第1章 方案设计
1.1 设计任务书
1.1.1 课程设计的目的
1、通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《高频电子线路》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力。
2、掌握电子电路分析和设计的基本方法。根据设计任务和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。
3、学会自己分析解决问题的方法，对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、再判断的基本方法解决实验中出现的一般故障。
4、掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技能。
5、巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测试技能。培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能力。
6、通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观，能对实验结果独立地进行分析，进而做出恰当的评价。 1.1.2 课程设计基本要求
设计一个LC 调频振荡器，主要技术指标为：
（1）主振频率o f =10Z MH ；
（2）频率稳定度小时/105/30-?≤?f f ； （3）输出电压mV U O 200≥； （4）最大频偏kHz f m 50≤?； （5）调制灵敏度V kHz S FM /10≥。
1.2 LC 调频振荡器的设计方法
LC 调频振荡器的设计，是根据LC 调频振荡器的中心频率o f 、频率稳定度
f
?/o f 、输出电压U o 、最大频偏m f ?、调制灵敏度FM S 等性能指标要求，正确地
确定出LC 正弦波振荡器、变容二极管调频电路中所用元器件的性能参数，从而合理的选择这些器件。
LC 调频振荡器的设计可以分两个方向进行： 1）LC 正弦波振荡器的确定
根据给定的技术指标：中心频率o f =10Z
MH
，频率稳定度
小时
/10
5/3
0-?≤?f f 确定LC 振荡电路的形式为电容三点式的克拉泼电路。
2）变容二极管调频电路的确定
根据频率稳定度f ?/o f 、最大频偏m f ?选择线路，确定变容二极管的接入系数，确定调制信号电压。 1.2.1 LC 振荡器电路的实现方法
1）平衡条件
振荡建立起来之后，振荡幅度不会无限制地增长下去，因为随着振荡幅度的增长，放大器的动态范围就会延伸到非线性区，放大器的增益将随之下降，振荡幅度越大，增益下降越多，最后当反馈电压正好等于原输入电压时，振荡幅度不再增大而进入平衡状态。平衡条件是研究振荡器的理论基础，利用振幅平衡条件可以确定振荡幅度，利用相位平衡条件可以确定振荡频率。
2）起振条件
式（1-1）和（1-2）分别称为振荡器起振的相位条件和振幅条件。 为了确保振荡器能够起振，设计的电路参数必须满足AoF>1的条件。而后，随着振荡幅度的不断增大，Ao 就向A 过渡，直到AF=1时，振荡达到平衡状态。显然，AoF 越大于1，振荡器越容易起振，并且振荡幅度也较大。但AoF 过大，放大管进入非线性区的程度就会加深，那么也就会引起放大管输出电流波形的严重失真。所以当要求输出波形非线性失真很小时，应使AoF 的值稍大于1。
π??n F A 2=+ n=0，1，2，... （1-1）
1
0>F A （1-2）
1.2.2 调频电路的实现方法
实现调频的方法有两大类，即直接调频与间接调频。
1）直接调频法
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和谐振回路连接，就可以使振荡频率按调制信号的规律变化，实现直接调频。它的主要缺点是会导致FM 波的中心频率偏移，频率稳定度差，在许多场合对载频采取自动频率微调电路（AFC ）来克服载频的偏移或者对晶体振荡器进行直接调频。
2）间接调频法
先将调制信号进行积分处理，然后用它控制载波的瞬时相位变化，从而实现间接控制载波的瞬时频率变化的方法，称为间接调频法。间接调频实现的原理框图如图 1-1所示。
图1-1 借助于调相器得到调频波
无论是直接调频还是间接调频，其主要技术要求是：频偏尽量大，并且与调制信号保持良好的线性关系；中心频率的稳定性尽量高；寄生调幅尽量小；调制灵敏度尽量高。根据题目要求，其频率稳定度f ?/o f ≤小时/1053-?，最大频偏kHz f m 50≤?，由上面分析知：直接调频可获得较大线性频偏，但载频稳定度较差；间接调频方式载频稳定度较高，但获得的线性频偏较小。经过讨论，我们决定采用直接调频法来设计电路。
第2章 各部分设计及原理分析
2.1 LC 振荡器电路的设计
2.1.1 LC 振荡器的基本工作原理
振荡器根据自身输出的波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器，正弦波振荡器在广播通讯、自动控制、仪器仪表、高频加热、超声探伤等领域有着广泛的应用；而非正弦振荡器能产生出矩形波(方波)、三角波、锯齿波等信号，这些信号可以用于测量设备、数字系统、自动控制及计算机设备中。此次设计讨论的就是LC 正弦波振荡器。设计其电路原理图如图1-2所示:
图1-2 LC 正弦波振荡原理图
2.1.2 LC 正弦波振荡电路的设计
LC 正弦波振荡器的作用是产生高频正弦波。如图1-3所示，在图中晶体管T 组成电容三点式振荡器的改进型电路即克拉泼电路，它被结为共基组态，B C 为基极耦合电容，其静态工作点又RB1,RB2 ,RE 及Rc 决定，即：
（1-3）
CC
B B V
R R
V 2
B12
BQ
R +=
（1-4）
（1-5） （1-6） 小功率振荡器的静态工作电流CQ I 一般为1到4毫安，CQ I 偏大，振荡幅度增加，但波形失真加重,频率稳定性变差。L1、C1与C2、C3组成并联谐振回路，其中C3两端的电压构成振荡器的反馈电压BE V ,以满足相位平衡条件。由C2/C3=F
决定反馈电压的大小，当VO A F=1时，振荡器满足相位平衡条件，电路起振条件为VO
A F>1。为减少晶体管的极间电容对回路振荡频率的影响，C2、C3的取值要大。若选C1《C2，C1《C3,则回路振荡频率o f 主要由C1决定,即：
（1-7） 若取C1为几十皮法，则C2、C3可取几百到几千皮法。反馈系数F 一般取1/8到1/2。
2.2 调频电路的设计
调频电路由变容二极管和它的偏置电路组成。其中R2与R3为变容管提供静态时的反向直流偏置电压VQ 。即VQ=[R3/(R2+R3)]Vcc 。电阻R1为隔离电阻，常取R1>>R3，R1 >>R2,以减小加入变容管的偏置电路后对振荡回路Q 值的影响。高频扼流圈ZL2与C6给u(t)提供通路，C5起高频滤波作用。
变容二极管通过C4部分接入振荡回路，有利于提高中心频率f o 的稳定度，减小调制失真。图1-3为变容管部分接人振荡回路的等效电路。变容管和C4串联，再和C3并联构成振荡回路总电容C ：
j
c j c 1C C C C C C ++
=∑ （1-8）
式中C j 为变容二极管的结电容。它与外加电压的关系为
r
D j j
V v C
C
????
