說明：設計的振盪器採用輸出波形好，頻率穩定度高的具有波段切換功能的改進型電容三點式振盪電路。在每乙個波段內，頻率的調節是通過改變壓控振盪器的變容二極體的直流反壓實現的。
採用鎖相環頻率合成電路，以進一步提高輸出頻率的穩定度。為了提高輸出功率和效率，功率放大器設計在丙類臨界狀態。微控制器的任務是進行峰-峰值顯示和頻率顯示。
lc振盪器製作方案：
方案一、採用互感耦合振盪器形式。調基電路振盪頻率在較寬的範圍改變時，振幅比較穩定。調發電路只能解決起始振盪條件和振盪頻率的問題，不能決定振幅的大小。
調集電路在高頻輸出方面比其它兩種電路穩定，幅度較大諧波成分較小。互感耦合振盪器在調整反饋（改變耦合係數）時，基本上不影響振盪頻率。但由於分布電容的存在，在頻率較高時，難於做出穩定性高的變壓器，而且靈活性較差。
方案二、採用電感三點式振盪。由於兩個電感之間有互感存在，所以很容易起振。另外，改變諧振迴路的電容，可方便地調節振盪頻率，由於反饋訊號取自電感兩端壓降，而電感對高次諧波呈現高阻抗，故不能抑制高次諧波的反饋，因此振盪器輸出訊號中的高次諧波成分較大，訊號波形較差。
方案三、採用電容三點式振盪器。電容三點式振電路的基極和發射極之間接有電容 ，反饋訊號取自電容兩端，它對諧波的阻抗很小，諧波電壓小，因而使集電路電流中的諧波分量和迴路的諧波電壓都較小。反饋訊號取自電容兩端，由於電容對高次諧波呈現較小的容抗，因而反饋訊號中高次諧波分量小，故振盪輸出波形好。
考慮到本設計中要求頻帶較寬，輸出波形良好，擬選擇方案三。
2、調諧方案
方案一、手動調諧。通過手動調節雙聯電容來改變輸入迴路的諧振和本振頻率，或調節精密電位器產生一定的偏壓從而改變變容二極體的結電容，使諧振頻率發生變化。其優點是調諧簡單，可以根據實際情況進行精細調節；缺點是難以實現一些智慧型功能，而且由於頻率的穩定度取決於lc振盪，而lc振盪的頻率穩定度較低，導致本振頻率漂移嚴重，效能不夠穩定。
方案二、電壓合成調諧。用d/a轉換或數字電位器產生一定的電壓改變電晶體或變容二極體的結電容，從而改變振盪頻率。由於d/a轉換器和數字電位器的位數一般較低，所以難以得到精細的控制電壓，再加上變容二極體的非線性，使得控制電壓與諧振頻率之間一般是非線性的關係，從而使控制電壓的產生和載頻的確定都很困難，並且穩定度不好。
方案三、鎖相環頻率合成方式。該方案的顯著優點是頻率穩定度高，與電晶體振盪器的穩定度相同，可達10-6以上，當壓控振盪器引數發生變化時，可自動跟蹤捕捉，使頻率重新穩定。如果採用小數分頻（如用相位累加脈衝吞除技術），可以在好的環路效能下實現微小的頻率步進，獲得高穩定度的頻率訊號。
權衡之後，我們採用了方案三。
3、測量顯示電路
方案一、採用純硬體電路來實現。無論是峰-峰值顯示，還是頻率顯示，其電路都比較複雜，除錯困難，而且電路功能的可修改性和可擴充性都比較差，不易滿足題目中的要求。
方案二、軟硬體結合來實現。
對於峰-峰值顯示，可以直接用a/d轉換器取樣峰值檢波電路輸出的電壓值，再經微控制器計算處理後進行顯示。
對於頻率顯示，通常採用兩種方案：
① 利用壓控制振盪器輸出電壓與頻率的線性關係，做成資料表，並存入儲存器中，再通過軟體程式設計進行查表並顯示。
② 利用硬體電路對輸出的正弦訊號進行頻率取樣，再由微控制器進行計數並顯示。
方案二的特點：電路功能的可修改性和可擴充性都比較好，但軟體設計工作量較大；
綜合考慮各種因素，擬採用方案二，其中，頻率顯示擬採用微控制器查表的方法。
