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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 通信电路试验报告报告内容：第一部分 预习报告附: 原始数据记录其次部分 终结报告第三部分 联调报告第四部分 试验总结王璟 2001010224 无 322007.06.28名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一部分 预习报告【试验目的】1、把握晶体振荡器的设计方法；2、培育设计、制作、调测振荡器的才能；3、学会对电路性能进行讨论；【设计要求】1、设计一个串联型晶体振荡器（克拉泼或西勒电路）,工作频率在 14MHz 左 右,本试验所选晶体为 14.31818MHz；2
2、、振荡器的工作点连续可调,调剂范畴满意：3、反馈元件可更换；4、电源电压 Vcc=12V；5、在 1k 负载上输出电压波形目测不失真,【试验原理】1、晶体振荡器原理0.5mAI E=800mV；利用石英晶体的压电和反压电效应对正弦振荡频率进行掌握的振荡器,频 率稳固度和精确度很高；频率稳固度可以比较简单地实现 10-410-6；利用石英晶片压电效应制成的谐振器件,振荡器的振荡频率就被掌握和稳定在石英片的机械振动频率上,稳频度可以达到10-5 以上；晶体振荡具有多谐性,除了基频振动外,仍有奇次谐波的泛音振动；2、晶体振荡电路1、并联型晶体振荡电路：电路中晶体代替三点式振荡器中的电感；晶体在振荡环
3、路中起高 Q电感器 的作用；如：名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2、串联型晶体振荡电路：电路中晶体起高 Q短路器的作用；电路的结构图 等效电路图3、泛音晶体振荡器：20MHz以上的更高的工作频率时,一般均采纳泛音晶体,泛音次数通常选为 37 次泛音；振荡环路中必需包含两个振荡回路：其中一个作为放大器的选择性负载,即作泛音挑选电路,该电路仅在所限定的泛音振荡频率上符合振荡的相位（或振幅）平稳条件；泛音挑选电路设计在 间；【试验电路设计】n 次泛音和（ n-2）次泛音之晶体振荡电路有两种实现形式,即串联型和并联型；在
4、串联晶振电路中,晶体起着高 Q 短路器的作用；而在并联晶振电路中,晶体起着高 Q 电感器的作 用；本试验采纳了前一形式的电路,缘由在于串联晶振电路的工作点可便利地由分压电路来调剂,且其起振调剂比较便利；可先将晶体短路后将三点式振荡 电路调谐在晶体的串联谐振频率点上,然后将晶体接入电路即可；详细电路如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电路的工作原理表达如下：整个电路是一个共基接法的反馈振荡电路,晶振在其中当高 Q 短路器的作用；电阻R4 和 R3 用来调整晶体管的直流工作点,使其工作在放大的状态； C3 是旁路电
5、容；沟通情形下,电容 C0、C1、 C2 和电感L1 构成三点式振荡器的振荡环路,晶体在振荡频率上相当于短路线,把输出返回到输入；整个电路的沟通等效电路如下：总的电容值C11111137p11C 1C2C022082047得到理论上的振荡频率：名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - f212*3 . 14*3*16*37*101215 . 1 MHLC10可以通过微调 L1,使其谐振在 14.318MHz 上；其次部分 终结报告【试验数据整理及结果分析】1测出工作点的变化范畴,讨论工作点变化对振荡频率及振荡幅度的影 响,
6、找出正确工作点；调 节 变阻 器, 转变 三极 管 基极 电位 , 其 中, RE 1K , I E V E/RE,C1/C2=220/330（为合适反馈系数）,对不同工作点对应的振荡幅度、振荡频率进行比较如下：V E（V）0.75 1.62 3.21 3.81 4.90 5.20 5.50 5.70 IE0.75 1.62 3.21 3.81 4.90 5.20 5.50 5.70 （mA）0.3 0.8 1.50 1.70 2.05 1.4 0.75 Vopp（V）14.3139 14.3139 14.3140 14.3140 14.3140 14.3140 14.3140 foMHz 振
7、荡状态起振合适最大停振不失真（1）对振荡幅度的影响 由数据可知,晶体振荡器工作时有一个正确工作点,此处正确的合适工作 点 I Eopt=3.81mA；在此工作点处电路的输出幅度达到最大；当实际工作点偏离 此正确工作点时,输出电压幅度将下降；偏离得较多时,仍可能引起电路不振 荡；三极管基极电位上升后,基极电流增大,动态 电阻变小,放大系数 A 增大,平稳点右移,振荡幅 度增大；当工作点增大到肯定值时,再连续增大工作点 就会使晶体管进入饱和区了；因此即使当此时晶体 管的输出幅度连续增大它的波形也不标准,而且波 峰会显现稍稍内陷的现象；（2）对振荡频率影响的数据分析 由上表可以看出,振荡频率随工作点
8、基本不变化；由起振时的振荡频率和正确工作点的振荡频率均为14.313914.3140MHz 可知,振荡电路的振荡频率非常稳固,保持在 14MHz邻近基本不变,这是由于晶体具有很大的等效电感和很小的等效电容及损耗电阻,从而使得晶体的Q 值很高,挑选性很好,因此外界元件与其相连接时,对石英谐振器的固有谐振特性的影响是非常柔弱的,这 就是为什么晶体振荡电路如此稳固的缘由；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由于直流工作点变化,晶体管的结电容会发生变化,从而造成电路输入输出电容的变化；但由于晶体振荡器的振荡回路结构特别,输入
