高频电子线路课程设计指导书

1、高频电子线路课程设计指导书赵海涛王必胜王立奎山东科技大学信息与电气工程学院目录第一章概述3 1.1何谓课程设计3 1.2课程设计的目的要求4 1.3课程设计的主要步骤4第二章线路板的组装与调试6 2.1元器件的识别与应用6 2.2焊接技术9 2.3调试技术9第三章高频电路课程设计14课题一小型等幅(调幅发射机的设计与制作14课题二高频信号发生器的设计与制作22附录:常用阻容元件性能与规格32第一章概述在高等学校课程设计是一个重要的教学环节,它与实验、生产实习、毕业设计构成实践性教学体系。由此规定了课程设计的三个性质:一是教学性,学生在教师指导下针对某一门课程学习工程设计;二是实践性,课程设计包

2、括电路设计、印刷板设计、电路的组装和调试等实践内容;三是群众性或主动性,课程设计以学生为主体,要求人人动手,教师只起引导作用,主要任务由学生独立完成,学生的主观能动性对课程设计的完成起决定性作用。学生较强的动手能力就是依靠实践性教学体系来培养的。1.1何谓课程设计所谓课程设计就是大型实验,是具有独立制作和调试的设计性实验,其基本属性体现在工程设计上。但课程设计毕竟不同于一般实验。首先是时间和规模不同,一般实验只有两学时,充其量为四学时;而课程设计一般为一两周。实验所要达到的目的较小。通常只是为了验证某一种理论、掌握某一种参数的测量方法、学习某一种仪器的使用方法等等;而课程没计则是涉及一门课程甚

3、至几门课程的综合运用,所以课程设计是大型的。其次,完成任务的独立性不同,一般实验学生采用教师事先安排好的实验板和仪器,实验指导书上详细地介绍了做什么和如何做,实验时还有教师现场指导,学生主要任务是搭接电路,用仪器观察现象和读取数据,因此实验是比较容易完成的;而课程设计不同,课程设计只给出所要设计的部件或整机的性能参数,由学生自己去设计电路、设计和制作印刷电路板,然后焊接和调试电路,以达到性能要求。课程设计和毕业设计性质非常接近,毕业设计是系统的工程设计实践,而课程设计则是工程设计实践的初步训练,它为毕业设计打下一定基础。课程设计与毕业设计在规模上和要求上,大小高低不同,但它们都属于工程设计,因

4、此工作步骤是类似的。1.2课程设计的目的要求1、课程设计的目的是帮助学生综合运用所学的理论知识,把一些单元电路有机地组合起来,组成小的系统,使学生建立系统的概念;并使学生巩固和加强已学理论知识。并掌握一般电子电路分析和设计的基本步骤。2、掌握常用元器件的检测、识别方法及常用电子仪器的正确使用方法。3、掌握印制板的制作流程以及电路板的安装、布线、焊接等基本技能。(1按规定的印刷线路的大小设计印制板图,并通过描图、腐蚀、钻孔等过程制作电路印制板。(2对要求的电路进行元器件的安装、焊接,要求安装整齐,焊点光滑,无虚焊、错焊。4、培养一定的独立分析问题、解决问题的能力。对设计中遇到的问题能通过独立思考

5、、查阅有关资料,寻找解决问题的途径;对调试中出现的故障,能通过独立分析,找到故障发生原因及排除办法。5、通过课程设计培养学生树立经济观点、全局观点,培养他们实事求是的科学态度和一丝不苟的严谨作风。1.3课程设计的主要步骤1、方案论证根据设计指标要求查阅资料,确定采用晶体管电路还是集成电路,采用模拟电路还是数字电路,或者采用它们的混合电路。分析比较这些电路的性能、繁易程度,再从性能、价格、实现难易等几方面进行方案论证。然后,确定电路方框图,并将总体指标分配给每个小框,即明确每个小框的性能要求。2、工程估算确定每一个小框的单元电路,计算单元电路以达到分部指标的要求,计算本级时要特别注意相邻级对本级

6、性能的影响,因此计算时要按一定的顺序进行。确定本级元器件的数据和型号。电路计算与元器件的确定这两步通常需要反复进行,按照经验选取某些数值的元器件,计算结果不一定符合分部指标要求;按指标要求计算出元器件值,却又不一定能找到这种规格的元器件,只得选取相近的元器件再行计算。这种反复计算和计算中容许的近似最能体现工程设计的特点。3、备料及设计制作非标准件电阻器、电容器、晶体管、集成电路、开关和接插件等是标准件,变压器、电感器、波段开关、设备外壳等既有标准件,也可能需要非标准件,非标准件市场上没有现货,需要订制或自制。印刷电路板是非标准件,必须订制或自行设计、制作。4、根据所设计方案组装电路并调试。在印