?
?-=
10
（1-9）
E CQ BE BQ EQ R I V V V ≈-=C
CEQ
CC CQ
R V V I +-=E
R
β
/BQ CQ I I =1
1
o π21
C
L f ≈
图1-3 变容二极管部分接入的等效电路
2.3 LC调频振荡器电路的确定
LC调频振荡器的工作流程如下：LC调频振荡器一般由LC正弦波振荡器与变容二极管调频电路两大部分组成。其中，LC正弦波振荡器用于产生一定频率的幅度和信号，无须外加输入信号的控制，就能自动将电能转换为所需要的交流能量输出，即自激振荡；而变容二极管电容的改变是由调制信号决定的，再将变容二极管通过电容Cc耦合接入LC振荡回路中，用于实现对LC正弦波振荡器频率的调制，即调频。
LC调频振荡器是由LC正弦波振荡器和变容二极管调频电路两个部分组成，如图1-4所示。
图1-4 LC调频振荡器的组成框图
综合以上分析确定电路原理图如图1-5所示。
图1-5 电路原理图
R R B1
第3章 元件参数的确定
3.1 LC 振荡器电路模块参数的确定
3.1.1 设置静态工作点
振荡器的静态工作点取I CQ =2mA ，V CEQ =6V ，测得晶体管=60。
因R E +R C =(Vcc - V CEQ)/ I CQ ，为提高电路的稳定性，R E 的值可适当增大，取R E =1k Ω，则R C =2k Ω。
因 V EQ =I CQ R E =2V
若取流过R B2的电流I B2=10I BQ =10I CQ /=0.33mA 则 R B2=V BQ /I B2≈8.2k Ω
因
即 1/2B1-=BQ CC B V V R R =28.2 k Ω
R B1用24k Ω电阻与22k Ω电位器串联，以便调整静态工作点。 3.1.2 计算主振回路元器件值
若取C1=50pF ，且f o=10MHz ，由公式
得 L1=5μH （实验中可适当调整的圈数或的值）。
电容C2、C3由反馈系数F 及电路条件C1< 3.2 调频电路模块参数的确定 变容管的静态反偏压U 由电阻R1与R2分压决定， 即 VQ ={R2/(R1+R2)}V cc 已知VQ =4V ，若取R2=10K ，则R1=(V cc/VQ-1)R2=20K 实验时R1用24k Ω电阻与22k Ω电位器串联，以便调整静态偏压U 。 隔离电阻R 3应远大于R1、R2，取R 3=150kΩ。 低频调制信号U 的耦合支路电容C5及电感L2应对U 提供通路，一般的频率为几 十赫至几十千赫兹，故取C5=4.7uF ，L2=47uH （固定电感）。高频旁路电容C6应 对调制信号U 呈现高阻，取C6=5100pF 。 CC 2 B1 2 R V V R R BQ B B = +1 1o π 21C L f ≈ 第4章电路的调试与检测 4.1 主振频率的测试 4.1.1 LC仿真测试 LC振荡器的输出频率f o称为主振频率或载波频率。用数字频率计测量回路的谐振频率fo，高频电压表测量谐振电压Uo，示波器检测振荡波形。起振波形如图1-6所示。LC仿真测试电路如图1-7所示，测得频率为10MHZ，电压为693mV,对比技术指标中心频率fo=10MHZ知符合技术要求指标，所得波形为高频正弦波，符合LC正弦波振荡器所得波形。所测结果分别如图1-8、1-9所示. 图1-6 起振波形 图1-7 仿真电路图 图1-8 LC振荡器波形 图1-9 频率fo与输出电压Uo 4.2 频率稳定度的测试 主振频率f o 的相对稳定性用频率稳定度f ?/o f 表示。对于调频电路不仅要满足频偏要求，而且振荡频率o f 必须保持足够的频率稳定度。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 与最小值min ，则频率稳定度 min max 0/f f f f f -= ? 设计中采用仿真电路测试如图1-7所示，其频率稳定度大约为（310-～410-）/小时，对比课题中给出的频率稳定度为f ?/o f ≤小时/1053-?知此电路符合要求。 4.3 设计电路的性能评测 由于调频振荡器的工作频率较高，三极管的结点电容、电感、电容的分布及测量仪器对实验结果会有一定的影响。因此，在电路装调及测试时应尽量减小这些分布参数的影响，安装时应合理布局。 4.3.1 测试点的确定 选择正确的测试点，减小仪器对被测电路参数的影响。在高频情况下，测量仪器的输入阻抗及连接线的分布参数都有可能影响被测电路的谐振频率及谐振回路的Q 值，为尽量减小这种影响，应正确选择测试点，使仪器的输入阻抗远大于电路测试点的输出阻抗。对于图1-7所示电路，高频电压表接于C 点，示波器接于E 点，数字频率计接于A 点，C4的值要小，以减小数字频率计的输入阻抗对谐振回路的影响。所有测量仪器如高频电压表、示波器、扫频仪、数字频率计等的地线都要与被测电路的地线连接好，接线应尽量短，保证测量结果的准确性。 4.3.2 调试方法 为了保证元器件可靠焊接及连接导线固定，使电路的分布参数固定，我们决定采用印刷电路板为高频电路的实验板，其调试方法与低频电路的调试基本相同，即先调整静态工作点，再观测动态波形并测量电路的性能参数。 4.3.3 误差分析 1)误差计算 f o%=（10.001-10.000）?100%/10.000=0.0001% 2)误差原因 由于电路中测量仪器的影响，电路参数的可调性大。LC振荡器频率主要取决于谐振回路的参数，也与其他电路元器件参数有关，由于振荡器使用中不可避免地会受到各种外界因数的影响，使得这些参数发生变化导致振荡频率不稳定。 4.4 调试中的问题 实验中振荡电路接通电源后，有时不起振，但有时在外界信号强烈触发下会起振，或者在波段振荡器中有时只在某一频段振荡，而在另一频段不振荡。经过讨论分析，知道这些现象无非是没有满足相位平衡条件或振幅平衡条件。如果在全波段内不振荡，首先要看相位平衡条件是否满足。此外，还要在振幅平衡条件所包含的各种因素中找原因，例如： 1、静态工作点选的太小。 2、电源电压过底，使振荡管放大倍数太小。 3、负载太重，振荡管与回路间耦合过紧，回路Q值太低。 5、反馈系数太小，不易满足振幅平衡条件。但反馈系数并非越大越好，应适当选取。 结束语 经过两个星期左右的课程设计，我深深的体会到将平时所学的理论知识，应用到实际中是一件十分困难的事情。然而经过努力和思考后，最终还是完成了设计任务，成功的喜悦是无法言喻的。在以往的学习和实验、实践中，大部分电路都是已给定的，而本次课题是通过自己所学，自行设计一个电路，给我的感触颇深。 