12M晶体振荡器课程设计.docx

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1、 晶体管振荡器设计第一章 振荡器的概述第一节 振荡器的定义在高频电子线路中，除了要有对各种电信号进展放大的电子线路外， 还需要有在没有鼓励信号的状况下产生周期性振荡信号的电子线路，这种电子线路就是振荡器。振荡器是一种能量转换器，它不需要外部鼓励就能自动地将直流电源共给的功率转换为制定频率和振幅的沟通信号功率输出，但凡能完成这一功能的装置都可以作为振荡器。振荡器一般由晶体管等有源器件和某种具有选频力量的无源网络组成。振荡器的种类很多，依据工作原理可分为反响型振荡器和负阻型振荡器，依据所产生的波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器；依据选频网络可分为 LC 振荡器晶体振荡器RC 振荡器等。本次设计

2、主要是探讨晶体振荡器的设计。其次节 振荡器的根本原理一振荡具备条件构成一个振荡器必需具备以下三个条件：一. 一套振荡回路，包含两个两个以上储能元件。二. 一个能量来源，可以补充有振荡回路电阻所产生的能量损失。在晶体管振荡其中，这能源就是直流电源 Vcc.(三).一个掌握设备，可以使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失，以维持等幅振荡。一个振荡器的无需外加鼓励就能产生特定波形的沟通输出信号，这种振荡电路称为自激振荡器。自激振荡器产生的波形可能是正弦波，也可能是非正弦波。其中正弦波自激振荡器在播送通讯、自动掌握、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、

3、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、自动掌握及计算机设备中。10二 振荡产生条件假设振荡器中要维持等幅的自激振荡，根本放大器输入端的反响信号必需和原输人信号幅度必需相等，同时相位也应一样。AF=1 就是产生自激振荡时 A、F 应满足的根本数学条件。其中 A 和 F 是频率的函数，一般也可以表示为复数形式。复数乘积 AF=1 的涵义就是振荡器电路的环路放大倍数等于 l ,同时复数的相位值等于 2n，其中 n=0,士 1, 士 2， 士 3，。总之，产生自激振荡既要满足幅度条件，也要满足相位条件。假设 AFfs 时，L-C-R 支路呈感性，与 Co 产生并联谐振。由于 CoC

4、，故 fPfS.图六 外接可调电容在实际应用中，通常串入一个用于校正振荡频率的小电容CS，如图六所示，图电路的电抗为 X”，则令上式中的分子为零得串联谐振：CS 一般承受微调电容，使fs”在 fs 和 fP 之间的一个狭窄的范围内调整。将上式开放成幂级数的形式，并考虑到 CC，所以振荡频率的相对变化量很小。第三章 12MHZ 石英晶体正弦波振荡器第一节 选择电路晶体振荡电路中，与一般 LC 振荡器的振荡原理一样，只是把晶体置于反响网络的振荡电路之中，作为一感性元件，与其他回路元件一起依据三端电路的根本准则组成三端振荡器。依据实际常用的两种类型， 电感三点式和电容三点式。常用电路简洁构造如图七和

5、图八所示。由于石英晶体存在感性和容性之分，且在感性荣性之间有一条极陡峭的感抗曲线，而振荡器又被限定在此频率范围内工作。该电抗曲线对频率有极大的变化速度，亦即石英晶体在这频率范围内具有极陡峭的相频特性曲线。所以他具有很高的稳频力量，或者说具有很高的电感补偿力量。因此选用 c-b 型并联电路进展制作。图七 c-b 型电路图八b-e 型电路其次节 电路设计 主要技术指标：振荡频率： 。=12MHz 振荡波形：正弦波电源电压：+12V二 设计说明本试验所选择的电路为 CB 型并联电路，如下面图九所示：图九 12MHZ 并联型石英晶体振荡器及沟通等效电路三 选择晶体管和石英晶体。8 p r ( b b

6、” ) C ( b ” c )依据设计要求，按公式 max= (210) =24120MHzTH选择高频管 3DG6C 型晶体管作为振荡管。查手册其参数如下：T=250MHz；40，取 =50；NPN 型通用；额压：20V；Icm=20mA；Po= 0.1W； / =5 MHz。T石英谐振器可选用 HC-49S 系列，其性能参数为：标称频率 。=12 MHz；工作温度：-40+85；25时频率偏差：士 310-6 士 3010-6；串联谐振电阻：60 W ；负载电容：C =10PF,鼓励L功率：0.010.1mW。四 确定静态 Q 点及各元件值依据手册查的：选取 3DG6C 的静态特性曲线工作

7、点为： IE=2mA, Uce=0.6Vcc=0.612=7.2V；取 Uc=0.8Vcc=0.812=9.6V；Ue=0.2Vcc=0.212=2.4V则有 Rc=Vcc-Uc/ I =12-9.6/0.002=1.2K WERe= Ue/ I =2.4/0.002=1.2 K WE取 RB2=5Re=6 K WRB1=Vcc-Ue/UeRB2=24 K W依据实际的标称电阻值，取 Rc、Re、RB1、RB2 取精度为 1%的金属膜电阻Rc= Re= 1.2K W ；RB1= 24 K W，RB2=6.2 K W ；五 求C1C2Ct 的电容值在计算时，由下式计算的值=26 / IE=650

8、 W b依据 C1C2=50/212106650 f 2 2r (b ” e ) w 2 R e 1 + f b 12001+( / )2= 4341.3(PF)2依据负载电容的定义，对于图九所示的电路可以得出CL=1/(1/C1,2)+1/Ct式中，C1，2 为 C1 与C2 相串联的电容值，由上式可得LC1,2= Ct CL/ Ct- C容值，则假设取 Ct=30pF一般 Ct 应略大于负载电C1,2= Ct CL/ Ct- CL=3010/30-10=15 pF由反响系数 F=C1/C2 和 C1,2=C1C2/C1-C2 两式联立解，并取 F=1/2则 C1=C1,2(1+F)=22.

9、5 pF C2=C1,2(1+1/F)=45 pF依据电容量的标称值，取 C1、C2 为聚苯乙烯电容， C1=20pF, C2=40pF ，C1 C2=2040=800(PF)24341.3(PF)2可见该值远小于由 C1C2 乘机的极限值，故该电路满足起振条件。第四章 主要元器件清单元器件清单元件序号元件名称主要参数数量备注1RB124K12RB26K13Rc1.2K14Re1.2K15C120pF16C240pF17Cb0.01uF19Ce0.01uF110Ct100pF-VAR111L10uH112HC-49S。=12 MHz1133DG6CQ01参考文献：1、李银华电子线路设计指导北京航天航空大学出版社 2023年 6 月2、谢自美电子线路设计试验测试 华中科技大学出版社2023 年10 月3、张肃文年11 月4. 高吉利年 05 月5. 赵声衡/赵英05 月高频电子线路高频电子线路设计晶体振荡器高等教育出版社2023 电子工业出版社 2023 科学出版社 2023年