7、刷电路板上焊接电路,或在面包板上搭接电路,然后进行调试,使电路性能达到设计要术。调试包括修改电路和用仪器测量两个内容,修改电路主要是更换元器件,部分电路的更改也是有的。采用电子仪器测量才能准确地判断设计电路的性能,这是电子产品试制过程中不可忽视的一环,那种靠主观感觉判断性能的业余方法是很不可靠的。5、分析实验结果,写出课程设计报告。设计报告应包括从指标要求到调试结果分析等各个方面。特别对于作为学习环节的课程设计和毕业设计来说,书写设计报告更是十分重要的一环,通过书写报告可以系统地掌握工程设计方法,可以更深刻地理解所学到的理论知识。第二章线路板的组装与调试2.1元器件的识别与应用一、元器件识别元

8、器件识别第一步应区分是什么元器件,其次是判断元器件外引线功能,然后才能进行测试。安装前元器件的测试(也称筛选或认证是整机制造中最重要的工序之一。元器件凡正式产品一定有标注,通常元件标注量值和单位。根据单位即容易区分是什么元件,标注欧姆(、k、M的是电阻器;标注法拉(F、pF的是电容器;标注亨利(H、mH、H的是电感器。从形状看,电阻器总是长圆柱形;而电容器外形就较多,有长圆柱形的电解电容,又有扁圆片形的陶瓷电容、涤纶电容,还有长方形的云母电容,至于可变电容形状则比较特殊;可变电阻器(电位器也有圆盘形和柱形两种;电感器由漆包线绕制而成,漆包线可以一眼看出,从形状看也有长圆柱形、圆环形多种;变压器

9、是电感器的特例,它有4根以上引出端(两根初级,两根以上次级。总之,从形状不易区分元件,只要多熟悉、多使用元器件,经验多了区分并不困难。二、元器件外引线识别电阻器和电感器两只外引线性能相同,不存在区分问题。多数电容器也如此,但电解电容器有极性,需要识别正、负。它在外壳上已注明(+号;或者只有一只外引线,则此外引线为正,外壳为负;或者两只外引线一长一短,则长者为正,短者为负。变压器外引线区分也是看标注,如果是电源变压器,由于总是降压的(升流,则初、次级漆包线粗细不同,初级线细、次级线粗,通常初级在内部(有利于安全,次级在外部。晶体管外引线识别如图1-1所示。外引线对准自己,从凸嘴开始,顺时针数为E

10、、B、C,如果有第四脚则为屏蔽极S;如果是场效应管,也从凸嘴开始顺时针数为D(漏极、S(源极、G(栅极;如果是大功率晶体管,可能只有两条外引线,如图所示,此时外引线对准自己,外引线在上端,右上角外引线为E(射极,左上角外引线为B(基极,外壳为C(集电极。 图1-1晶体管外引线识别需要指出,晶体管外引线并不统一,也有例外的。因此,正规方法还是根据型号查晶体管手册,或查厂家提供的使用手册。如果晶体管没有型号,可用万用表判断,将万用表打到×100档,任测两条外引线,如果电阻值相差不大,则第三条外引线必为基极;将万用表打到×1k档,用黑表笔(内电池正极接基极,红表笔接其他极,如果电

11、阻小,则为NPN管,电阻大,则为PNP管。下面判断E、C极:以基极为准,测PN结正向电阻,正向电阻小的为发射极,大的为集电极。万用表判断晶体管并不很准,特别是性能难定,最好的方法还是用晶体管特性图示仪。集成电路外引线很多,要区分每条引线的作用,除了查手册外没有其他办法。手册上注明外引线号及作用。关于外引线序号,扁平封装的,将型号标记对准自己,从左上角开始顺时针计数;双列直插式封装的,将型号标记正对准自己,从左下角开始逆时针计数;金属壳封装的,将型号标记对准自己,从凸嘴开始逆时针计数。三、元器件使用注意事项电阻器的使用不仅要注意阻值符合要求,还要注意功率,特别在电流较大的电路中功率更重要,应保持

12、电阻额定功率大于实际消耗功率,否则很容易过热而烧毁。电阻器高频应用时要注意引线电感,精密测量电路中要注意电阻的精度及稳定性。用万用表测电阻时不要用手捏住电极,以免将人体电阻并入,特别是待测电阻阻值大时,人体电阻将带来很大测量误差。使用电容器不仅要注意容量,还要注意耐压,应保持额定击穿电压大于实际工作电压,特别是电容上既有直流电压又有交流电压的情况下,要注意总电压的数值。电解电容(铝电解电容和钽电解电容使用时要注意极性,外加电压不能接反,在既有直流电压又有交流电压的情况下,将总电压的高电位接到正极。接反了电压不仅会破坏电介质造成电容损坏,而且很容易过热而爆炸,伤及人身。判断电容好坏,简易方法是用

