a fixed frequency, put large basic from receive frequency influence, such, frequency signal within the amplification good consistency, sensitivity can do so tall that selective is better also. Because magnifier function mainly in putting, can use good filter circuits. Using specialized superheterodyne after receipt and easy to adjust, put large, selectivity consists mainly of intermediate frequency part decision, and intermediate frequency is of high frequency signals low frequency, performance index easily be satisfied. The mixer in some launch equipment is also essential. In frequency division multiple access signal synthesis, microwave relay communications, satellite communications, etc system also has its important position. In addition, the mixer is also many electronic equipment, measurement instrument important component. Key words signal；frequency；mixer 课程设计说明书（论文） 变容二极管压控振荡器 摘要 振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。根据所产生的波形的不同，可将振荡器分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。压控振荡器（VCO）是利用电抗元件的等效电抗值能随外加电压变化特点，将其接入正弦振荡器中，使振荡频率随外加控制电压而变化，VCO在频率调制，频率合成，锁相环电路，电视解调器，频谱分析仪等方面有广发应用。变容二极管振荡器是利用变容二极管制成的VCO。 本课题主要是运用变容二极管PN结电容随外加电压变化而变化制成的VCO。关键词：压控，变容二极管，调频 课程设计说明书（论文） 目录 1 课题描述 (3) 2 设计原理 (3) 3 设计过程 (4) 3.1压控振荡器介绍 (4) 3.2设计内容 (5) 3.3设计步骤 (6) 4 设计结果及分析 (8) 总结 (9) 参考文献 (10) 课程设计说明书（论文） 1课题描述 在电子设备中，压控振荡器的应用极为广泛，如彩色电视接收机高频头中的本机振荡电路、各种自动频率控制(AFC)系统中的振荡电路、锁相环路(PLL)中所用的振荡电路等均为压控振荡器以及用于各种发射机载波源、扩频通讯载波源或作为混频器本振源。振荡器输出的波形有正弦型的，也有方波型的。 本课题主要是运用变容二极管PN结电容随外加电压变化而变化制成的VCO。 2 设计原理 利用变容管结电容j C随反向偏置电压VT变化而变化的特点(VT=0V时j C是最大值，一般变容管VT落在2V-8V压间，j C呈线性变化，VT在8-10V则一般为非线性变化，如图1所示，VT在10-20V时，非线性十分明显），结合低噪声振荡电路设计制作成为振荡器，当改变变容管的控制电压，振荡器振荡频率随之改变，这样的振荡器称作压控振荡器（VCO）。压控振荡器的调谐电压VT要针对所要求的产品类别及典型应用环境(例如用户提供调谐要求，在锁相环使用中泵源提供的输出控制电压范围等)来选择或设计，不同的压控振荡器，对调谐电压VT 有不同的要求，一般而言，对调谐线性有较高要求者，VT选在1-10V，对宽频带调谐时，VT则多选择1-20V或1-24V。图1为变容二极管的V－C特性曲线。 (V) T 图2.1变容二极管的V－C特性曲线 实验二自激多谐振荡器闪光灯 ---多谐振荡电路的原理 一、实验目的： 1.了解多谐振荡电路的内部结构及各部件的作用， 2.通过实验验证巩固所学理论知识 二、实验仪器： 1. 示波器一台 2. 2. 发光二极管两个 3.电容器两个 4.可变电阻四个 5.三极管两个 三、实验原理： 多谐振荡电路是一种矩形波产生电路。这种电路不需要外加触发信号,便能连续地, 周期性地自行产生矩形脉冲。该脉冲是由基波和多次谐波构成,因此称为多谐振荡器电路。（可以用门作比喻，多谐振荡器输出端时开时闭的状态可以把多谐振荡器比作宾馆的自动旋转门，它不需要人去推动，总是不停的关门开门）（图1为电路结构原理图） 图 1 工作状态图 它是一个典型的分立元件集基耦合多谐振荡器。它有两个晶体管反相器经RC电路交叉耦合接成正反馈电路组成。两个电容器交替冲放电使两管交替导通和截止，使电路自动地从一个状态自动翻转到另个状态，形成自激振荡。此电路可由双稳态触发器电路中的两支电阻耦合支路改为电容耦合支路得到。那么双稳态电路就变成没有稳定状态,即多谐振荡电路为无稳电路。 电路两边是对称的。接通电源后，两管均应导通。