本次课程设计要求设计一个变容二级管调频电路,课程设计采用直接调频的方法。
电路分为LC正弦波振荡器与变容二级管2CCIC两部分。
其中LC正弦波振荡器是由晶体管3DG100组成的电容三点式振荡器的改进型即克拉波电路,所得出的结果基本符合任务书的要求,各种性能参数也满足任务书的方根技术指标。
本设计的基本要求为,设计一个调频发射机调制电路,已知条件:Vcc=+12V,晶体管为3DG100,变容二级管为2CCIC,主要技术指标:主振频率fs=5MHz,频率稳定度△fp/fs≤5×10¯4/小时,最大频偏fm=10KHz,输出电压Uo≧1V。
2设计方案的选择
实现调频的方法很多,大致可分为两类,一类是直接调频,另一类是间接调频。
直接调频是用调制信号电压直接去控制自激振荡器的振荡频率(实质是改变振荡器的定额元件),变容二级管便属于此类。
间接调频是利用频率与相位之间的关系,将调制信号进行适当处理(如积分)后,再对高频振荡进行调相,以达到调频的目的。
3变容二级管调频电路的基本原理
两种调制法各有优缺点。
直接调频的稳定性差,但得到的频偏大,线路简单,故应用较广;间接调频稳定性较高,
但不易获得较大的频偏。
由于本次课程设计对频率稳定度△fp/fs 不是很高并且最大频偏△fm 也比较大,故本次设计采用了直接调频的方法。
本次课程设计采用的整体电路原理图如下:
其中,晶体管T ,C1,C2,C3组成电容三点式振荡器的改进型电路即克拉泼电路,接成共基组态,Cb 为基级耦合电容,其静态工作点由Rb1,Rb2,Rc,Re 所决定,即由公式
cc b b b BQ V R R R V 211+= (3.1)
e R CQ BQ CQ EQ I V V V =-= (3.2)
c BQ cc CQ R V V I +-=e R (3.3)
βCQ BQ I I = (3.4)
决定。
小功率振荡器的静态工作电流I CQ 一般为(1-4)mA ,I CQ 偏大,振荡幅度增加,但波形失真加重,频率稳定性变差。
L1,C1,和C2,C3组成并联谐振回路,其中C3两端的电压构成谐振器的反馈电压V BE ,以满足相位平衡条件πn =2∑Φ. 比值F C C =21决定反馈电压的大小,反馈系数F 一般取2181`~。
为减小晶体管极间电容对回路振荡频率的影响,C 2,C 3的取值要大。
如果选C 1《C 2,C 1《C 3,则回路的谐振频率主要由C 1决定,即:
1121
C L f o π= (3.5)
调频电路由变容二级管Dc 及耦合电容Cc 组成,R1,R2为变容二级管提供静态时的反向直流偏置电压V Q ,电阻R3称为隔离电阻,常取的R3>>R1,R3>>R2,以减小调制信号ΩV 对发V O 的影响。
以C 5与高频扼流圈L 2给ΩV 提供电路,C O 起高频滤波作用。
变容二级管D C 通过C C 部分接入振荡回路,有利于提高主振频率f o 的稳定性,减小调制失真,下图为变容二级管部分接入谐振回路的等效电路
接入系数p 及回路总电容∑C 分别为。