电容三点式振荡器及变容二极管直接调频电路设计
高频实验报告（三）
——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
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6
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16
一、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。
二、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：
图3.1 电容三点式振荡器基本结构
在谐振频率上，必有X1+X2+X3=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 X1 = i X2，所以要求X1与X2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：
C2
C1
图3.3共基极实际电路
求)ωj T (的等效电路如下
图
3.4 )ωj T (的等效电路
其中：
201
02200121(111
()11
1 ''
m L ob f ib L E
ob ib cb e f be
A j g R j g G k g R R g g r r C G k C C C Q L
C C ωξ
ω)≈+=+++≈≈=
≈++，＝
， ，（3-1）
0G 为谐振回路导纳，Q 0为回路固有品质因数。
回路谐振时有：
1
12()'
f C F j k C C ω≈=
+（3-2）
1
()()()1m L f
T j A j F j g R k j ωωωξ
==+（3-3） ξ是谐振回路广义失谐
其中：
以上讨论中，忽略C ob 的影响。 振幅起振条件：
1)(>=AF j T ω，（3-4）
即1>f L fe k R y ，（3-5）
利用小信号等效电路分析，可以将起振条件表达为
20011
111()//1
()'fe L f
f ob e E f ob f ib f
y R k k r R r R k g g k g k >
?=++=
++（3-6）
其中：
0011'11'fe m ob ob
L ib e E
y g g r g Q L
g r R ω≈≈=≈
+，，，
（3-7）
可得到振幅起振条件
01
()'m ob f ib f
g g g k g k >
++（3-8） 考虑到1121
, '
ib m f e C g g k r C C ≈≈=+
，将上式改写为 21210122(')1 ()''m ob E
C C C g g g C C C R +>++?（3-9）
相位起振条件：
0)11
Im(0)(=+=ξ
ω?j k R y f
L fe T ，即（3-10） 亦即：Im
0'
fe
ob o ib y g g g ξ-+=++（3-11）
当忽略'',ie L oe fe g g g y ，，等参数影响时，上述条件实际就是0=ξ。此时，振荡频率为：
'
'
121210C C C C L +=
≈ωω（3-12）
精确推导振荡频率需要解方程0)11
Im(=+ξ
j k R y f
L fe 。实际的振荡频率略高于0ω。 由于共基接法的晶体管电路，其频率响应要明显高于共发射极电路，所以此接法的晶体管振荡电路的振荡频率可以高于共发射极接法电路，在实际使用中多采用此电路。
2.2 变容二极管调频原理
实现调频的方法有两大类，即直接调频与间接调频。LC 调频振荡器是直接调频电路。直接调频的基本原理是利用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率。如果受控振荡器是产生正弦波的LC 振荡器，则振荡频率主要取决于谐振回路的电感和电容。将受到调制信号控制的可变电抗与谐振回路连接，就可以使振荡频率按调制信号的规律变化，实现直接调频。
可变电抗器件的种类很多，其中应用最广的是变容二极管，作为电压控制的可变电容元件，它有工作频率高、损耗小和使用方便等优点。本实验采用变容二极管直接调频电路。
变容二极管的C j -v 特性曲线如图3.5所示。
(1)
C C v V γ=
-j0
j D
（3-13） C j0是二极管在零偏压时的结电容 v 是加在二极管两端的反向电压 V D 是二极管PN 结的势垒电压
γ是变容二极管的变容指数，普通PN 结，超突变结γ =1～5。γ与频偏的大小有关(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)；v 为变容管两端所加的反向电压。
cos v V v V v t ΩΩ=+=+ΩQ Q m （3-14）
t
图3.5 变容二极管的C j -v 特性曲线
典型变容二极管直接调频电路如图所示：
L 、C 1、C 2构成电容三点式振荡电路，C 3、D 与C 1、C 2并联，调频电路由变容二极管D
及耦合电容C 3组成。R 1与R 2为变容二极管提供静态时的反向直流偏置电压DQ V ，即
DQ 212CC [/()]V R R R V =+。变容二极管上叠加有直流偏置电压V D Q 与调制信号电压v Ω。高
频扼流圈L 1阻断振荡器信号对调制信号的干扰。
Ω
CC
图3.6 电容三点式振荡电路
加入调制信号v Ω＝cos V t ΩΩ后，变容二极管节电容为
cos (1cos )
(1)(1)j j jQ
j DQ DQ D
D
C C C C V v V V t
M t V V γ
Ω
Ωγ
γ
ΩΩ=
==++++
+
（3-15）
()
j jQ
DQ D D
C C V V V γ=
+（3-16） DQ D
V M V V Ω
=
+，为结电容调制度。
假定C 3很大，又有12
12
j C C C C C
>>
+，则可认为变容二极管电容为回路总电容。
2()(1cos )C t M t γ
ωωΩ≈
==
+（3-17）
式称为变容二极管的调制特性方程，显然，当采用γ=2的超突变结变容二极管，能实现较好的线性调频。其中C ω=
变容管作为振荡回路总电容时，它的最大优点是调制信号变化能力强，即调频灵敏度高，较小的M 值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V Q 变化时，造成载波频率的不稳定也必然相对地增大。而且振荡回路上的高频电压又全部加到变容管上。为了克服这些缺点，在直接调频的LC 正弦振荡电路中，一般都采用变容管部分接入的
振荡回路。图中当C 3较小，与C j 相比不可忽略时，变容二极管部分接入。图3.6变容二极管部分回路总电容C 为
312
123j j
C C C C C C C C C =
+
