高频电子课程设计

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1、通信电路课程设计题目名称：晶体振荡器姓名：施会勇学号：0809121022班级：电子信息工程2班铜陵学院电气系11目录第一章课程设计任务书31.1设计任务31.2主要技术指标3第二章前言32.1设计目的32.2振荡的基本知识32.2.1振荡产生的原理32.2.2起振和稳幅42.2.3振荡器的频率稳定度5第三章晶体振荡器的设计53.1晶体振荡器的分类53.2晶体振荡器电路的类型及其工作原理63.2.1串联型谐振晶体振荡器63.2.2并联谐振型晶体振荡器73.2.3泛音晶体振荡器93.3确定工作点和回路参数93.3.1确定工作点93.3.2

2、回路参数的确定103.4提高振荡器的频率稳定度10第四章总结11附录1111第一章课程设计任务书1.1设计任务设计一个晶体振荡器1.2主要技术指标晶振频率为20MHZ，输出信号幅度>=5V（峰-峰值），可调第二章前言2.1设计目的通过设计晶体振荡器，了解石英晶体的结构和特性，提高动手能力，掌握晶体振荡器的设计方法以及设计思路。2.2振荡的基本知识2.2.1振荡产生的原理如果在放大器的输入端不加输入信号，输出端仍有一定的幅值和频率的输出信号，这种现象叫做自激振荡。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广

3、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。在振荡器中要维持等幅的自激振荡，基本放大器输入端的反馈信号必须和原输人信号幅度相等，同时相位也应相同。AF=1就是产生自激振荡时A、F应满足的基本数学条件。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2Nπ，其中N=0,士1,士2，…。总之，产生自激振荡既要满足幅度条件

4、，也要满足相位条件。假若AF<1,则Xf＜Xi，则振荡幅度越来越小，最终将导致振荡电路停振。这也从反面说明了，只有AF≥1，电路才能维持振荡。根据振荡条件，信号由图2.1中的输人端开始，沿环路绕行一周，必须保证其振幅与相位不变。一个振荡器必须同时满足这两个条件，才有可能产生自激振荡。11图2.1自激振荡器方框图2.2.1起振和稳幅i.起振过程在自激振荡器中，起始瞬间的输入电压Xì的产生原因有两种：一是在电路接通电源时取得。因为接通电源时，电路各处都存在瞬变过程，在输人端的瞬变电压即可作为起始输人电压；二是放大器中存在各种微小的电扰动和

5、噪声电压。这两种原因所取得的起始电压包含着极为丰富的各种频率分量）它们中总会有符合相位条件的某个频率成分，最终成为自激信号的最初来源。至于振幅条件更容易满足，由于开环放大倍数A是无穷大，很容易满足起振条件AF≥l的要求。为了保证电路在指定的频率上振荡起来，常常为这种自激振荡器安排一个谐振在指定频率上的选频回路，使电路更容易在指定的频率上满足产生自激振荡的条件。放大器获得起始瞬时榆入电压了Xì后，接着产生输出信号电压和正反馈电压，并且经过放大器的选频后，指定频率的输出电压幅度增大了，反馈电压的幅度也增大，经过电路的正反馈、放大、再反溃、

6、再放大的循环过程，使振荡电压由小到大逐渐建立起来。ii.振幅的稳定振荡器接通电源开始起振时，起始信号可能很弱。此时放大器工作在线性放大区，信号被放大，其振幅逐渐增加，反馈信号的振幅也随之增加。促使它们不断增大的因素是放大作用和正反馈。当振幅增大到某种程度后，由于二极管特性的非线性，晶体三极管工作范围将超出放大区．进人饱和区或截止区。放大器的放大倍数将显著下降，因而使输出信号振幅的增大程度变缓。另一方面，能量的损耗也会使输出信号振幅的增大程度变缓。因为振荡器所消耗的能量来自电源，故电路中所能取得的能量总是有限的。当振荡器输出信号的幅度加大

7、时，其电路各部分的能量消耗也加大了（包括负载的功率输出），由于能量的供给有限，使电路的输出振幅不可能无限增大。所以振荡器的振幅只能增大到某种程度，此后形成等幅振荡波形输出。112.2.1振荡器的频率稳定度反馈振荡器若满足起振、平衡，稳定三个条件，就能够产生等幅持续的振荡波形。当受到外界不稳定因素影响时，振荡器的相位或振荡频率可能发生些微变化，虽然能自动回到平衡状态，但振荡频率在平衡点附近随机变化这一现象却是不可避免的。为了衡量实际振荡频率f相对于标称振荡频率f0变化的程度，提出了频率稳定度这一性能指标。频率稳定度是将振荡器的实测数据代入

8、规定的公式中计算后得到的。根据测试时间的长短，将频率稳定度分成长期频稳度、短期频稳度和瞬时频稳度三种。测试时间分别为一天以上、一天以内、和一秒以内。时间划分并无严格的界限，它是按照引起频率不稳定的因素来区别