13、万用表测电阻,对于电解电容可用×1档,用万用表中的电池对电容充电,开始电流大阻值小,指针向零端摆动,随着充电电流减小,指示阻值渐大最后达到,不能到达,说明有漏电,实际使用时阻值足够大即可。根据指针摆动的快慢可判断容量的大小,容量越小摆动越快,容量太小指针将来不及摆动,所以小于1F 的电容改用×10档,指针有摆动则为好电容,完全不动则电容内部可能断路,但要排除容量太小的可能。测电容时也要注意不得并入人体电阻。使用电感器不仅要注意电感量,还有注意工作电流,电感常常是自制的,绕制时要根据工作电流决定导线粗细,可以查漆包线规格表。使用晶体管注意事项:首先要注意类型、型号,区分是PN

14、P管还是NPN 管,以免工作时电源接反。要注意晶体管的极限参数,工作值不得超过极限值。在电路通电的情况下禁止焊接晶体管。MOSFET管由于输入电阻极高,很易发生静电击穿,因此使用时要十分小心,存放时要放在金属屏蔽盒内,并将各电极短路,焊接时要用20W内热式电烙铁,并且烙铁要有良好的接地线,最好将电烙铁断电,利用余热焊接。集成电路使用注意事项:首先要保证电源极性正确,集成电路一般使用正压,数值不得超过额定值,使用时不得将电源端与地端接反。利用插座的双列直插式集成块在通电情况下不得拔出和插入,以免电流冲击造成损坏;多余的输入端不要悬空,以免接受干扰造成误动作,应接在高电平上。2.2焊接技术焊接技术

15、应用极为广泛,它不需要复杂设备和昂贵费用,就可将多种元器件牢固地连接在一起。电子技术中的焊接采用锡焊。焊接有一定的技巧,掌握了这种技巧就能使焊接牢固、无虚焊、焊点美观。虚焊是电路的可怕隐患,一台整机成百上千个焊点,有一个虚焊点找起来很麻烦,虚焊的特点是表面看不出来,实际上里面时通时断,这就给调试和维修工作带来很大困难,因此消除虚焊点是焊接的基本功,其次才是焊点大小适中、形状标准、光洁美观。焊接分三个步骤:1、净化焊接件表面焊接前必须把焊件表面处理干净,这里所说的焊件通常指印刷电路板和元器件外引线。可采用酒精擦洗、砂纸打磨或用刀刮去除表面污垢或氧化物。(注意晶体管及集成电路外引线不可用刀刮,把镀

16、层刮掉反而难焊了2、将焊件表面加热到焊锡熔化温度。焊接并不是把焊锡熔化后粘接到焊件上去,而是应使焊件温度超过熔化焊锡的温度,这样才能使焊件和焊锡密切结合起来。所以焊接时应将烙铁紧紧地按在焊件上,并保持一定的时间,这是不出现虚焊点的关键一步。3、将焊锡熔化填充到两焊件之间的空隙中去,形成圆滑的焊点。顺便说明,电子产品大批量生产时,常采用波峰焊机进行自动化焊接。2.3调试技术电路安装焊接之后,下一步是调试,主要通过电子仪器进行测试,以判断电路性能,并更换元器件使电路达到预定的指标。调试分三步进行。第一步是直观检查电路,不通电。第二步是接通电源后进行静态测试。第三步是接通电源并且输入信号进行动态测试

17、,后两步均要应用电子仪器设备。一、直观检查电路焊接后首先直观检查,电源线、地线、信号线是否接好,有无短路,各元器件、组件外引线有无错接。电路接线是否正确,有无错线、少线或多线情况。为避免电路接错,可以采用多种查线方法。第一种是根据电路图检查印刷板上的元器件是否齐全,是否焊对。方法是依据元器件序号逐一检查,先查组件,再查器件,再查元件(集成块及晶体管外引线、电阻、电容、电感、变压器、接插件等,最后检查电源线、地线、信号线、跳线等等。第二种查线方法是根据电路板上的元器件去对照电路图,把每一个元器件的外引线去向查清楚,看看是否与电路图符合。为克服前两种方法的可能错误,还可以采用第三种查线方法。就是根