++（3-18） 振荡频率
()t ω=
=3-19）
幂级数展开，取到2次项，有
222212()cos cos 222
cos cos 2C C C C C C m m A A
t M A M t M t
t t
ωωωωΩωΩω?ω?ωΩ?ωΩ=+
++=+++（3-20） 其中
22
1221121212
123
123(1), 2842(1)
(1)(1)1, ()C jQ jQ
A A P P P P P P P P PP C C C P P C C C C ωγ
γγγγ=
-==+-
+=+++>=
=
+（3-21） 部分接入后的最大频偏为
2m C M P
γ
?ωω=
（3-22）
与非部分接入的相比，可等效成变容二极管的变容指数下降为
'P
γγ=
（3-23）
所以，部分接入的电路要求变容二极管的变容指数大于2。
部分接入的优点是稳定性提高，可以减小寄生调制效应，从而减小调制失真。缺点是调制灵敏度下降。
2.3 寄生调制现象
高频电压加在变容二极管两端，造成在高频电压一周内结电容的变化，使得振荡波形不对称，称为寄生调制
实际电路中，采用变容二极管反向串联，所以由于高频载波电压造成的电容变化相互抵消，可以减轻寄生调制效应。
L
C +v Ω
图3.7寄生调制消除电路
2.4 主要性能参数及其测试方法
实验测量电路如图3.8：
C Vcc
图3.8测量电路
1．中心频率 LC 振荡器的输出频率0f 称为中心频率或载波频率。用数字示波器监测振荡波形。
同时测量回路的谐振频率0f ，谐振电压0v ，测试点如图3.8 所示，在A 点、C 点及射级输出端分别测量电压、波形和频率；研究示波器的接入对电路产生的影响。
2．频率稳定度主振频率0f 的相对稳定性用频率稳定度0/f f ?表示。虽然调频信号的瞬时频率随调制信号改变，但这种变化是以稳定的载频0f 为基准的。若载频不稳，则有可能使调频信号的频谱落到接收机通带之外。因此，对于调频电路，不仅要满足一定频偏要求，而且振荡频率0f 必须保持足够高的频率稳定度。电容三点式改进型电路，其0/f f ?可达
5410~10--。测量频率稳定度的方法是，在一定的时间范围(如1小时)内或温度范围内每隔
几分钟读一个频率值，然后取其范围内的最大值max f 与最小值min f ，则频率稳定度
max min
000
//f f f f f -=
小时(3-24) 3．最大频偏指在一定的调制电压作用下所能达到的最大频率偏移值m f ?，m 0/f f ?称
为相对频偏。用于调频广播、电视伴音、移动式电台等的相对频偏较小，一般3
m 0/10f f -?<，
频偏m f ?在50kHz~75kHz 内。
最大线性频偏
2m C M P
γ
?ωω=
(3-25)
M 越大，频偏越大 4．调制灵敏度
2m
C
f M k V P V Ω
Ω
?ωωγ
=
=
?
(3-26)
3、4两项可采用描绘变容二极管变频曲线的方法来测试。下面介绍一种变容二极管测量方法。
变容二极管的特性曲线C j -v 如图3.5所示。变容二极管的性能参数Q V 、j0C 、j C ?及Q 点处的斜率k c 等可以通过C j -v 特性曲线估算。测量C j -v 曲线的方法如下：先不接变容二极管，用数字示波器测量射级跟随器的输出信号频率0f ；再接入C 5、变容管D 1，D 2及其偏置电路，其中电位器R 6用来改变变容管的静态直流偏压V Q ，测出不同Q V 时对应的输出频率f j 。由式
(3-5)或下式计算f j 对应的回路总电容∑C ，即
2
0j 1
f C f C ∑
??= ? ???
(3-27) 再由式(3-7)计算变容管的结电容C j 。然后将V Q 与C j 的对应数据列表并绘制C j -v 曲线。不同型号的变容管，其C j -v 曲线相差较大，性能参数也不相同。使用前一定要测量(或查阅手册)变容管的C j -v 曲线，得到工作点Q 处的斜率式/c k C V =??。
三、 实验内容
设计一LC 高频振荡器与变容二极管调频电路。 LC 调频振荡器
? 已知条件： +Vcc=+9V ，高频三极管Q2N3904，变容二极管，调制信号峰峰值1V 。
? 主要技术指标：中心频率0f =90MHz ，频率稳定度0/f f ?≤5×10-4
/小时，主振级的
输出电压V o ≥3V ，调制灵敏度f S ≥10kHz ／V ，最大频偏m f ?=20kHz 。
C 1
图3.10实验电路
步骤：
1． 按照选定的实验电路，分别设计90Mhz 及27Mhz 的振荡器电路。
2． 根据上述设计的参数，在实验板上插入相应的器件。通电后通过测量R3上的直流压降来监视静态工作点电流。如果静态工作点不正常，必须排除故障后才能进行以下的测量。
3． 观察并测量静态工作点、等效Q 值、反馈系数等因素对振荡器振荡幅度和频谱纯度的影响。
4． 设计二极管直接调频电路。
5． 测量调频电路基本参数及变容二极管特性曲线
四、 实验参数设计
1．确定电路形式，设置静态工作点；
C +12V
交流等效电路如下：
取I EQ =1 mA ，
这里取16BQ I I =电路静态工作点由下式确定：
3BQ BE
EQ EQ
EQ
V V V R I I -=
=
取 1.5EQ V V =,7.5cEQ V V =
3 1.5EQ EQ
V R I =
=Ωk
2.2V BQ EQ BE V V V =+= 1
2
2.2V BQ EQ BQ CC R V V V V R =+=
= 21
18.366BQ BQ BQ
BQ
CQ
V V V R I I I β?=
=
≈
=Ωk
11
55.6CC BQ
V V R I -=
=Ωk
实验时，为了能相对较大地调整静态工作点，适当将2R 取大，取2R =33k Ω，3R =1.5k Ω，
1R 由18k Ω电阻和47 k Ω电位器串连，以便调整静态工作点。
2．计算主振回路元件值：根据电感L 1的值以及电容三点式振荡器的起振条件，选择合适的谐振电容C 2和C 3
13826EQ m T I mA
g V mV
=
=
=mS
'0.77m
b e g g β
=
=mS
1
26e m
r g =
=Ω 6900100290104001022.6o R Q L ωπ-==?????=k Ω，其中0ω为电路要求的振荡频率，
0Q 为电路空载时的品质系数。
电路的负载导纳2034
111////f L ob e k R r R r R R =++
，ob r 一般在105
Ω，1ob r 可忽略。振荡器输出一般接设计跟随器，阻抗很大，一般在105
Ω，4R 可忽略。这样可得
2
03
11
//f L e k R R r R =+
，其中3//26e e r R r ≈=Ω相比较，0R 也可忽略，所以可以认为 2
011f
L e
k R R r =+
由起振条件
11fe L f
y R k >
?