二、系統設計
1、總體設計
（1）系統框圖
2、各模組設計及計算
（1）正弦波振盪電路的設計與計算
為了提高輸出波形的穩定性並展寬帶率範圍，我們實際採用的是改進型的電容三點式振盪電路——西勒振盪電路。我們選用小功率高頻管3dg4e，其ft=200兆赫，選hfe=50至100左右的管子。
電路工作於臨界狀態時，集電極電流2.4ma
0.2=0.2×12=2.4v
故可計算出射極電阻值1kω
我們取下偏置電阻=9×1000=9kω（實際為9.1 kω）
那麼上偏電阻26.1 kω
取耦合電容0.047μf，
諧振時c =100pf，電感可按下列經驗公式計算
得0.4μh
集電極電路中扼流圈的電感值應遠大於電感l之值，這裡選用1毫亨的扼流圈。
取反饋係數f=1，則c6 = c7=（1+f）c =（1+1）×100 = 200pf
由於本題目要求振盪器的輸出頻率為15mhz~35mhz，並且頻率變化範圍要達到20mhz，如果用普通lc型壓控振盪器（vco）在滿足相位雜訊以及輸出幅度平穩壓控曲線非線性較小的情況下，覆蓋只能做到10mhz的量級，難以再展寬，這是因為寬覆蓋與低相位、雜訊等要求均存在矛盾。為了解決這一矛盾，我們採用波段開關轉換的辦法，以實現頻率覆蓋20mhz的要求。
變容二極體是一種頻率變化範圍較大的二極體，當變容二極體上反向偏壓越大，結電容越小，反之亦然。由於結電容是隨反向偏壓變化的，因此它相當於可變電容器。它的主要優點是能夠獲得較大的頻移，線路簡單，並且幾乎不需要用調製功率。
當諧振從最高fmax變化到最低值fmin時，諧振迴路頻率覆蓋係數按上圖中調諧迴路覆蓋係數可寫為
接題目要求，fmax=35mhz，fmin=15mhz，所需要的變容二極體覆蓋係數為=5.4
我們選用的變容二極體覆蓋係數為 ，超過要求值。
（2）功率放大器
由於採用甲類、乙類、甲乙類放大器達不到題目的要求，在這裡為了獲得一定的不失真的輸出功率，並工作在大訊號狀態下，我們採用丙類放大器。（如圖
電源電壓vcc = +12v,電晶體3dg12的主要引數為=700mw, =300ma，管子的飽和壓降≤0.6 v,≥30,≥150mhz,≥ 6db，
主要技術指標：輸出功率≥100mw ,工作頻率= 30mhz,效率≥50%,負載=50ω。
①確定放大器的工作狀態
為了獲得較高的效率和最大的輸出功率，選取丙類放大器的工作狀態為臨界狀態，，諧振迴路的最佳負載電阻為
650ω
集電極基波電流振幅為
17.54ma
集電極的電流脈衝的最大值
44.86 ma
直流分量為
9.78 ma
直流功率
117.36mw
功率放大器的總效率為85%
②計算諧振迴路及耦合迴路的引數
輸出變壓器線圈匝數比為 （取n3 = 2,n2 = 6）集電極併聯諧振迴路c=15pf，迴路電感為
2 h，得出n4 = 8，取ql= 2，n1 = n4- n2 =8 –6 =2，
③基極偏置電路
當加入後，,取10ω，則-0.1v,
由於，則0.6v, 1.4v
取ce=0.01μf, zl1 =47÷5 = 10μf, c4 =0.01μf, c5=0.
01μf, l1=0.48μh.為了觀察功率放大器的負載特性，將rl取6個值，rl1=30ω rl2 =47ω rl3 =51ω rl4 =56ω rl5 =62ω rl6=75ω，迴路電容c=c2 +c3 =15 pf, 則c3 = 5.