在课程设计之前，我们通过各个渠道查找资料后分析验证，经过多次的修改和整理，作了如上的设计思路。虽然这次设计一开始是按照设计要求去完成的，但由于在实际操作中，出现了比较大的问题，导致以上的准备资料，在实际操作中都未能派上用场。在这次的课程设计过程中，我懂得了很多，课程设计不光是让我们去“设计”，更重要的是培养我们的能力！通过本次课程设计使我对通信电子线路又有了进一步的了解，增加了对所学知识的应用。 此外，在买元器件的过程中，懂得了各种元器件的型号命名方法及型号组成部分的符号及其意义、判断各种元器件质量判别方法、各种元器件的分类及一些应用，例如：利用色标法辨认电阻、电容的大小，用万用表测试二极管的好坏等。 总之，这次实验，使我受益匪浅，我从中吸取了很多经验教训，同时也学到了很多专业知识。感谢学校、老师给我这样的机会，我希望这样的设计以后还会有。 致谢 在此次课程设计中，我要向帮助我们的人们表达最诚挚的谢意。首先，我要感谢我们的指导老师，在此次设计时我们遇到了不少的困难和问题，但在老师的帮助指点下，我们最终克服了这些困难。其次，我还要感谢我们组的其他成员，如果没有她们，我是无法独立完成这次课程设计的，她们的工作做得很到位，经过我们共同的努力，最终才能完成任务。成功的喜悦需要与同伴一起分享。这是一个快乐的过程，这也是做课程设计的一个好处。感谢这次设计，我学会了很多。 参考文献 [1] 胡宴如. 高频电子线路【M】.北京：高等教育出版社，1993 [2] 谢自美. 电子线路设计·实验·测试【M】.武汉：华中科技大学出版社，2003 [3] 康华光. 电子技术基础【M】.高等教育出版社，1979 附录一 PCB图 附录二元件清单 附录三实物电路板以及输出波形 摘要 振荡器的种类很多，适用的范围也不相同，但它们的基本原理都是相同的，都由放大器和选频网络组成，都要满足起振，平衡和稳定条件。然后通过所学的高频知识进行初步设计，由于受实践条件的限制，在设计好后，我利用了模拟软件进行了仿真与分析。为了学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。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。 关键词：LC振荡回路；仿真；正弦波信号；Multisim软件； 目录 一、绪论 (1) 二、方案确定 (1) 2．1电感反馈式三端振荡器 (2) 2．2电容反馈式三端振荡器 (3) 2.3 振荡平衡条件一般表达式 (4) 2．4起振条件和稳幅原理 (4) 三、LC振荡器的基本工作原理 (4) 四、总电路设计和仿真分析 (5) 4.1软件简介 (5) 4.2 总电路设计 (7) 4.3 进行仿真 (8) 4.4 各个原件对电路的影响 (11) 五、心得体会 (12) 参考文献 (13) 附录 (14) 电路原理图 (14) 元器件清单 (14) 一、绪论 在本课程设计中，对LC正弦波振荡器的仿真分析。正弦波振荡器用来产生正弦交流信号的电路，它广泛应用于通信、电视、仪器仪表和测量等系统中。在通信方面，正弦波震荡器可以用来产生运载信息的载波和作为接收信号的变频或调解时所需要的本机振荡信号。医用电疗仪中，用高频加热。在课程设计中，学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。 我利用了仿真软件对电路进行了一写的仿真分析，得到了与理论值比较相近的结果，这表明电路的原理设计是比较成功的，本次课程设计也是比较成功的。 本课程设计中要求设计的正弦波振荡器能够输出稳定正弦波信号，本设计中所涉及的仿真电路是比较简单的。但通过仿真得到的结论在实际的类似电路中有很普遍的意义。 二、方案确定 通过对高频电子线路相关知识的学习，我们知道LC正弦波振荡器主要有电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器以及改进型电容反馈式振荡器（克拉波电路和西勒电路）等。其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。我们这里研究的主要是LC三端式振荡器。 河海大学计算机与信息学院高频电子电路课程实践报告西勒高频振荡器的制作 指导老师: 朱昌平、张秀平、殷明授课班号: 202601 姓名: 陈强 学号: 1062310211 我先通过上网寻找资料，找相关的原理图，再通过书本上的原理，进行一定的改进，电路除了采用两个将达的电容C3、C9以外，还把基本型的电容反馈线路集电极——基极支路改用LC并联回路再与C4串联，从而叫做西勒电路。 运用Multisim软件进行仿真，刚开始只出来8M左右的波形，后来我通过调节相应电容C5和电感L1的大小，提高了频率大小。最高可以达到22M左右，但同时导致的后果是电压幅值变小。再提高，就会出现波形失真。对于这个问题， 请教了老师与学长，到目前为止还没有解决。 对于电路图的绘制，由于我大一时就学习了Protel ，所以上手很快，仿照仿真图，把原理图规则清楚的画出来（见上图），对于西勒振荡器里面的一些元器件，都是很常见的，所以免去了自己画封装的步骤。然后转换成PCB ，通过排版，调整，设计，主要问题是对于贴片的处理，之前没有做过贴片的板子，所以问了学长如何处理，知道了这方面的知识。画板子的总体速度比较快。以上是最后得到的PCB 。 三．电路硬件制作与调试 元器件列表：LED、单排针、双排针、单插排、9V直流电源 贴片电阻：10K、47Ω、1K、4.7K、100K 电位器：503、102 贴片电容：103P、102P、104P、1PF、220PF、510PF 电解电容：47μF 三极管：9018NPN 电感：1μH定值电感、绕制电感 首先用油纸打印PCB，接着轧板子，打孔；然后对照着原理图和PCB焊接电路板。个人觉得最容易出错的一步是焊接贴片，电容贴片没有标注大小，特别容易错，所以一定要特别小心。由于我之前有过焊板子的经历，这一步骤相对比较顺利。 焊好板子后，就进行电路板的初步调试，用万用表依次测试板子的通断，排除虚短续断的出现，确保之后调试的成功。通过调试发现必须要把电位器102调成0Ω，即顺时针旋转调节集电极偏置电阻R20,听到有滑丝声（即电阻值为0Ω）时停止。然后就可以接通电源，进行下一步的调试——电压。