得：
2
001111()1
fe L f
f e f
f
f e
y R k k R r k k k R r >
?=+=
+ fe y ＝13826EQ m T
I mA
g V mV
=
=
=mS
则可得起振条件1
3822.60.026
f f k k >+
显然f k 在很宽得范围内都可满足起振条件，一般情况下，取f k ＝1/（2～8） 当振荡频率为37.7MHz 由于振荡器谐振频率
osc f =
实际电感取值为0.9uH ，3600=Q
pF C C C C C C C C T 8.19)
(3232=++++
=π
πμ
已知pF C 4=μ 则pF C C C C C C 8.15)
(3232=+++π
π
取f k ＝1/4，由于2
32
1/4f C k C C C π=
=++
pF C C 2.633=+π
从而求得pF C 2.553=，pF C 212=
实际取pF C 473=，pF C 182=，2C 采用固定电容和可调电容并联方式，以便调节。
当振荡频率为90MHz 由于振荡器谐振频率
osc f =
实际电感取值为0.2uH ，
pF C C C C C C C C T 6.15)
(3232=++++
=π
πμ
已知pF C 4=μ 则pF C C C C C C 6.11)
(3232=+++π
π
取f k ＝1/4，由于2
32
1/4f C k C C C π=
=++
pF C C 4.463=+π
从而求得pF C 4.383=，pF C 5.152=
实际取pF C 333=，pF C 182=，2C 采用固定电容和可调电容并联方式，以便调节。
五、 实验参数测试
1、 当f ＝37.7Mhz 时，
测得Vopp=3.04 V
振荡频率f0= 37.68～37.70 Mhz 频率稳定度：
D f /f 0=(37.72-37.68)/37.7=0.0011
2、 当f ＝90Mhz 时，
测得Vopp= 2.26 V
振荡频率f0= 90.02～90.78 Mhz 频率稳定度：
D f /f 0=(90.78-90.02)/90=0.0084
2.38 98.69
3.04 101.48
3.57 102.36
4.05 103.00
4.33 103.59
4.91 103.78
5.52 104.56
6.00 103.64
6.47 105.11
6.69 105.59
7.38 106.05
7.98 106.38
8.43 106.55 用matlab拟合以后图形如下：
六、 思考题
1． LC 振荡器的静态工作点在(0.5～4)mA 之间变化时，输出频率0f ，输出电压V o 及振荡波形有何变化?为什么?用实验说明。
答：
首先，对于频率，随着Ic 的增大，频率呈下降趋势。但是在试验中，我们发现这种影响不是很大，对于频率的影响主要来自电路中的电感和电容。
第二，对于输出电压Vo 则随静态工作点的增大显现出上升趋势，这是因为1
(1m L
A j g R j ωξ)≈+，随着Ic 的增大，m g 也增大，进而使得(A j ω)增大。但当Ic 增大到
一定程度时，由于受晶体管放大器动态范围的限制，使波形失真加重，频率稳定性变差，甚
至会出现限幅失真。此时，|Ａ|会随着输出电压幅度的增大而下降，当||1A F ?=时，振荡器达到平衡，输出幅度最终稳定。当静态工作点电流增大时，|Ａ|变大，而F 不变，最终输出峰峰值会变大。
实际的振荡电路在中心频率确定之后，其振幅的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值，静态电流越大，输出幅度越大。但是如果静态电流取得太大，不仅会出现波形失真现象，而且由于晶体管的输入电阻变小同样会使振荡幅度变小。
而在实验中，我们通过调节电阻R3来调节静态工作点，最后R3的选择在几百欧姆，小于实验设计时的1.5K Ω的理论值，此时，输出的峰峰值可以到达2.5V 左右。
2．反馈系数过大或过小时，对振荡器起振有无影响?对输出电压的幅度有无影响?用实验说明。 答：
根据实验原理公式，反馈系数：
2
23'
f C k C C =
+，而起振条件是
01
()'m ob f ib f
g g g k g k >
++，由于不等式的右边没有最大值，所以，反馈系数过大或者过小，
都可以使上式不成立，从而电路不满足起振条件振荡器停振。
另一方面，对于输出电压，输出幅度也受反馈系数的影响。在起振范围内，因为ζ在最大平坦下的输出电压将急剧下降。
201
022'00121(111
()11
1 ''m L ob f ib L E
ob ib cb e f b e
A j g R j g G k g R R g g r r C G k C C C Q L
C C ωξ
ω)≈+=+++≈≈=
≈++，＝
， ，
在实验中改变反馈系数时，我们能观察到输出电压有变化，反馈系数下降时，输出电压峰峰值略微增大。
3．变容二极管的接入系数如过大或过小，对振荡回路有何影响?用实验说明。 答：
根据实验原理公式，反馈系数：
2
23'
f C k C C =
+，而起振条件是
01
()'m ob f ib f
g g g k g k >
++，由于不等式的右边没有最大值，所以，反馈系数过大或者过小，
都可以使上式不成立，从而电路不满足起振条件振荡器停振。
另一方面，对于输出电压，输出幅度也受反馈系数的影响。在起振范围内，因为ζ在最大平坦下的输出电压将急剧下降。
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C C ωξ
ω)≈+=+++≈≈=
≈++，＝
， ，
在实验中改变反馈系数时，我们能观察到输出电压有变化，反馈系数下降时，输出电压峰峰值略微增大。
4．影响载波频率0
f 及输出电压Vo 的主要因素有哪些?用实验说明。
答：
根据实验原理公式，反馈系数：
2
23'
f C k C C =
+，而起振条件是
01
()'m ob f ib f
g g g k g k >
++，由于不等式的右边没有最大值，所以，反馈系数过大或者过小，
都可以使上式不成立，从而电路不满足起振条件振荡器停振。
另一方面，对于输出电压，输出幅度也受反馈系数的影响。在起振范围内，因为ζ在最大平坦下的输出电压将急剧下降。
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C C ωξ