18、据电路原理逐级检查,通常依照集成块或晶体管分级。如检查集成块,依照其外引线顺序依次检查各外引线去向,看看外引线所接元件是否齐全、接对。又如检查晶体管,可以先检查基极、偏置电阻和耦合元件是否接了,再检查发射极电阻、电容是否接对,第三检查集电极负载和耦合元件,最后检查电源退耦电路和地线。无论采用哪一种查线方法,都应该一边检查一边用铅笔再电路图上做记号,这样从图纸上一眼就能看出是否有问题。若课程设计是两人一组,则应该一个人焊的另一个人检查,可以避免某些习惯些错误,也可以熟悉元器件位置,有利于调试工作的进行。二、测试用仪器最基本的仪器是万用表、示波器和信号发生器。1、万用表主要用于静态测试,测量晶体管

19、的静态工作点、集成电路外引线的直流电压、数字电路的高、低电平。使用万用表首先应注意测试项目是电压、电流还是电阻,是直流还是交流,应把功能开关放在相应位置。第二是注意量程,通常先用大量程再逐步减小。第三,直流测量时注意极性,红表笔为正,黑表笔为负。第四,电阻测量时,黑表笔为正端,测量前先将表笔短路调零点。2、示波器示波器主要用于观察波形,也可粗略测量正弦波的幅度、频率等。3、信号发生器电路在动态测试时,信号发生器给电路提供外加信号。使用发生器时注意输出不要短路,使用脉冲信号发生器时输出还不得空载,不使用时输出端应置于内负载上。另外,根据待测电路需要还可选择其他仪器,如频率特性测试仪、逻辑分析仪等

20、。三、调试方法调试包括测试和调整两方面。测试是对好的电路通电后进行电气性能测量,包括直流性能和交流性能。调整就是修改电路,主要是更换元器件,使电路性能达到设计要求。调试方法有以下两种:1、边安装边调试一个复杂的电路总是由不同的单元电路组成的,因此可以按单元电路划分。装一个单元调一个单元,或者按功能分部,在分部调试成功的基础上扩大安装和调试范围,最后完成整机调试。对于新设计的电路或初学者来说,采用分部调试方法把问题局限在较小范围内,有利于及时发现问题和解决问题。2、整机一次性调试整个电路安装完毕后进行一次性调试。两种调试方法中第一种简单可靠,只有成熟电路才能采用第二种调法。例如,全套元器件齐全且

21、测试合格的收音机或电视机散件,可以装好后一次性调试。不过,如果一次性调试失败,仍然需要分部调试。电路调试无论采用哪一种方法都有一个方向问题,即按照信号流程从前向后调,还是从后向前调。从前向后调则调好的前级成为后级的信号源,从后向前调则调好的后级成为前级的负载。具体采用哪一种方向,视具体电路而定。调试步骤如下:1、通电观察电路经直观检查未发现问题,可以通电观察。将规定的电源电压接入电路,如果采用的是稳压电源设备,则一接通电源立即就能从电压表上看出,电压是否严重下跌;从电流表上看出,电源输出电流是否过大。如有这种情况说明待测电路有短路,需立即关断电源,重新检查电路,直到电源接通后电压表下跌不大,电

22、源才能保持在接通状态。然后静观数分钟,看电路有无异常现象,是否有冒烟打火现象,是否闻到异常气味,是否听到异常声音(某些振荡电路出现嗞嗞声是正常的,用手摸元器件,看是否发烫(大功率变压器、大功率晶体管有些发热是正常的。如有异常现象出现,应关断电源查找故障。发现打火冒烟立即关机,以免元器件大批损坏。故障排除后,重新开机再观察,几分钟后无异常,才可以开始测试。2、分部调试电路按功能分部分别调试。分部调试时,调试部分最好单独供电,但一块印刷电路板上不同部分是公用电源的,常常不易分开,如果待测电路的供电电路是退耦电路,则断开退耦电感或退耦电阻即可实现单独供电。几部分同时供电也行,但应注意未调部分不要造成

23、短路。分部调试包括静态调试和动态调试两项。静态调试是在无信号输入的情况测试电路各点的直流电位,如模拟电路的静态工作点,数字电路的输出、输入电平及其逻辑关系。测静态工作点时,一般不直接测量电流,而是测量射极电阻上的电压(无射极电阻可测集电极负载。通过静态测试可以及时发现元器件是否损坏、是否性能太差,电路状态是否正常。动态测试是在输入信号的情况下,测试电路的功能参数,判断是否达到设计要求。振荡器的静态和动态不好区分,因为一接通电源就起振了,所以主要测动态参数,如输出波形、振荡幅度、振荡频率等。3、全电路统调通过分部调试后电路各部分工作正常,然后可以连在一起统调,要注意不同电路的连接方法不同,模拟电

