1、- 1 -目录摘要： 2一、设计要求 2二、总体方案设计 .2三、工作原理说明 .21、振荡器概念 .22、静态工作点的确定 .33、振荡器的起振检查 .34、高频功率放大器 .45、电路设计原理框图 .4四、电路设计 51、正弦波振荡器的设计 .52、高频功率放大器的设计 .8五、实验电路性能的测试 .91、振荡器振荡频率为 2MHz 92、振荡器振荡频率为 4MHz 113、高频功率 放大器电 路 .114、输出功率 .12六、结论及分析 .12七、课程设计小结及体会 .12八、参考文献 13附录.13- 2 -高频振荡器的设计【摘要】本次课程设计通过对课本知识的运用，介绍了高频正弦波振荡
2、器的设计方法，主要应用 LC 振荡电路产生正弦波，再经高频功率放大器进行功率放大，并用 Multisim 仿真软件进行仿真，以及对其性能进行测试，经过反复的调试最终得到满足课题要求的电路。【关键词】 正弦波 LC 振荡器 高频功率放大器一、设计要求设计要求：1. 选择合适的高频正弦波振荡器形式；2. 从理论上分析振荡器的各个参数及起振条件；3. 设计高频振荡器，选取电路各元件参数，使其满足起振条件及振幅条件。主要技术指标：电源电压 12V，工作频率 2M-4MHz，输出电压 1V，频率稳定度较高。二、总体方案设计该课程设计主要涉及了振荡器的相关内容还有高频功率放大器的内容，正弦波振荡器非常具有
3、实用价值，通过该课题的研究，可以加深对振荡器以及丙类高频功率放大器的了解。三、工作原理说明1.振荡器概念振荡器主要分为 RC，LC 振荡器和晶体振荡器。其中电容器和电感器组成的 LC 回路，通过电场能和磁场能的相互转换产程自由振荡。要维持振荡还要有具有正反馈的放大电路，LC 振荡器又分为变压器耦合式和三点式振荡器，现在很多应用石英晶体的石英晶体振荡器 ，还有用集成运放组成的 LC 振荡器。振荡器的作用主要是将直流电变交流电.它有很多用途.在无线电广播和通信- 3 -设备中产生电磁波.在微机中产生时钟信号.在稳压电路中产生高频交流电.。题目要求产生高频正弦波，所以选用电容三点式电路，进一步考虑从
4、而选用并联改进型电容三点式振荡器（西勒电路） ，因为它具有输出波形不易失真，作为可变 振荡器使用非常方便，而且幅度平稳，频率稳定性高，最高振荡频0f率可达百兆至千兆等特点。2.静态工作点的确定静态工作点的确定直接影响着电路的工作状态和振荡波形的好坏。由于振荡幅度稳定下来后，电路必然工作到非线性区，也就是说，可能进入截止区，也可能进入饱和区，静态工作点偏高，易进入饱和区实践证明：当晶体管进入饱和区后，晶体管的输出阻抗将急剧下降(由原来的线性工作区几十千欧或几百千欧下降为几百欧姆)，使谐振回路 Q 值大为降低，不仅使振荡波形严重失真，而且频率稳定度大为降低，甚至停振，为了避免上述情况发生，一般小功
5、率振荡器将静态工作点设计得远离饱合区而靠近截止区，所以，c 取 14mA 之间(可调整风确定) 。3.振荡器的起振检查3.1 用三用表检查由于本振荡电路采用基极自给偏置，起始工作点在晶体管的放大区，故发射极应有正向偏置，接通电源后，调节电位器 R ，使振荡管的静态电流lco=(14)nlA(可用测发射极电压 Ve 来得知，Ico 的大小)。若 VbVe1，振幅增大，如果 AB1。要使振幅不继续增大而趋于稳定，必须使电路的 AB 值随振幅的增大而减小，自动调整到 AB=1。与此相反，当电路中出现减幅现象时，必定满足在该振幅条件下的 AB1。要使振幅不继续减小下去，必须使电路的 AB 值能随振幅的