ω)≈+=+++≈≈=
≈++，＝
， ，
在实验中改变反馈系数时，我们能观察到输出电压有变化，反馈系数下降时，输出电压峰峰值略微增大。
5. 如何测量变容二极管的特性曲线，如何选择静态工作点Q ，并确定斜率? 答：
根据实验原理公式，反馈系数：
2
23'
f C k C C =
+，而起振条件是
01
()'m ob f ib f
g g g k g k >
++，由于不等式的右边没有最大值，所以，反馈系数过大或者过小，
都可以使上式不成立，从而电路不满足起振条件振荡器停振。
另一方面，对于输出电压，输出幅度也受反馈系数的影响。在起振范围内，因为ζ在最大平坦下的输出电压将急剧下降。
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A j g R j g G k g R R g g r r C G k C C C Q L
C C ωξ
ω)≈+=+++≈≈=
≈++，＝
， ，
在实验中改变反馈系数时，我们能观察到输出电压有变化，反馈系数下降时，输出电压峰峰值略微增大。
6．为什么说高频电路的测试点选择不当，会影响回路的谐振频率和Q 值，甚至电路不能正常工作?对于图3.10，如果在A 端测波形、频率可能会出现什么现象? 答：
因为示波器的探头上有分布电容，又因为高频实验所需的电容小，探头上的分布电容就不能忽略了，所以若测试点不当，则分布电容可能对反馈系数，谐振频率有影响，甚至产生自激震荡或者根本不能起振。对于图3.4所示的电路，。而在J1点测量加入了C4、R4，减小了示波器的接入系数，对电路的谐振回路影响较小，从而降低了示波器探头的输入阻抗对回路的谐振频率和Q 值的影响。
至于，如果在B 端（基极）进行测量的话，测试点没有在接入系数后，即在射级跟随器的输入端测，考虑到射级跟随器输入阻抗比较大，以及示波器探头的输入阻抗(包含电阻和电容)及连接电缆的分布参数，直接放在集电极，频率会造成偏差，影响反馈系数，输出电压可能会很低，频率改变，而且波形可能会抖动不止甚至波形失真。
7．如果变容管的静态偏置电阻取得比较小，对回路有什么影响? 答：
因为示波器的探头上有分布电容，又因为高频实验所需的电容小，探头上的分布电容就不能忽略了，所以若测试点不当，则分布电容可能对反馈系数，谐振频率有影响，甚至产生自激震荡或者根本不能起振。对于图3.4所示的电路，。而在J1点测量加入了C4、R4，减小了示波器的接入系数，对电路的谐振回路影响较小，从而降低了示波器探头的输入阻抗对回路的谐振频率和Q 值的影响。
至于，如果在B 端（基极）进行测量的话，测试点没有在接入系数后，即在射级跟随器的输入端测，考虑到射级跟随器输入阻抗比较大，以及示波器探头的输入阻抗(包含电阻和电容)及连接电缆的分布参数，直接放在集电极，频率会造成偏差，影响反馈系数，输出电压可能会很低，频率改变，而且波形可能会抖动不止甚至波形失真。
电容三点式震荡电路的设计..
北方民族大学课程设计报告 院（部、中心）电气信息工程学院 姓名郭佳学号 21000065 专业通信工程班级 1 同组人员 课程名称通信电路课程设计 设计题目名称 500KHz电容三点式LC正弦波振荡器的设计起止时间2013.3.4——2013.4.28 成绩 指导教师签名 北方民族大学教务处制
摘要 本次课设介绍了电容三点式高频振荡电路的设计方法，反馈振荡器的原理和分析以及电容三点式电路参数的计算，并利用其它相关电路为辅助工具来调试放大电路，解决了放大电路中经常出现的自激振荡问题和难以准确的调谐问题。同时也给出了具体的理论依据和调试方案，从而实现了快速、有效的分析和制作，振荡器电路。并以500KHz的振荡器为例，利用multisim制作仿真的模型。 关键字：电容三点式振荡仿真
目录 目录 (3) 1、概述 (4) 2、三点式电容振荡器 (5) 2.1 反馈振荡器的原理和分析 (5) 2.2 电容三点式参数 (6) 2.3设计要求 (8) 3、电路设计 (8) 4 、调试与总结 (10) 1 仿真 (10) 2、总结： (11) 5、心得体会 (11)
1、概述 振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。 一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去。选频网络则只允许某个特定频率 f 能通过，使振荡器产生单一频率的输出。 振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个 是反馈电压 U f 和输入电压 U i 要相等，这是振幅平衡条件。二是U f 和U i 必 须相位相同，这是相位平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。 振荡器的用途十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接收机的主要部分各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，其核心部分都离不开正弦波振荡器。功率振荡器在工业方面(例如感应加热、介质加热等)的用途也日益广阔。 正弦波是电子技术、通信和电子测量等领域中应用最广泛的波形之一。能够产生正弦波的电路称为正弦波振荡器。通常，按工作原理的不同，正弦振荡器分为反馈型和负载型两种，前者应用更为广泛。在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定波形和一定振幅的交变振荡信号输出。
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。
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
5.3.2 三点式振荡电路
5.3.2 三点式振荡电路 定义：三点式振荡器是指LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而组成的反馈型振荡器。 三点式振荡电路用电感耦合或电容耦合代替变压器耦合，可以克服变压器耦合振荡器只适宜于低频振荡的缺点，是一种广泛应用的振荡电路，其工作频率可从几兆赫到几百兆赫。 1、三点式振荡器的构成原则 图5 —20 三点式振荡器的原理图 图5 —20是三点式振荡器的原理电路（交流通路）为了便于分析，图中忽略了回路损耗，三个电抗元件