24、路之间是耦合电路。统调只测试动态参数,以判断整体电路性能是否达到设计要求,如有问题应首先找连接电路,然后再调整单元电路。最后说明一下调试的注意事项:1、调试之前要熟悉各种仪器的使用方法,避免由于仪器使用不当造成判断失误,甚至损坏仪器。2、测量时要注意避免测试笔造成短路,由于印刷电路板上的元器件及连线较密,测试笔造成短路的现象并不罕见。3、要注意人身安全,特别是高压电路和大功率电路,不仅测量时要小心,平时也要注意隔离和绝缘。4、注意各测量仪器的接地、待测电路的接地要一致。否则将带来测量误差或测量错误。5、调试过程中不但要认真观察和测量,还要注意做记录,要及时记录现象、数据、波形和曲线,必要时记录

25、中还要有说明。6、调试中发现问题要仔细分析原因,找出根本原因后再处理,不要轻易更换元器件、组件,特别是组件外引线多更换不便,换上换下容易损坏。第三章高频电路课程设计课题一小型等幅(调幅发射机的设计与制作一、课程设计的前期准备1、预习电容三点式振荡器、基极调幅电路、共集电路、共射电路、高频功率放大电路的工作原理。2.重温高频实验仪器设备的使用方法。二、目的要求通过本课题设计与装配、调试,提高学生的实际动手能力,巩固已学的理论知识,能够使学生建立无线电发射机的整机概念,了解发射机整机各单元电路之间的关系及相互影响,从而能正确设计、计算发射机的各个单元电路:主振级、激励级、输出级、调制级、输出匹配网

26、络及音频放大器。初步掌握小型调幅波发射机的调整及测试方法。三、设计指标等幅波发射机1、工作频率f 0=1.2MHz2.6MHz2、输出功率P Omax 0.25W3、频率稳定度5×10-4f f 4、负载电阻R A =505、电源电压Ec=12V调幅波发射机1、载波频率f 0=1.2MHz2.6MHz2、峰包功率P Omax 0.25W3、调制系数Ma=50%±5%4、包络失真系数1%5、负载电阻R A =506、频率稳定度5×104;0f f 7、电源电压Ec=12V 。此外,还要适当考虑发射机的效率,输出波形失真以及波段内输出功率的均匀度等. 上面是调幅波发射

27、机的框图。若改为等幅波发射机,只需去掉音频放大级即可,若输出功率要求不高,可去掉其中的激励级。各级电路的作用:主振级:是正弦波自激振荡器,用来产生频率为2.6MHz 的高频振荡信号,由于整个发射机的频率稳定度由它决定,因此要求主振级有较高的频率稳定度,同时也有一定的振荡功率(或电压,其输出波形失真要小。缓冲级:其作用主要是将主振级与激励级进行隔离,以减轻后面各级工作状态变化(如负载变化对振荡频率稳定度的影响以及减小振荡波形的失真。激励级:若输出功率要求较高时,插入激励级来放大信号功率。功放(调幅级:将从激励级送来的信号进行高效率功率放大以输出足够大的功率供给负载(天线,若是调幅波发射机,还应在

28、该级实现调幅,应选用合适的调幅方式。输出网络:由于功放级往往工作于效率高的丙类工作状态,其输出波形不可避免产生了失真,为滤除谐波,输出网络应有滤波性能。另外,输出网络还应在负载(天线与功放级之间实现阻抗匹配。以下我们重点讨论等幅波发射机。五、等幅波发射机的电路设计参考电路: 图3-1等幅波发射机参考电路(图中L 3、R 7、C 7主要为基极调幅而设制的(1T3管输出电阻Re 的选择:选定电路临界工作状态时,P Omax =0.5W>2Po 再考虑匹配电路的传输效率,假定晶体管最大输出功率P Omax =0.5W ,临界时Ucm=E C Uces=12-1=11V (取U CES =1V

29、Re=1002max 2O cmP U (2匹配电路的选择:由于R A =50,Re=100,所以需要采用匹配电路,将RA 转换为晶体管所需的负载Re 。匹配电路还应具有滤波作用。选用匹配电路形式如下图所示。 图3-2匹配电路参数计算公式:A e e e R Q QR 222111+=ee R Q C 018=A e R Q C 029=1(21021e e e e Q Q Q R L +=式中0=2f 0=2××103(f,R A =50,Re=100选Q e1=2,则Q e2=得:11(21+eAe R RQ C 8=1224p F (取1200p F,C 9=1149