插入1μH 电感，测集电极电压应该与电源电压大小相近，接着测试基极偏置电压，通过不断的调节发现，在电压值为5-6V左右时达到三极管9018的放大区工作点。所以需要旋转基极偏置电阻R2,调节基极偏置电压,用万用表测量,使其电压达到5-6V，这样，就可以用示波器测量输出端P21是否有高频振荡信号。 压控振荡器 一.基本原理 信号的频率取决于输入信号电压的大小，因此称为“压控振荡器”。其它影响压控振荡器输出信号的参数还VCO（Voltage ControlledOscillator）（压控振荡器）是指输出信号的频率随着输入信号幅度的变化而发生相应变化的设备，它的工作原理可以通过公式（5-1）来描述。 (5-1） 其中，u(t)表示输入信号，y(t)表示输出信号。由于输入信号的频率取决与输入信号的电压的变化，因此称为“压控振荡器”。其他影响压控振荡器输出信号 的参数还有信号的幅度A c ，振荡频率f c ，输入信号灵敏度k c ，以及初始相位。 压控振荡器的特性用输出角频率ω0与输入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表示。图中,uc为零时的角频率ω0,0称为自由振荡角频率；曲线在ω0,0处的斜率K0称为控制灵敏度。使振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。在通信或测量仪器中，输入控制电压是欲传输或欲测量的信号（调制信号）。人们通常把压控振荡器称为调频器，用以产生调频信号。在自动频率控制环路和锁相环环路中，输入控制电压是误差信号电压，压控振荡器是环路中的一个受控部件。 压控振荡器的类型有LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。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。 在MATLAB中压控振荡器有两种：离散时间压控振荡器和连续时间压控振荡器，这两种压控振荡器的差别在于，前者对输入信号采用离散方式进行积分，而后者则采用连续积分。本书主要讨论连续时间压控振荡器。 为了理解压控振荡器输出信号的频率与输入信号幅度之间的关系，对公式（5-1）进行变换，取输出信号的相角Δ为 对输出信号的相角Δ求微分，得到输出信号的角频率ω和频率f分别为： ω=2πf c+2πk c u(t) (5-3） (5-4） 从式(5-4)中可以清楚地看到，压控振荡器输出信号的频率f与输入信号幅度u(t)成正比。当输入信号u(t)等于0时，输出信号的频率f等于f c；当输入信号u(t)大于0时，输出信号的频率f高于f c；当输入信号u(t)小于0时，输出信号的频率f低于f c。这样，通过改变输入信号的幅度大小就可以准确地控制输出信号的频率。 二.程序及结果分析 定义一个锯齿波信号，频率是20HZ，幅度范围在0V和1V之间。现在用此信号 =20HZ,输入信号作为压控振荡器的输入控制信号，该压控振荡器的振荡频率f c 灵敏度，初始相位。使用MATLAB求得输出的压控振荡信号。MATLAB 程序如下： %MATLAB实现压控振荡器 clear all; clc; t0=0.15;%定义压控信号持续时间 ts=0.0001;%定义信号采样率 fc=50;%定义振荡频率 t=[0:ts:t0];%时间矢量 u0=20*t(1:length(t)/3);%定义压控信号（单周期） u=[u0,u0,u0,0];%定义压控信号（3个周期） Ac=1;%定义振幅 kc=0.1;%定义输入信号灵敏度 fi=0;%定义初始相位 %对压控信号进行积分 u_int(1)=0;%定义压控信号积分初值 for i=1:length(u)-1%进行离散积分 u_int(i+1)=u(i)+u_int(i); LC振荡器知识 1.什么是振荡?振荡器必须具备什么条件才能振荡? 答：如图1-28所示电路，开关S打到位置1时，电容C就被充电到电源电压，再将开关S从1切换到2的位置，使电容C与电感L并联起来，这时电容C 就向电感L放电。在C刚放电时，由于电感中的电流不能突变，因此放电电流从零开始，逐渐增大，而电容C的端电压逐渐减小。此时电容C中的电能逐渐变为电感 L中的磁能；当电容中的电荷放完，其端电压等于零时，这时电容不再放电，但由于电感中的电流不能突变，因此，电流并不会突然消失，而是按照原来的方向继续 流动，电感L反过来向电容C充电，电容两端重新出现电荷，但此时电容两端的电压极性与原来电容两端电压极性相反。在L向C反向充电的过程中，电感L的电流 逐渐减小，电容C上的电压逐渐增大，使电感中的磁能又变成电容中的电能。 当电容的端电压达到最大值时，C又向L充电，其过程与前述相同，只是放电电流方向相反。就这样电能和磁能反复地相互转换，我们把这种现象称为振荡。 振荡器实质是一种满足自激振荡条件的反馈放大器，它可以产生正弦波信号或非正弦波信号。能产生正弦波信号的振荡器称为正弦波振荡器，其电路称为正弦 波振荡电路。正弦波振荡电路是一个满足自激振荡条件的正反馈放大电路，有时也称为反馈振荡电路。正弦波振荡器产生持续振荡有两个条件，其一为振幅平衡条件 (∣AF│=AF=1)；其二为相位平衡条件(φa+φf=2nπ，n=0，1，2，……)。这里设 式中，φa为基本放大电路输出信号与输入信号之间的相位差；φf为反馈信号与输出信号之问的相位差。 2．正弦波振荡电路由哪几部分组成?各部分有什么作用? 答：正弦波振荡电路由四部分组成，即放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节。 实验二：LC与晶体振荡器 一．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IEQ对振荡器振荡幅度和频率的影响。 4．熟悉LC谐振回路的电容变化对振荡器振荡频率的影响。 二．实验预习要求 1．做本实验时应具备的知识点： * 三点式LC振荡器 * 克拉泼电路 * 静态工作点值对振荡器工作的影响 2．做本实验时所用到的仪器： * LC与晶体振荡模块实验板 * 双踪示波器 * 频率计 * 万用表 三．实验电路原理 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．C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 以实验采用的改进型电容三点振荡电路（西勃电路）为例 （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，如实验电路图１２－１所示。 