be ce bc X X X 、和构成了决定振荡频率的并联谐振回路。 要产生振荡，对谐振网络的要求：？ 必须满足谐振回路的总电抗0be ce bc X X X ++=，回路呈现纯阻 性。 反馈电压f u 作为输入加在晶体管的b 、e 极，输出o u 加在晶体管的c 、e 之间，共射组态为反相放大器，放大 器的的输出电压o u 与输入电压i u （即f u ）反相，而反馈 电压f u 又是o u 在bc X 、be X 支路中分配在be X 上的电压。 要满足正反馈，必须有 ()be be f o o be bc ce X X X X X u u u ==-+ （5.3.1） 为了满足相位平衡条件，f u 和o u 必须反相，由式（5.3.1）可知必有0be ce X X >成立，即 be X 和ce X 必须是同性质电抗，而 ()bc be ce X X X =-+必为异性电抗。 综上所述，三点式振荡器构成的一般原则： （1） 为满足相位平衡条件，与晶体管发射极相连
的两个电抗元件be X 、ce X 必须为同性， 而不与发射极相连的电抗元件bc X 的电 抗性质与前者相反，概括起来“射同基 反”。此构成原则同样适用于场效应管电路，对应 的有“源同栅反”。 （2） 振荡器的振荡频率可利用谐振回路的谐振频率来估 算。 若与发射极相连的两个电抗元件be X 、ce X 为容性的，称为电容三点式振荡器，也称为考比兹振荡器(Colpitts)，如图5 —21（a ）所示； 若与发射极相连的两个电抗元件be X 、ce X 为 感性的，称为电感三点式振荡器，也称为哈特莱振荡器(Hartley)，如图5 —21（b ）所示。 图5 —21 电容三点式与电感三点式振荡器电路原理图
电容三点式振荡器-高频课设
1 概述 振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。 一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去。选频网络则只允许某个特定频率 f 能通过，使振荡器产生单一频率的输出。 振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电 压 U f 和输入电压 U i 要相等，这是振幅平衡条件。二是U f 和U i 必须相位相同，这是 相位平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。 振荡器的用途十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接收机的主要部分各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，其核心部分都离不开正弦波振荡器。功率振荡器在工业方面(例如感应加热、介质加热等)的用途也日益广阔。 正弦波是电子技术、通信和电子测量等领域中应用最广泛的波形之一。能够产生正弦波的电路称为正弦波振荡器。通常，按工作原理的不同，正弦振荡器分为反馈型和负载型两种，前者应用更为广泛。在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定波形和一定振幅的交变振荡信号输出。
2 三点式电容振荡器 2.1 反馈振荡器的原理和分析 反馈振荡器原理方框图如图2.1所示。反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一 个闭合环路，放大器通常是以某种选频网络（如振荡回路）作负载，是一个调谐放大器。 图2.1 反馈振荡器方框图 为了能产生自激振荡，必须有正反馈，即反馈到输入端的自你好与放大器输入端的信号相位相同。定义A （S ）为开环放大器的电压放大倍数： ) () ()(S U S U S A i o = F(S)为反馈网络的电压反馈系数： ) () ()('S U S U S F o i = )(S A f 为闭环电压放大倍数： ) ()(1) ()()()(S F S A S A s U s U S A i o f ?-== 在振荡开始时，由于激励信号较弱，输出电压的振幅o U 则比较小，此后经过不断放大与反馈循环，输出幅度o U 开始逐渐增大，为了维持这一过程使输出振幅不断增加，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，即： 1)( jw T 因此起振的振幅条件是：
变容二极管调频振荡器
实验五变容二极管调频振荡器 一.实验目的 1.了解变容二极管的特性及由其振荡电路的的工作原理。 2.熟悉变容二极管调频器电路原理及构成。 3.掌握调频器调制特性及性能指标的测量方法； 4.了解分布参数对高频电路的影响。 二.实验原理 所谓调频，就是把所要传送的信息（例如语言、音乐等）作为调制信号去控制载波信号的频率，使其按照调制信号幅度的大小变化。调频电路中，最简单的办法是采用变容二极管调频，利用变容二极管结电容的改变来控制振荡器振荡频率的变化。 实验电路如图5-1所示。三极管V1组成电容三点式振荡器的改进型电路，即克拉泼电路。变容二极管D C部分接入振荡回路中，是调频电路的主要元件。电位器R P1、电阻R2、电感L1为变容二极管提供静态时的反向直流偏置，调节R P1可改变主振荡器的振荡频率。V2为放大级，对振荡信号进行放大，以保证有足够的振荡幅度输出。调节R P3，可调节输出幅度的大小。V3为射随器，以提高带负载的能力。 调制信号由IN处输入，经变容二极管D C和主振荡调频后，再经V2、V3放大后由OUT 处输出。 图5-1 变容二极管调频振荡器 三.实验设备 1. 示波器SS7802A 1台