30、p F (取1500p F(3馈电电路的选择:采用并联馈电电路,扼流圈选4.7mH 或多或少5.6mH 均可。(4功放电路的选择:C 若按60%计算,则临界时:mWW P P cc.011max 0=×=90(1001190(11×=e cm m c R U I mA=×=功放管基极偏置电阻的计算:e 2c1m o R I 21×=P mA R 701006.02P 2I c o m 1c =×=mA I I c c 1405.07090(1max =°=选=50mA I I c b 350140max max =K I E R b

31、Cb 40312max=VE U c CE 242max =选用3DG12C 其极限参数为。Z T MH f 300=mWP CM 700=mA I CM 300=VBU CED 30>(5缓冲级的计算晶体管的静态工作点应位于交流负载线的中点,考虑到晶体管约有1V 的饱和压降,可取VV CCQ 7=,为得到一定的跟随范围,减小失真,可取静态工作点电流V V CQ 5=IcQ=6mA ,则CQCQI V R =5为便于调节,基极偏置电阻采用电位器R w1、R 3组合而成。bQ eQc W I V E R R =+(31cQ bQ I I =T2管可选用普通的小功率高频晶体管如3DG6、3D

32、G8、取4060。 图3-3缓冲级参考电路(6主振级的计算:电路形式的选择:采用简单的电容三点式振荡电路,其原理电路如图3-4所示 图3-4简单电容三点式振荡电路在图3-4中C 1为交流旁路电容,故晶体管T 1的基极交流接地,该电路可看成共基电路和反馈网络组成,C 4、C 3构成分压电路,提供降压输出,减小了负载对振荡电路的影响:电路参数的选择:a选管:主振级是小功率振荡管,选择一般小功率高频管即可,但从稳频和起振出发,应选特征频率f T 较高的晶体管,因为f T 高,高频性能好,晶体管内部相移小,有利于稳频;在高频工作时,振荡器也因具有足够的增益而易于起振.通常f T >(310f 0

33、另外,应选电流放大倍数较大的晶体管,大,易起振。为此,可选3DG6、3DG8、9018等常用的高频小功率管.b直流工作状态与偏置电阻的计算:振荡管的静态工作点电流对振荡器工作的稳定性及波形有较大的关系,因此,应合理选择工作点。振荡器振荡幅度稳定后,常工作在非线性区域,晶体管必然出现饱和和截止情况,晶体管在饱和时输出阻抗低,它并联在LC 回路上使Q 值大为降低,降低频率稳定度,波形也会失真,所以应把工作点选在偏向截止区一边,故工作点电流不能过大,应选小些,通常对小功率振荡器,工作点电流应选,I cQ 偏大,可使振荡幅度增加一些,但对其它指标不利,通mA I cQ 41=常取I cq =1mA R

34、 4=2K请考虑基极偏置电阻应如何定。取(bQI I 1051=12I V V R eQb eQ +=11I V E R bQ c =c振荡电路参数与选取:选择L=1012uH=LC 10pF Lf C 3902(120=而34343232C C C C C C C C C +=选反馈系数Fu=l 则C2=C3(选为510pF。取输出接入系数定一C4值,可取C 3值31434=+=C C C P 上面讨论的是等幅波发射机的设计。对于调幅波发射机应如何设计,请每个同学自己思考。六、安装调试要求对电路进行装配、调整、测试,以使电路能正常工作,并达到所要求的主要技术指标。l 、检测元件、晶体管用晶体

35、管图示仪检测晶体管(它们的主要参数:如、BUc E0等应符合设计要求。对要求自己绕制的电感线圈,可用高频电感电容测量仪测量电感量。2、按规定的印刷线路的大小设计印制板图。并通过描图、腐蚀、钻孔等过程制作电路印制板。3、对要求的电路进行元器件的焊接、安装,要求安装整齐,焊点光滑、无焊、错焊。4、对各级电路进行调试:(1振荡电路:调整合适的静态偏置,使输出电压幅度合适,输出波形应无明显失真,输出信号频率正确。(2缓冲电路:调整合适的偏置,使输出无明显失真。(3功放电路:调整功放偏置或输入载波幅度,以及有关元件,使输出幅度达到最大,无明显失真,要求输出电压幅度>3.5V,输出功率符合要求。课题

36、二高频信号发生器的设计与制作高频信号发生器主要用来向各种电子设备和电路提供高频能量或高频标准信号,以便测试各种电子设备和电路的电气特性。例如,测试各类高频接收机的工作特性,便是高频信号发生器一个重要的用途。在电路结构上,高频信号发生器和高频发射机很相似。一般高频信号发生器由主振级、调制级、输出级、缓冲级等几大部分组成,如图3-5所示。 图3-5高频信号发生器方框图一、设计指标1.电源电压:4.5V2.输出正弦波功率:0.2W3.调制方式:普通调幅4.工作频率范围(13档:465kHz1.5MHz;4MHz15MHz;25MHz49MHz(2每档频率要连续可调(3可输出1kHz的音频信号。二、设