高频电子线路课程设计报告设计题目：高频正弦信号发生器 2015年 1月 6 日 目录 一、设计任务与要求 (1) 二、设计方案 (1) 2.1电感反馈式三端振荡器 (2) 2.2电容反馈式三端振荡器 (2) 2.3克拉波电路振荡器 (6) 三、设计内容 (8) 3.1LC振荡器的基本工作原理 (8) 3.2克拉泼电路原理图 (9) 3.2.1振荡原理 (9) 3.3克拉泼振荡器仿真 (10) 3.4.1软件简介 (10) 3.4.2进行仿真 (10) 3.4.3电容参数改变对波形的影响 (11) 四、总结 (17) 五、主要参考文献 (18) 六、附录.................................................................................... .. (18) 一、设计任务与要求 为了熟悉《高频电子线路》课程中所学到的知识，在本课程设计中，我和队友（石鹏涛、甘文鹏）对LC正弦波振荡器进行了分析和研究。通过对几种常见的振荡器（电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器、改进型电容反馈式振荡器）进行分析论证，我们最终选择了克拉泼振荡器。 在本次课程设计中，设计要求产生10～20Mhz的振荡频率。振荡器的种类很多，适用的范围也不相同，但它们的基本原理都是相同的，都由放大器和选频网络组成，都要满足起振，平衡和稳定条件。然后通过所学的高频知识进行初步设计，由于受实践条件的限制，在设计好后，我利用了模拟软件进行了仿真与分析。为了学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我们选用的仿真软件是Multisim11.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。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。 最后我们利用了仿真软件对电路进行了一写的仿真分析，如改变电容的参数，分析对电路产生的影响等，再考虑输出频率和振幅的稳定性，得到了与理论值比较相近的结果，这表明电路的原理设计是比较成功的，本次课程设计也是比较成功的。 二：设计方案 通过学习高频电子线路的相关知识，我们知道LC正弦波振荡器主要有电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器以及改进型电容反馈式振荡器（克拉波电路）等。通过老师所讲和查阅相关资料可知，克拉泼振荡电路具有该电路频率稳定性非常高，振幅稳定，适合做波段振荡器等优点。所以在本设计中拟采用改进型电容反馈式--克拉泼电路振荡器。 下面对几种振荡器进行分析论证： 2.1电感反馈式三端振荡器 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 摘要 振荡器（英文：oscillator）是用来产生重复电子讯号（通常是正弦波或方波）的电子元件，能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出的电子电路或装置。其构成的电路叫振荡电路。其中，LC振荡器因其使用方便和灵活性大而得到广泛的应用。因此，了解LC振荡器电路的特性显得尤为重要。本次实验将讨论各个LC振荡电路各元件与反馈系数|F|、角频率w之间的关系。 关键词：LC振荡；MATLAB；反馈系数；频率 Abstract The oscillator is used to generate repeat electronic signal (usually a sine wave or square wave) of electronic components, can the DC conversion to electronic circuit or device with a certain frequency AC signal output. Constitute a circuit called the oscillation circuit. Among them, the LC oscillator because of its convenience and flexibility and has been widely applied. Therefore, to understand the characteristics of LC oscillator circuit is very important. This study will discuss the relationship between the various LC oscillation circuit components and feedback coefficient |F|, frequency . Keywords: LC oscillation; MATLAB; frequency feedback coefficient; 高频课设实验报告 实验项目电容三点式LC振荡器的设计与制作系别 专业 班级/学号 学生姓名 实验日期 成绩 指导教师 电容三点式 LC 振荡器的设计与制作 一、实验目的 1．了解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 振荡电路的实验原理。 3．掌握静态工作点、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．了解负载变化对振荡器振荡幅度的影响。 二、实验电路实验原理 1.概述 2．L C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：△f0／f0来表示（f0为所选择的测试频率：△f0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1-1 所示。 （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。当振荡器稳定工作时，振荡管工作在非线性 状态，通常是依靠晶体管本身的非线性实现稳幅。