2. 信号源 EE1643 1台 3. 高频毫伏表 1台 4. 高频电路实验板G 4 1块 四. 实验内容与步骤 按图5-1连接好电路 1. 静态调制特性的测试 输入端不接调制信号，调节2P R 使得1e V 为0.6v ，1b V 为1.2v 左右，示波器接至输出端OUT 处，然后调节电位器R P1使E d =4V （万用表直流电压档测该点对地电压），此时示波器将显示振荡波形，其f 0在6.5MHz 附近。适当调整振荡器的静态工作点使波形最好，调节R P3使输出幅度为U OP-P =2V ，然后重新调节电位器R P1，使E d 在0.5V~8V 范围内变化。将对应的振荡频率填入表5-1中。 表5-1 根据表格画出静态调制特性曲线。 调制灵敏度S= ED f U ?? （静态） 2. 最大频偏的测量 最大频偏是指在一定的调制电压作用下能达到的最大频率偏移值Δf m ，调频广播、移动式电台的频偏一般在50KHz~75KHz 的范围内。 1）C 3先不接，调节R P1使E d =4V ，使振荡频率f 0=6.5MHz （幅度为 U OP-P =1V ）； 2）输入端IN 处输入f 0=2KHz 、幅度U m 从0~1V 可调的正弦低频调制信号U Ω； 3）输出端OUT 处接入调制度仪射频2.5~30MHz 输入口，调节调制信号的幅度即可观察对应的频偏。完成表5-1内容的测试。 表5-1
最新压控LC电容三点式振荡器设计及仿真
实验二压控 LC 电容三点式振荡器设计及仿真1 2 一、实验目的 3 1、了解和掌握LC 电容三点式振荡器电路组成和工作原理。 4 2、了解和掌握压控振荡器电路原理。 5 3、理解电路元件参数对性能指标的影响。 6 4、熟悉电路分析软件的使用。 7 二、实验准备 8 1、学习LC 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。 9 2、学习压控振荡器的工作原理。 10 3、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。 11 三、设计要求及主要指标 12 1、采用电容三点式西勒振荡回路，实现振荡器正常起振，平稳振荡。 13 2、实现电压控制振荡器频率变化。 14 3、分析静态工作点，振荡回路各参数影响，变容二极管参数。 15 4、振荡频率范围：50MHz~70MHz，控制电压范围3~10V。 16 5、三极管选用MPSH10（特征频率最小为650MHz，最大IC 电流50mA，可 17 满足频率范围要求），直流电压源12V，变容二极管选用MV209。 18 四、设计步骤
19 1、整体电路的设计框图 20 整个设计分三个部分，主体为LC 振荡电路，在此电路基础上添加压控部分， 21 22 设计中采用变容二极管MV209 来控制振荡器频率，由于负载会对振荡电路的频 23 24 率产生影响，所以需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。 25 2、LC 振荡器设计 26 27 首先应选取满足设计要求的放大管，本设计中采用MPSH10 三极管，其特征频28 率f T=1000MHz。LC 振荡器的连接方式有很多，但其原理基本一致，本实验中29 采用电容三点式西勒振荡电路的连接方式，该振荡电路在克拉泼振荡电路的基30 础上进行了细微的改良，增加了一个与电感L 并联的电容，主要利用其改变频31 率而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。电路图如下所示：
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)
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。
电容三点式振荡电路
电容三点式振荡电路的分析与仿真 摘要：自激式振荡器是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅值的交变能量电路。正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。基于频率稳定度、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本设计采用的是电容三点式振荡器。 关键词：电容三点式、multisim、振荡器 引言：不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路称为振荡器。按照产生的波形，振荡器可以分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。按照产生振荡的工作原理，振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。所谓反馈式振荡器，就是利用正反馈原理构成的振荡器，是目前用的最广泛的一类振荡器。所谓负阻式振荡器，就是利用正反馈有负阻特性的器件构成的振荡器，在这种电路中，负阻所起的作用，是将振荡器回路的正阻抵消以维持等幅振荡。反馈式振荡电路，有变压器反馈式振荡电路，电感三点式振荡电路，电容三点式振荡电路和石英晶体振荡电路等。本次设计我们采用的是电容三点式振荡电路。
设计原理： 1、电容三点式振荡电路 （1）线路特点 电容三点式振荡器的基本电路如图（1）所示。与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C2和C3；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件L。它的反馈电压是由电容C3上获得，晶体管的三个电极分别与回路电容的三个端点相连接，故称之为电容反馈三端式振荡器。电路中集电极和基极均采取并联馈电方式。C7为隔直电容。 图（1） （2）起振条件和振荡频率 由图可以看出，反馈电压与输入电压同相，满足相位起振条件，这时可以调整反馈系数F，使之满足A0F>1就可以起振。
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。
高频课设电容三端式振荡器
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 电容三端式振荡器 初始条件： 电容三端式振荡器原理，Multisim软件 要求完成的主要任务: （1）设计任务 根据电容三端式振荡器的原理，设计电路图，并在multisim软件仿真出波形结果。 （2）设计要求 ①正常工作状况时的波形图； ②起振条件的仿真，要求改变偏置电阻、相位电容和电源电压值，再观察起振波形和振荡电压的变化情况。 时间安排： 1、2014 年11月17 日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2014 年11月17 日，查阅相关资料，学习基本原理。 3、2014 年11月18 日至2014 年11月20日，方案选择和电路设计。 4、2014 年11月20 日至2014 年11月21日，电路仿真和设计说明书撰写。 5、2014 年11月23 日上交课程设计报告，同时进行答辩。 课设答疑地点：鉴主13楼电子科学与技术实验室。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) Abstract (2) 1 克拉泼振荡器原理 (3) 1.1 克拉泼振荡器产生的原因 (3) 1.2 克拉泼振荡器电路分析 (3) 1.3 克拉泼振荡器起振条件 (4) 1.3.1 相位条件 (4) 1.3.2振幅条件 (4) 1.4 克拉泼振荡器的振荡频率 (5) 2 克拉泼振荡器仿真分析 (6) 2.1 正常起振的电路图 (6) 2.2改变偏置电阻的仿真 (7) 2.3改变相位电容的仿真 (8) 2.4改变电源大小的仿真 (8) 3 心得体会 (9) 参考文献 (10)