37、计原理本课题是一小型简易高频信号发生器。它只包含主振级和调制级两部分。可供检修调试收音机、电视机及遥控设备之用。主振级与调制级是高频信号发生器的主要电路。这两部分可采用两级电路,也可合为一级电路。主振级是一个LC自激正弦波振荡器。它输出一定频率范围的正弦波,又可送给调制级作为载波。调制级提供测试接收机灵敏度、选择性等指标用的已调信号。它可以是调幅波、调频波,也可以是脉冲信号。本课题采用简化调幅电路,将主振级与调制级合二为一。调制级本身就是一个正弦波振荡器。当振荡管的某一个电极同时输入了音频信号时,则高频振荡将被音频信号所调制,此时振荡器输出的波形就不再是等幅波而是调幅波。这里调制方式仅限调幅制

38、一种。高频信号发生器还要求有音频信号输出。因此,仪器中还要包含一个音频振荡器,即上图所示中的内调制振荡器。此振荡器既可输出音频信号,又可提供内调制信号。不难看出,我们设计的高频信号发生器实际上只有两部分:一是音频振荡电路,一是高频振荡电路。它们既能产生不同频率的正弦波,又能共同产生调幅波。下图即是其组成框图。 下面分别讨论这两部分的设计原理及设计步骤。1、音频振荡器音频振荡电路有多种形式。它可以是文氏电桥振荡器,也可以是LC 振荡器。这里只谈LC正弦波振荡器设计。LC正弦波振荡器有变压器反馈式、电感三点式及电容三点式几种。其中电容三点式振荡器的振荡频率较高,不适于作音频振荡器;而电感三点式振荡

39、器的反馈电压取自电感支路,对高次谐波阻抗大,振荡频率不易很高,但作音频振荡器是适宜的。因此,这里选用共基极电感三点式振荡器。电路如下图所示。右图所示是其交流等效电路。左图中的C1是隔直电容,同时形成反馈支路。 图3-6共基极电感三点式振荡器图3-7交流等效电路(1选管音频振荡器属小功率振荡器。选用一般的小功率高频管即可。从稳频和易于起振考虑,应尽量选取特征频率高的管子。另外,应选电流放大系数高的管子。这样即使晶体管与回路处于松耦合状态时也易于满足起振条件。通常可选用3DG系列管。(2直流工作状态与偏置电阻的选择振荡管的静态工作电流对振荡器工作的稳定性及波形有很大影响,应合理选择工作点。当振荡器

40、的振荡幅度稳定后,一般应工作于非线性区域,晶体管必然出现饱和与截止状态。晶体管饱和时输出阻抗低,它并联在LC 谐振回路上将使Q 值大为降低,从而降低频率稳定度,波形会出现失真。所以应当把工作点选在偏向截止一边的放大区,即工作电流不能过大。通常对小功率振荡器的工作电流应选I cQ =15mA 。若I cQ 偏大,可使振荡幅度增加一些,但对其他指标不利。现选I cQ =3mA 。U CEQ 应选大些,以使振荡器偏向截止方向工作。现取U CEQ =3.6V (U CC =4.5V ,由此可算得发射极电阻。C E mAV V I R C -选择基极分压偏置电阻R B1、R B2:U BQ =U EQ

41、+U BEQ =U CC -U CEQ +U BEQ =4.5V -3.6V +0.7V =1.6V mA 06.050mA 3I I QBQ =C 取I 1=5I BQ =5×0.06mA=0.3mABQV I R 为便于调整静态工作电流,R B1采用电位器与电阻串接,待电路调整好后,再换相应值的电阻。(3振荡回路元件的确定振荡回路的元件值可根据振荡频率的要求来确定。根据要求。因为振荡频率较低,故回路元件值较大。现取C Hz 1000LC 21f 0=0.33uF ,计算回路电感:mH 8.761033.01021C f 21L 62320=×××=(

42、反馈系数K f =L 1/L 2,它决定电感抽头位置。一般在0.10.5范围内选择。K f 太小,则振荡器不易起振幅度太小;K f 太大,则振荡幅度大,易工作到饱和区,造成波形失真和频率稳定度低,所以应选取适中值,本例选取K f =0.2。2.高频振荡器高频振荡器一般采用电容三点式或变压器反馈式。在此采用共基极变压器反馈式。其原理如图所示。 图3-8共基极变压器反馈式振荡器变压器反馈振荡器的优点是容易起振,输出电压大,结构简单,调节频率方便,调节频率时输出电压变化不大。当振荡管的基极输入音频信号时,高频振荡将被音频信号所调制,振荡器即成为调幅器。由于高频振荡器的振荡频率较高,在选管时应注意选超