若选择晶体管进入饱和区来实现稳幅，则将使振荡回路的等效 Q 值降低，输出波形变差，频率稳定度降低。因此，一般在小功率振荡器中总是使静态工作点远离饱和区靠近截止区。 （2）振荡频率 f 的计算 式中 CT为 C1、C2和 C3的串联值，因 C1（300p）>>C3（75p），C2（1000P）>> C3（75p），故 CT≈C3，所以，振荡频率主要由 L、C 和 C3 决定。 （3）反馈系数F的选择 反馈系数 F不宜过大或过小，一般经验数据 F≈0.1～0.5，本实验取F=0.3 5.克拉波和西勒振荡电路 图 1-2 为串联改进型电容三点式振荡电路——克拉泼振荡电路。图1-3 为并联改进型电容三点式振荡电路——西勒振荡电路。 6.电容三点式 LC 振荡器电路 电容三点式LC振荡器电路如图1-4所示。图中1K01打到“S”位置（右侧）时，为改进型克拉泼振荡电路，打到“P”位置（左侧）时，为改进型西勒振荡电路。开关IS03控制回路电容的变化。调整1W01可改变振荡器三极管的电源电压。1Q02为射极跟随器。1TP02为振荡器直流电压测量点。1W02用来改变输出幅度。 二、实验目的 高频实验报告 实验名称：LC正弦波振荡电路实验 姓名：童磊 学号：120401238 班级：电信 时间：2015．12 南京理工大学紫金学院电光系 一、 实验目的 1．进一步学习掌握正弦波振荡电路的相关理论。 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；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。 3．熟悉LC 振荡器频率稳定度，加深对LC 振荡器频率稳定度的理解。 二、实验基本原理与电路 1. LC 振荡电路的基本原理 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。 普通电容三点式振荡器的振荡频率不仅与谐振回路的LC 元件的值有关，而且还与晶体管的输入电容i C 以及输出电容o C 有关。当工作环境改变或更换管子时，振荡频率及其稳定性就要受到影响。为减小i C 、o C 的影响，提高振荡器的频率稳定度，提出了改进型电容三点式振荡电路——串联改进型克拉泼电路、并联改进型西勒电路，分别如图2-1和2-2所示。 串联改进型电容三点式振荡电路——克拉泼电路振荡频率为： 图2-1克拉泼振荡电路 C L C C L 图2-2西勒振荡电路 lc压控振荡器实验报告 篇一：实验2 振荡器实验 实验二振荡器 （A）三点式正弦波振荡器 一、实验目的 1. 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。 2. 通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。 3. 研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。 二、实验内容 1. 熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2. 进行LC振荡器波段工作研究。 3. 研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。 4. 测试LC振荡器的频率稳定度。 三、基本原理 图6-1 正弦波振荡器（4.5MHz） 【电路连接】将开关S2的1拨上2拨下， S1全部断开，由晶体管Q3和C13、C20、C10、CCI、L2构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI可用来改变振 荡频率。振荡频率可调范围为： ?3.9799?M??f0??? ? ?4.7079?M? CCI?25p CCI? 5p 调节电容CCI，使振荡器的频率约为4.5MHz 。振荡电路反馈系数: F= C1356 ??0.12 C20470 振荡器输出通过耦合电容C3（10P）加到由Q2组成的射极跟随器的输入端，因C3容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。射随器输出信号Q1调谐放大，再经变压器耦合从J1输出。 四、实验步骤 根据图6-1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。 1. 调整静态工作点，观察振荡情况。 1）将开关S2全拨下，S1全拨下，使振荡电路停振 调节上偏置电位器RA1，用数字万用表测量R10两端的静态直流电压UEQ(即测量振荡管的发射极对地电压UEQ)，使其为5.0V(或稍小，以振荡信号不失真为准)，这时表明振荡管的静态工作点电流IEQ=5.0mA（即调节W1使 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。 简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点 LC振荡电路，顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。常见的LC振荡电路有好多种，比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式，它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比，如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话，就必须提高其振荡频率，而且还必须是电路具备开放的形式。 LC振荡电路之所以有振荡，是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性，使得电磁这两种能量在交替转化，简而言之，由于电能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振荡。当然，这只是一个理想情况，现实中，所有的电子元件都有一些损耗，能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部，导致能量不断减小。所以LC 振荡电路必须要有放大元件，这个放大元件可以是三极管，也可以是集成运放或者其他的东西。