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、
变容二极管直接调频电路要点
2012 ~2013学年第1 学期 《高频电子线路》 课程设计报告 题目：变容二极管直接调频电路的设计专业：电子信息工程 班级： 10信息（2）班 电气工程系 2012年12月17日
1、任务书 课题名称变容二极管直接调频电路的设计 指导教师（职称） 执行时间2012~2013学年第二学期第16 周学生姓名学号承担任务 设计目的1．原理分析及电路图设计 2．用相关仿真软件画出电路并对电路进行分析与测试 设计要求(1)输入1KHz大小为200Mv的正弦电压（也可以用1KHz的方波）； (2)主振频率为f0大于15MHz； (3）最大频偏△fm= 20KHz。
变容二极管直接调频电路的设计 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。 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。
电容三点式振荡器电路设计与实现
郑州轻工业学院本科 通信电子线路课程设计总结报告 设计题目：电容三点式振荡器电路设计与实现 学生姓名：赵玉春 系别：计算机与通信工程学院信息与通信工程系专业：通信工程 班级：08级1班 学号：58号 指导教师：曹瑞、黄敏 2010年12月25日
郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目：电容三点式振荡器电路设计与实现 专业、班级通信工程08-1学号 58姓名赵玉春 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 1、主要内容 1) 焊接振荡器电路板。 2) 通过LC振荡器和晶体振荡器输出的波形，对比分析LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度。 2、基本要求 元器件排放错落有致，节点焊接正确，设计结构设合理，实验数据可靠，结果输出稳定。 3、主要参考资料 [1]张启民编著．通信电子线路．西安：西安电子科技大学出版社，2004． [2]董尚斌等编．通信电子线路．北京：清华大学出版社，2007. [3]顾宝良编著．通信电子线路教程．北京：电子工业出版社，2007． 完成期限：2010年12月25日 指导教师签名： 课程负责人签名： 2010年12月25日
目录 1、设计题目 (4) 2、设计内容 (4) 3、设计思路 (4) 4、设计原理 (4) 5、运行结果 (9) 6、实验体会 (10) 7、参考文献 (11)
一：设计题目： 电容三点式振荡器电路设计与实现 二：设计内容： 1) 振荡器电路板的设计与焊接。 2) 调节LC振荡器和晶体振荡器中静态工作点，并了解反馈系数及负载对振荡器的影响。 3) 测试、分析比较LC振荡器与晶体振荡的稳定状况。 三：设计思路： 焊接一个符合电容三点式的电路板，电路板上包含有LC振荡电路和集体震荡器震荡电路。 焊接好电路板之后，调节LC振荡器和晶体振荡器的静态工作点。 观察LC振荡器和晶体振荡器的波形图，同时对LC振荡器和晶体振荡器所产生的波形图进行对比分析。 四：设计原理： 本次实验首先需要焊接电路板，在焊接电路板时需要注意一些节点的焊接，同时避免焊接时出现短路现象。 本次实验验中振荡器包含电容反馈LC三端振荡器和一个晶体振荡器。振荡电路主要由振荡回路模块、偏置电路模块、输出缓冲电路模块组成。它选择主要是根据所给定的工作频率（或工作频段）频率稳定度的要求。因为设计的电路要求是高频信号，故选择LC振荡电路或晶体振荡电路，现在分别应用这两种电路，分别比较它们的频稳性。 1) 三点式震荡电路的基本模型
高频课设报告---通信电子线路课程设计——电容三点式正弦波振荡器
目录 一课程设计目的 (2) 二课程设计题目 (2) 三课程设计内容 (2) 3.1 仿真设计部分 (2) 3.1.1设计方案的选择 (2) 3.1.2振荡器的原理概述 (3) 3.1.3方案对比与选择 (5) 3.1.4电路设计方案 (7) 3.1.5元器件的选择 (9) 3.1.6电路仿真 (9) 3.1.7元器件清单 (12) 3.2系统制作和调试 (13) 3.2.1系统结构 (13) 3.2.2系统制作 (15) 3.2.3调试分析 (16) 四课后总结和体会 (17) 参考文献 (17)
一课程设计目的 《高频电子线路》课程是电子信息专业继《电路理论》、《电子线路(线性部分)》之后必修的主要技术基础课，同时也是一门工程性和实践性都很强的课程。课程设计是在课程内容学习结束，学生基本掌握了该课程的基本理论和方法后，通过完成特定电子电路的设计、安装和调试，培养学生灵活运用所学理论知识分析、解决实际问题的能力，具有一定的独立进行资料查阅、电路方案设计及组织实验的能力。通过设计，进一步培养学生的动手能力。 二课程设计题目 1、模块电路设计（采用Multisim软件仿真设计电路） 1）采用晶体三极管或集成电路，场效应管构成一个正弦波振荡器； 2）额定电源电压5.0V ，电流1～3mA; 输出中心频率 6 MHz （具一定的变化范围）； 2、高频电路制作、调试