6、减小而增大，自动调整到 AB=1。- 8 -这就是说，欲使振荡器的振幅在发生某种变化时能自动趋于稳定，电路的反馈系数 AB 应具有下述特性：振幅变化使 AB 值随之变化，AB 变化再次造成的振幅变化应与原振幅变化相反。如果用数学式子表示既=负值OUAB写成偏导数的形式为0O2.高频功率放大器的设计高频功率放大器电路如图 3 所示 图 3 高频功率放大器电路图2.1 确定放大器的工作状态图中 的作用是得到基极偏压， 是直流供电电源的高频旁路电65R、 76C、容，用来使有用信号在供电电源两端产生的电压忽略不计。为了获得较高的效率 和最大的输出功率 ，选丙类放大器的工作状态为临界状态， ，所op
7、60c以 ， 。39.0)6(11.0)6(0集电极输出功率- 9 -pcmcmoRUIp212；Vces5.0c所以谐振电阻；25.1.02)(）（ocespUR集电极基波电流振幅；mARIpomc.951集电极电流脉冲最大值；Imc2.4)60(1直流分量；AIcmo.53)(0直流功率；mIVpcoz 4.682.1总效率；%3.74.6850zop计算线圈砸数比LPRN21所以 47.152.021N根据上面所得数据选择可调式耦合线圈，把初级线圈电感设置为 10uH，通过调节初级回路中的电容值以到达谐振频率，并且设置初级与次级线圈匝数比为 1.47:1。五、实验电路性能的测试- 10
8、-1.振荡器振荡频率为 2MHz正弦波振荡器的仿真电路图 4 所示 图 4 正弦波振荡器仿真电路图振荡器振荡频率为 2MHz 时的示波器仿真图形和频率计示数分别如图 5 和图6 所示图 5 振荡器仿真波形图- 11 -图 6 频率计示数因为仪器本身原因和计算的误差，所以调节可变电容不能准确使谐振频率达到4MHz。2.振荡器振荡频率为 4MHz同理可得振荡器振荡频率为 4MHz 时的示波器图形和频率计示数。因为仪器本身原因和计算的误差，所以调节可变电容不能准确使谐振频率达到 4MHz。3.高频功率放大器电路当高频功率放大器的输入信号是振荡器输出 4MHz 的正弦波时，通过调节的大小，使 LC 回
9、路达到谐振状态。高频功率放大器仿真电路图如图 7 所示。9C- 12 -图 7 高频功率放大器仿真电路图4.输出功率测量高频功率放大器耦合输出电压为 182mV根据公式URPLL182,5,2输 出所以 mW06输 出满足任务要求。六、结论及分析经过对该课题的通过该实验电路最后得到振荡器谐振频率范围 f0=24MHz并且是可调的， 高频功率放大器输出功率 P 500mW，效率 70%。这次设计的电路，主要由正弦波振荡器和高频功率放大器两部分构成。用到了许多以前所学的和本学期所学习的知识，综合性比较强。由于实验仪器等原因，造成实验结果存在一定误差，但通过对比课程设计的要求，本次课程设计基本上达到
10、了任务要求。七、课程设计小结及体会在这次课程设计的过程中遇到了不少问题，首先就是对高频教材中提到的- 13 -相关元件的概念、作用、以及参数等记得不是太清楚，在做本次课程设计之前，我又重新翻看教材，巩固了以前所学的大部分高频电路基础和模拟电子线路方面的知识。在设计过程中，遇到了很多不懂得知识，通过同学的相互帮忙以及上网搜索以及对高频电子线路课本的学习，最终完成了本次课程设计。由于对仿真软件不太了解，缺乏操作技能，在仿真过程中也遇到了很大的问题，比如在开始使用仿真软件时找不到设计相关元器件等。本次课程设计对本专业知识的运用进行了全方面的考核与检测，经过本次课设认识到了自身的不足，同时更加强了学习专业知识的决心，以及对以后从事电子方面的信心。【参考文献】1 谢沅清、邓钢. 通信电子线路. M北京:电子工业出版社,20072 李秀人. 电子技术实训指导. M北京:国防工业出版社,20063 铃木雅臣. 晶体管电路设计. M北京:科学出版社,20044 张肃文. 高频电子线路（第四版）. 北京：高等教育出版社，20045 高吉祥、易凡、丁文霞. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2002附录- 14 -图8 正弦波振荡器设计原理总电路图- 15 -