6pf, c2 = 10 pf
（3）壓控振盪器（vco）
壓控振盪器是在振盪電路中採用壓控元件作為頻率控制器件，壓控元件採用變容二極體，它的電容量受到輸入電壓的控制。變化時，即引起振盪管頻率的變化。壓控振盪器是一種是一種電壓—頻率變換器，它的特性可以用瞬時振盪頻率與控制電壓之間的曲線來表示，如圖所示，圖上的中心點頻率是在沒有外加控制電壓的固有振盪頻率，在一定範圍內，與之間是線性關係，**性範圍內，這一線性曲線可用下列方程表示：
式中，kv是特性曲線的斜率，也是vco的增益或靈敏度，
它表示單位控制電壓所引起的振角頻率變化的大小。
在鎖相環電路中，vco的輸出對鑑相器起作用的是它的
瞬時相位。
這個瞬時相位可由下式表示
壓控蕩器相當於乙個積分器，也可稱為環路中的固有積分環節。
（4）自動增益控制電路
當輸入訊號電壓變化很大時，保持接收機輸出電壓幾乎不變。具體地說，當輸入訊號很弱時，接收的增益大，自動增益電路不起作用，而當輸入訊號很強時，接收的增益控制電路進行控制，使增益減小。這樣當訊號場強變化時，輸出端的電壓或功率幾乎不變。
（5）鎖相頻率合成電路
鎖相頻率合成單元是提高輸出頻率穩定性的關鍵部分。目前市場上的頻率合成器積體電路很多，我們選用摩托羅拉公司的mc145151。該晶元是一塊14位並行的碼輸入單模、單片鎖相環頻率合成器，片內含有參考振盪器，參考分頻器，鑑相器，可程式設計分頻器等部件，最大可變分頻比為16383，最高工作頻率能夠滿足系統的設計要求。
據題目要求和方案設計，參考頻率fr 設為80khz，最小最大分頻比按輸出頻率f0在14mhz~38mhz這個範圍來確定，可採用直接分頻方式，環路的可程式設計分頻器的分頻比n由下式計算得：n= f0 / fr
計算得最小分頻比nmin = 175 ,最大分頻比nmax = 475
在鎖相環路中，環路濾波器的設計是十分重要的。本系統採用無源比例積分濾波器，其結構簡單，效能穩定，除錯方便。各個引數的計算如下：
平均分頻比 n = ( nmin+nmax ) / 2=325
鑑相器靈敏度 k d = vcc/4π（vcc = 5 v）
壓控靈敏度 kvco=2πδf0 /δv c
環路自然諧振角頻率
環路阻尼係數
取ζ= 0.707,c1 = 0.1uf，根據上兩式得r1 = 3kω，r2 = 1.
5kω為了使環路工作在最佳工作狀態，在電路除錯時根據需要對r1、r2、和c1值作適當的調整。
（6）穩定輸出實現方案
為了提高系統的穩定度，採用高穩定度直流穩壓電源減小電源電壓的變化，並在負載和振盪器之間加了一級射極跟隨器作為緩衝可減小負載的變化。
a、提高諧振迴路的標準性
採用引數穩定的迴路電感器和電容器，採用溫度補償法，在諧振迴路中選用合適的具有不同溫度係數的電感和電容，從而使因溫度變化引起的電感和電容值的變化互相抵消，使迴路諧振頻率的變化減小。
電容反饋LC振盪器實驗預習報告
學號 200800180009 姓名曹廣昊實驗台號 一 實驗目的 1 學會數字頻率計的使用方法 2 掌握常用正弦波振盪器的工作原理及其特點 3 掌握正弦波振盪器的基本設計 分析和測試方法 4 研究反饋係數 靜態工作點 負載變化對振盪器的起振條件 振盪幅度和振盪頻率的影響，從而理解正弦波振盪器的基本效...
555振盪器工作原理
原理1 555定時器內部結構 555定時器是一種模擬電路和數位電路相結合的中規模積體電路,其內部結構如圖 a 及管腳排列如圖 b 所示。它由分壓器 比較器 基本r s觸發器和放電三極體等部分組成。分壓器由三個5的等值電阻串聯而成。分壓器為比較器 提供參考電壓，比較器的參考電壓為，加在同相輸入端，比較...
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