LC 高频振荡器的制作和调试 三 课程设计内容 3.1 仿真设计部分 3.1.1设计方案的选择 电容反馈式振荡电路的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2-0 所示。由图可见，除晶体管外还有三个电抗元件X1、X2、X3，它们构成了决定 振荡器频率的并联谐振回路，同时构成了正反馈所需的网络，为此根据振荡器组 成原则，三端式振荡器有两种基本电路，如图2-0所示。图2-0中X1和X2为容 性，X3为感性，满足三端式振荡器的组成原则，反馈网络是由电容元件完成的， 称电容反馈振荡器 电容反馈式振荡电路的设计及原理分析 电路由放大电路、选频网络、正反馈网络组成。总体设计方案框图如下： V 0 图2-1 三端式振荡器基本电路
实验3 电容三点式LC振荡器实验指导
实验3 电容三点式LC振荡器 一、实验准备 1．做本实验时应具备的知识点： ●三点式LC振荡器 ●西勒和克拉泼电路 ●电源电压、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器工作的影响 2．做本实验时所用到的仪器： ●LC振荡器模块 ●双踪示波器 ●万用表 二、实验目的 1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统； 2．掌握电容三点式LC振荡电路的基本原理，熟悉其各元件功能； 3．熟悉静态工作点、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器振荡幅度和频率的影响； 4．熟悉负载变化对振荡器振荡幅度的影响。 三、实验电路基本原理 1.概述 ＬＣ振荡器实质上是满足振荡条件的正反馈放大器。ＬＣ振荡器是指振荡回路是由ＬＣ元件组成的。从交流等效电路可知：由ＬＣ振荡回路引出三个端子，分别接振荡管的三个电极，而构成反馈式自激振荡器，因而又称为三点式振荡器。如果反馈电压取自分压电感，则称为电感反馈ＬＣ振荡器或电感三点式振荡器；如果反馈电压取自分压电容，则称为电容反馈ＬＣ振荡器或电容三点式振荡器。 在几种基本高频振荡回路中，电容反馈ＬＣ振荡器具有较好的振荡波形和稳定度，电路形式简单，适于在较高的频段工作，尤其是以晶体管极间分布电容构成反馈支路时其振
荡频率可高达几百ＭＨＺ～ＧＨＺ。 2.ＬＣ振荡器的起振条件 一个振荡器能否起振，主要取决于振荡电路自激振荡的两个基本条件，即：振幅起振平衡条件和相位平衡条件。 3.LC振荡器的频率稳定度 频率稳定度表示：在一定时间或一定温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，常用表达式：Δf０／f０来表示（f０为所选择的测试频率；Δf０为振荡频率的频率误差，Δf０＝f０２－f０１；f０２和f０１为不同时刻的f０），频率相对变化量越小，表明振荡频率的稳定度越高。由于振荡回路的元件是决定频率的主要因素，所以要提高频率稳定度，就要设法提高振荡回路的标准性，除了采用高稳定和高Q值的回路电容和电感外，其振荡管可以采用部分接入，以减小晶体管极间电容和分布电容对振荡回路的影响，还可采用负温度系数元件实现温度补偿。 4.LC振荡器的调整和参数选择 以实验采用改进型电容三点振荡电路（西勒电路）为例，交流等效电路如图3-1所示。 图3-1 电容三点式LC振荡器交流等效电路 (1)静态工作点的调整 合理选择振荡管的静态工作点，对振荡器工作的稳定性及波形的好坏，有一定的影响，偏置电路一般采用分压式电路。
变容二极管调频实验
变容二极管调频实验和电容耦合相位鉴频 器实验 一 实验目的 1. 进一步学习掌握频率调制相关理论。 2. 掌握用变容二极管调频振荡器实现FM 的电路原理和方法。 3. 理解变容二极管静态调制特性、动态调制特性概念并掌握测试方法。 4. 进一步学习掌握频率解调相关理论。 5. 了解电容耦合回路相位鉴频器的工作原理。 6. 了解鉴频特性（S 形曲线的调试与测试方法）。 二、实验使用仪器 1．变容二极管调频振荡电路实验板 2．100MH 泰克双踪示波器 3. FLUKE 万用表 4. 高频信号源 5. 电容耦合相位鉴频器实验板 三、实验基本原理与电路 （一）变容二极管调频电路 R4 R6 R5 R3 T1 C9 RW2 C7 C6 C4* C5* CV1 L C2* R8 R10 T2 C10 C13 C12 R11 LED +12 K D R2 R1 RW1 C1 R9 C8 R7 J2 C3* TP1 变容二极管调频 J1 RW3 IN1 OUT TP2 C11 A6-0808 电路原理： 晶体管T1构成了电容三点式振荡电路 ，其中电容C6,C7是正反馈电容，反馈系数等于6 67 +C F C C ，晶体管的基极接了一个电容C9到地，因此晶体管构成共基极组态的放大
电路。其中电阻RW2，R3，R4是基极的直流偏置电阻，电阻R53决定晶体管的集电极电压，电阻R6决定晶体管的射极静态的直流电流Ie 。 电容满足675,C C C >>，可变电容CV1和电感L 相并联，改变可变电容CV1,可改变振荡频率。电容C2也是一个小电容，当跳线J1连接上后，变容二极管D （型号为BB910）就接入振荡电路中，滑动变阻器RW1和电阻R1构成分压电路，为变容二极管D 提供直流反偏电压，改变滑动变阻器RW1抽头位置可以改变变容二极管D 的直流反偏电压。电阻R2是隔离电阻，通常取R2》R1，在实验中可以取300K Ω以上。电容C3是已知电容值的固定电阻，当跳线J2连接上，跳线J1断开时，振荡回路的振荡频率固定，电容C3是为测量变容二极管的结电容提供帮助的。调制信号从IN1输入，电容C1是输入隔直电容。电容C11是一个小电容，对高频振荡信号相当于短路，对低频调制信号相当于开路，从而保证低频调制信号可以加在变容二极管D 的两端，而振荡回路中的高频信号不会反射到低频调制信号输入端。 振荡信号从晶体管的射极引出，后一级晶体管构成共射极电压放大，起到隔离和缓冲的作用。 （二）电容耦合相位鉴频器电路 C1 R2 T C8 R5 LED1 +12 C7 R4 R8 R3 C3 C2 CV1 L1 C4 C5L2 CV2 CV3 D3 D4 R6 R7 C6 RW1 D2D1 R1 电容耦合相位鉴频 K TP2INT TP4 OUT TP1 TP3 A7-0808 本实验采用的是相位鉴频器。相位鉴频器是利用回路的相位-频率特性来实现调频波变换为调幅调频波的。它是将调频信号的频率变化转换为两个电压之间的相位变化，再将这相位变化转换为对应的幅度变化，然后利用幅度检波器检出幅度的变化。 相位鉴频器由频相转换电路和鉴相器两部分组成。输入的调频信号经正、反向并联二极管D1、D2限幅之后，加到放大器T 的基极上。放大管的负载是频相转换电路，该电路