有了这个放大元件，这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大，从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。 开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。 LC振荡电路物理模型的满足条件 ①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线)，从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。 ②电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。 ③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。 能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。 充电完毕(放电开始)：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。 放电完毕(充电开始)：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。 充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。 放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。 在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的 讲义不要带出本实验室，以便后来者使用电容反馈LC振荡器实验内容及步骤 1、静态工作点的设置 实验电路如图所示。实验步骤： 1、接好地线与12V电源线，此时电路没有振荡。 2、用万用表测量三极管发射极对地电压V E。由于R2为1.5k，所以只要V E=3V， 则I EQ=2mA。 2、了解振荡频率与谐振回路参数的关系 由公式 f L或C t变化时，振荡频率将随之变化。 1、接好地线与12V电源线，此时电路没有振荡。设置I EQ=2mA， 2、将C点接C3，A点接C6，D点接R5，B点分别接C8，C9，C10，测量三种情 况下振荡频率f和输出正弦波的峰-峰值V p-p，并将测量数据填入下表。 3、计算频率的理论值并与测量值比较。 3、了解幅度（峰-峰值Vp-p ）与I EQ 的关系 实验步骤： 1、D 接R 5，C 接C 2，A 接C 6， 2、设置静态电流I EQ =0.8mA 。 3、B 接C 10，并测量振荡频率f 和峰-峰值V p-p 。 4、以I EQ 为横坐标，V p-p 为纵坐标，画出峰峰值与静态工作点电流之间的关系，注意分析振荡幅度和频率与I EQ 的关系。并与理论进行比较。 对于其他的I EQ 值，重复上述1~3步骤，并填写下面的表4-4格。 4、测量反馈系数与幅度的关系 实验步骤： 1、静态电流I EQ 设置为2mA 。 2、D 接R 5，C 接C 2，B 接C 9，A 接C 5。 3、测量峰峰值。 4、计算反馈系数C C F 上 下 ，比较反馈系数与峰峰值（幅度）的关系。 对于A 分别接C 6，C 7的情况，重复上述2、3两个步骤，将所得数据填写下表。 5、测量Q 值对振荡频率稳定性的影响 谐振回路的Q 值与回路的电阻有关，改变与电感并联的电阻阻值就可以改变谐振回路的Q 值。 实验步骤： 1、设置I EQ =2mA 。 2、A 接C 5，C 接C 2，B 接C 10，D 分别接R 5，R 6，R 7，观察振荡器是否振荡，如果振荡，测量其频率。填写下面的表格。 实验2 正弦波振荡器（LC振荡器和晶体振荡器） 一．实验目的 1.掌握电容三点式LC振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件的功能； 2.掌握LC振荡器幅频特性的测量方法； 3.熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响； 4.了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响，感受晶体振荡器频率稳定度高的特点。二．实验内容 1.用示波器观察LC振荡器和晶体振荡器输出波形，测量振荡器输出电压峰-峰值，并以频率计测量振荡频率； 2.测量LC振荡器的幅频特性； 3.测量电源电压变化对振荡器的影响； 4.观察并测量静态工作点变化对晶体振荡器工作的影响。 三．实验步骤 1.实验准备 插装好LC振荡器和晶体振荡器模块，接通实验箱电源，按下模块上电源开关，此时模块上电源指示灯点亮。 2.LC 振荡实验（为防止晶体振荡器对LC振荡器的影响，应使晶振停振，即将3W03顺时针调到底。） （1）西勒振荡电路幅频特性的测量 3K01拨至LC振荡器，示波器接3TP02，频率计接振荡器输出口3P02。调整电位器3W02，使输出最大。开关3K05拨至“P”，此时振荡电路为西勒电路。四位拨动开关3SW01分别控制3C06（10P）、3C07（50P）、3C08（100P）、3C09（200P）是否接入电路，开关往上拨为接通，往下拨为断开。四个开关接通的不同组合，可以控制电容的变化。例如开关“1”、“2”往上拨，其接入电路的电容为10P+50P=60P。按照表2-1电容的变化测出与电容相对应的振荡频率和输出电压（峰-峰值V P-P），并将测量结果记于表中。 表2-1 根据所测数据，分析振荡频率与电容变化有何关系，输出幅度与振荡频率有何关系，并 LC压控振荡器课程设计（含程序）武汉理工大学《学科基础课群课设》 摘要 本设计是一个功能完善,性能优良的高频VCO(Voltage Control Oscillation)。主 振器由分立元件组成。电压对频率的控制是通过变容二极管来实现的。即通过改变变容 二极管的反向压降，从而改变变容二极管的结电容，继而改变振荡频率。系统的输出频 ,3率范围为10MHz—40MHz。频率稳定度在以上。设计以单片机为控制核心，实现频10 率和电压值的实时测量及显示并控制频率步进，步进有粗调和细调的功能。粗调可实现 较大步进值调节，是调可实现较小步进值调节。该功能使得频率的准确定位十分方便。 