43、高频小功率三极管。特征频率f T 也要比音频振荡管的要求高。通常选f T >(3-10f 0(f 0为振荡器的中心频率。f T 高则管子的高频性能好,晶体管内部相移小,有利于稳频。在高频工作时,振荡器的增益仍较大,易于起振。本例中选用3DG56超高频管,其针f T >500MHz ,远大于本题要求的最高工作频率49MHz 。高频振荡器的直流工作状态与偏置电阻的计算同本例音频振荡器的计算方法相同。但注意集电极电流I CQ为24mA。基极偏置电阻最好也采用电位器,以便调整静态电流。鉴于高频振荡器具有3挡频率(3个波段,可用一个四刀三位拨动式波段开关进行转换。各挡频率由双连电容器作连续频

44、率微调。图3-9所示是高频信号发生器的整机电路。它是由高频和音频振荡电路组成。其中晶体管T1和音频振荡变压器T r4等组成了共基极电感三点式振荡电路,产生音频信号,振荡频率为lkHz。音频信号由变压器的次级输出。一路经R6。、C4、衰减电位器R w2加至音频信号输出插孔XS2,以便输出音频信号;另一路经C5藕合至T2的基极,以便作为高频已调波的调制信号。晶体管T2与3个波段的高频变压器T r1、T r2、T r3等组成共基极变压器反馈式振荡电路,产生高频信号,由于T2的基极同时还输入了音频信号,所以高频载波被音频信号所调制。高频信号输出分3个波段,由S2转换。各挡频率由双联电容器C7、C8作连

45、续调节。通过开关S2-1-的转换,在A, B挡时,C7、C8并联接入电路;而在C挡时,断开了C7。高频信号通过C12、衰减电位器R wl,从XSl插孔输出。三、LC元件的选择与安装变压器T r4用导磁率为200、外径为18mm的磁罐,用线径为0.16mm 的漆包线绕制。T r1是用10mm×10mm的中振线圈改绕的。T r2、T r3均用10mm ×10mm的短振星期改绕。T r1T r3均用0.16mm的漆包线绕制。各变压器的绕制圈数在图3-9中以N表示。S2用KB型四刀三位拨动式波段开关。R w1、R w2用WS-2型有机实芯电位器,XS1、XS2用3.5mm的收音机插

46、孔。本电路中用的双联是由2×270pF密封双联改制的,改制时把双联电容器一联(C8拆去一部分定片,只保留三片动片和两片定片,再固定好。最后再用电容电桥监测后修正一下电容值(调整花片。 图3-9高频信号发生器整机电路四、调试与使用五、使用仪器1.直流稳压电源一台2.万用表一块附录:常用阻容元件性能与规格一、电阻器电阻器是电子产品中用得最多的电阻元件,约占元件总数的35%,而在某些产品中可达元件总数的50%以上。常用的电阻器有碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、实芯电阻器和线绕电阻器等。(一标称阻值电阻器的标称阻值是指电阻器表面所标的阻值。电阻器上所标的标称阻值是按国家规定的阻值

47、系列标注的,如表附1-1所示。因此选用电阻器时必须按国家对电阻器的标称阻值范围去选用。表附1-1普通电阻器的标称阻值系列(二标称阻值的表示方法标称阻值的表示方法有直标法、文字符号法、色标法。1、直标法就是在电阻器的表面直接用数字和单位符号标出产品的标称阻值,其允许误差直接用百分数表示。E24允许误差±5%E12允许误差±10%E6允许误差±20%E24允许误差±5%E12允许误差±10%E6允许误差±20%3.01.01.52.27.58.29.14.75.63.34.76.8直标法中用,k,M这些文字表示电阻阻值的单位. 2,文字符号法 阻值与误差. 电阻器标称阻值的标志符号规定如下: 欧姆(100 欧姆用表示. 千欧(103 欧姆用 k 表示. 兆欧(106 欧姆用 M 表示. 千兆欧(109 欧姆用 G 表示. 兆兆欧(1012 欧姆用 T 表示. 例如,0.33可标志为33,5.1可标志为 51;4.7k标志为 4k7; 2200M标志为 2G2 等. 这种表示法不符合国家标准,但在所用器件中仍较多见. 3,色标法 用不同的色环代表不同的标称阻值及误差.色标法颜色醒 目,标志清晰,从元件各个方向都能看清标记. (1四色环两位