为便于分析，假定因某种因素影响，i C1有上升趋势，那么就会发生如下的正反馈循环过程： i C1↑→uR C1↑→u A1↓→u b2↓→i b2↓→i C2↓→uR C2↓→u A2↑┐ ↑---------------------------------------------------------i b1↑←u b1↑←┘ 致使T1迅速饱和，VC1由+EC突变到接近于零，u A1为低电平；T2迅速截止，迫使BG2的基极电位VB2瞬间下降到接近-EC，u A2为高电平。此后，一方面C2将通过R C2、T1的be结构成的回路充电（电压极性左负右正）；另一方 《通信电子线路》课程设计说明书 混频器 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：卢卓然 指导教师：张松华职称副教授 专业：电子信息工程 班级：电子1201班 学号： 1230340104 完成时间：2014.12.22 2014年12月 摘要 模拟相乘器的主要技术指标是工作象限、线性度和馈通度。工作象限是指容许输入变量的符号范围。只容许ux和uy均为正值的相乘器称为一象限的,而容许ux和uy都可以取正、负值的则称为四象限的。线性度是指相乘器的输出电压uO与输入电压ux(或uy)成线性的程度。馈通度是指两个输入信号中一个为零时，另一个在输出端输出的大小。 混频是将载波为高频的已调信号，不失真地变换为载波为中间的已调信号。在通信接收机中, 混频电路的作用在于将不同载频的高频已调波信号变换为同一个固定载频(一般称为中频)的高频已调波信号, 而保持其调制规律不变。例如, 在超外差式广播接收机中, 把载频位于535 kHz～1605kHz中波波段各电台的普通调幅信号变换为中频为465kHz的普通调幅信号, 把载频位于88 MHz～10.8MHz的各调频台信号变换为中频为10.7MHz的调频信号, 把载频位于四十几兆赫至近千兆赫频段内各电视台信号变换为中频为38 MHz的视频信号。由于设计和制作增益高, 选择性好, 工作频率较原载频低的固定中频放大器比较容易, 所以采用混频方式可大大提高接收机的性能。此设计就是利用仿真软件，采用模拟相乘器实现混频电路的。 关键词：模拟相乘器；混频电路 ABSTRACT The mixer in communication engineering and radio technology, application is very extensive, in modulation system, the input of baseband signal are throughfrequency conversion into a high frequency modulated signal. In the demodulation process, the received modulated high frequency signal afterfrequency conversion, into intermediate frequency signals corresponding to.Especially in the superheterodyne receiver, mixer is widely used, such as AMradio receiver will be amplitude modulated signal 535KHZ- a 1605KHZ to become 465KHZ IF signal, image signal television receiver will have a 870M48.5M to become 38MHZ of intermediate frequency image signal. In mobile communication, a frequency and the two frequency etc.. In the transmitter, in order to improve the stability of transmitting frequency, uses the multistagetype transmitter. With a low frequency of the quartz crystal oscillator as the main oscillator, generating the main oscillation signal of a frequency is verystable, and then through the frequency plus or minus, multiply, divide intoradio frequency, we must use a mixer circuit, such as converting TV transposer transceiver channel, the uplink, downlink frequency in satellitecommunication transform, must be in the mixer. Thus, mixing circuit is the key module of Applied Electronic Technology and professional radio must master. Key words anlog mixer; mixer circuit高频压控振荡器设计
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