本电路在调频部分为提高输出频率精度，采用单片机控制主振器参数，根据产生不同的 频率范围控制不同的主振器参数而达到提高精度和稳定度的目的。为了高频信号的良好 传输，本设计的部分电路板采用了人工刻板使得本设计更加特色鲜明，性能优良。 关键字:VCO 单片机变容二极管 ADC0804 Abstract This design is a high frequency VCO with comprehensive and perfect function. The main vibrator is made up of several separable components. Voltage control on the frequency is realized by way of varicap diode. That, changing the reverse voltage of diode can adjust the frequency. The frequency of the apparatus can output from 10MHz to 40MHz, and its I 武汉理工大学《学科基础课群课设》 ,3frequency stability can reach .This design uses a single-chip as control core to measure 10 and display the frequency and voltage and regulate frequency. The frequency adjustment includes two procedures -approximate adjusting and slight adjusting, The slight adjusting can realize the precise frequency output. In order to change the precision of frequency to output, the circuit control the main vibrator with a single-chip. In order go gain what we to. we can change the different parameters of the main vibrator. In addition, Some part of the design wield arterial pattern plate. It nape the circuit mare perfect. Key words: VCO MCU DIODE ADC0804 目录 1. 系统设计 (1) 1.1 设计要求 (1) LC正弦波振荡电路详解 LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的，只是选频网络采用LC电路。在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。 一、LC谐振回路的频率特性 LC正弦波振荡电路中的选频网络采用LC并联网络，如图所示。图(a)为理想电路，无损耗，谐振频率为 （推导过程如下） 公式推导过程： 电路导纳为 令式中虚部为零，就可求出谐振角频率 式中Q为品质因数 当Q>>1时，，所以谐振频率 将上式代入，得出 当f=f0时，电抗 当Q>>1时，，代入，整理可得 在信号频率较低时，电容的容抗() 很大，网络呈感性；在信号频率较高时，电感的 感抗()很大，网络呈容性；只有当f=f0时， 网络才呈纯阻性，且阻抗最大。这时电路产生电 流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的 磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。 实际的LC并联网络总是有损耗的，各种损耗等 效成电阻R，如图(b)所示。电路的导纳为 回路的品质因数 （推导过程如下）公式推导过程： 电路导纳为 令式中虚部为零，就可求出谐振角频率 式中Q为品质因数 当Q>>1时，，所以谐振频率 将上式代入，得出 当f=f0时，电抗 当Q>>1时，，代入，整理可得 上式表明，选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数值愈大，品质因数愈大，将使得选频特性愈好。 当f=f0时，电抗 （推导过程如下） 公式推导过程： 电路导纳为 令式中虚部为零，就可求出谐振角频率 实验三电容三点式LC 振荡器 」、实验目的 1、 掌握电容三点式LC 振荡电路的实验原理； 2、 了解静态工作点、耦合电容、反馈系数、品质因数 Q 值对振荡器振荡幅度 和频率的影响； 3、 了解负载变化对振荡器振荡幅度的影响。 二、实验原理 1、电路与工作原理 (1) 图3-2克拉泼振荡电路中，串联电容 C1、C2和C 构成总电容。因为 C1( 300p) >>C( 75p), C2( 1000P >>C ( 75p),故总电容约等于 C, 所以振荡频率主要由L 和C 决定。 (2) 图3-3西勒振荡电路中，电容C1、C2和C3的串联值后与电容C 相并。 因为 C1(300p)>>C3(75p)，C2 ( 1000P)>>(75p)，故总电容约等 于C+C3所以振荡频率主要由L 、C 和C3决定。 (3) 反馈系数F=F1: F2，反馈系数F 不宜过大或过小，一般经验数据 F~ 0.1?0.5， 本实验取0.3 2、实验电路 如图3-4所示，1K01打到“串S ”位置时，为改进型克拉泼振荡电路，打到 图3-2克拉泼振荡电路 图3-3西勒振荡电路 “并P”位置时，为改进型西勒振荡电路。开关1S03控制回路电容的变化；调 整1W01可改变振荡器三极管的电源电压；1Q02为射极跟随器；1TP02为振荡器直流电压测量点，1W02用来改变输出幅度。 |{iM3 三、实验内容 1测量“并P”西勒振荡电路幅频特性； 2、测量“串S”克拉泼振荡电路幅频特性； 3、测量波段覆盖系数。 四、实验步骤 （一）模块上电 将LC振荡器模块③接通电源，即可开始实验。 （二）测量振荡电路的幅频特性 1、西勒振荡电路幅频特性的测量LC正弦波振荡电路的仿真分析
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