9、输出电容变化对振荡频率的影响可以忽视；2讨论反馈系数大小对振荡器振荡幅度的影响；其中 IE=IEopt=3.81mA,为使比较更合理,这里 C1 值固定为 220pF,通过改变 C2 转变反馈系数；由此对不同反馈系数 F 对应的振荡幅度进行比较如下：C1pF 220 220 220 220 220 220 C2pF 220 330 390 470 560 820 F反馈系数 0.50 0.40 0.36 0.32 0.28 0.21 VoppV 1.21 1.70 1.54 1.40 0.95 停振数据分析：试验电路实行共基接法,反馈系数为射基电压比上集基电压：pV VebC1VEQcbC 1
10、C2理论上来说,当取比较适中的反馈系数F 时,只需要较小的射极电压即能够使电路起振,也就是存在电路最简单起振的点,这是符合理论的,由于从通信电路原理中可知,当反馈系数过小时,反馈不足,回路能量的补充不足以补偿回路的损耗,使振荡最终不能建立；反馈系数过大,输入回路和输出回路耦合太紧,使电感 Q 值降低,增益减小,环路负担过重,振荡也难以发生,因而必定存在最合适的反馈系数 F,使电路最简单起振；从数据上可以看出：反馈系数的不同将会导致输出电压幅度的不同,但有一个正确点；在 F=0.4邻近,输出电压幅度达到最大值；F 连续增大时,输出电压减小； F 减小时,输出电压幅度也会下降；这就验证了电路是存在
11、一个正确反馈系数 F 的；3讨论反馈系数不变,反馈元件值大小对振荡器振荡频率和振荡幅度的影响；其中 IE=I Eopt=3.81mA,为便于固定反馈系数,讨论反馈元件值变化时的振荡性能,取反馈电容 C1=C2=C电容值 ,即固定反馈系数为 F=0.5；由此对不同反馈电容值 C 对应的振荡频率和振荡幅度进行比较如下：C1=C2=CpF 180 220 240 270 290 300 foMHz VoppV 14.3148 0.885 14.3145 1.21 14.3142 1.30 14.3140 1.05 14.3139 0.810 14.3138 0.775 （1）反馈元件值对振荡频率的影
12、响：当电容变大时,振荡频率也相应降低,但是变化的极为有限；名师归纳总结 由于当反馈电容C1、C2 增大时,C 将会增大,从而导致回路振荡频率的 L第 6 页,共 11 页降低；这一点和我们的试验数据是相符的（请见上面表格）；但是,C0 远小于- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - C1、C2,故 C1、C2 的变化对频率影响极为有限；（2）反馈元件值对振荡幅度的影响：当反馈元件增大时,输出电压幅度总的来说呈下降趋势；这是由于,反馈元件值越大,就落在电容C0 上的电压增大,而安排在C1 与 C2 上的电压减小,使得反馈量变小,从而使输出电压幅度减小；综上所述,
13、输出电压幅度随反馈元件总体下降趋势,但如元件值过小那 么输出幅度也会下降,也就是存在着一个合适点；4讨论负载阻抗变化对振荡器振荡频率和振荡幅度的影响；其中 I E=IEopt=3.81mA 1 纯阻负载 对负载为纯阻时,不同阻值RL对应的振荡频率和振荡幅度进行比较如下：RL k 0.51 1 5.1 10 foMHz 14.3139 14.3139 14.3139 14.3139 VoppV 1.46 1.70 1.85 1.90 可见,随着纯阻负载值的增加,振荡频率基本不变,但振荡幅度呈增加趋势,由于增加负载电阻值可以增加回路的 Q 值；2 带容性负载当振荡器带容性负载时,为讨论其带容性负载
14、的才能,对负载阻抗的电阻部分固定为 RL=5.1k ,转变所带容性负载振荡幅度进行比较如下：CL 的容抗值,对相应的振荡频率和CL pF 27 36 47 foMHz VoppV 14.3138 1.62 14.3137 1.52 14.3135 1.12 可见,容抗值增加将使振荡频率下降而发生偏移,这点很简单懂得,由于 负载电容相当于并在了电感的两端,它会使回路的谐振频率发生偏移；负载电 容增大到肯定值之后,回路谐振频率偏离晶体的串联谐振频率较远,电路有可能根本不起振；可以实行互感耦合输出来减弱负载电容的影响,将会使电路的 带负载才能得到增强；名师归纳总结 - - - - - - -第 7
15、页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三部分 联调报告【联调过程】1各单元参数设置 高放工作中心频率： 16.455MHz 本振频率： 14.310MHz 中频频率： 2.145MHz 2联调结果：设置调制频率（ KHz）1.45 1.70 2.03 3.10 4.09 实测解调频率（ KHz）1.451 1.701 2.028 3.09 4.10 详细运行界面如下：当设置频偏为 1.45kHz 时,实测界面如下：当设置频偏为 1.70kHz 时,实测界面如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - -
16、 - - 当设置频偏为 2.03kHz 时,实测界面如下：当设置频偏为 3.10kHz 时,实测界面如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当设置频偏为 4.09kHz 时,实测界面如下：3联调中的主要问题及调试各单元电路连接后,输出波形反常；经过讨论,由于正交鉴相器的中心频率采纳参考值 2.455MHZ,与实际中频频率 2.145MHZ 有差距,所以不能实现正确解调；然后,针对第四个单元电路进行调试,使其中心频率为 2.145MHZ 左右；再次进行联调,结果正确；名师归纳总结 - - - - - - -第 10
17、页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第四部分 试验总结本次试验设计的晶体振荡器工作在14MHz,采纳晶体串联连接方式以便利试验时进行工作点的调剂；由于属于高频振荡电路,因此分布参数的影响很 大；实际在插电路板时,电线、电阻、电容等元件都紧贴着电路板,线与线之 间不交叉,以尽量削减分布电容和分布电感对电路性能的影响；本次试验经受了一些波折,前后两次对电路进行了修改；究其缘由,仍是在 电路设计之初没有从理论上对电路进行认真的讨论；通过试验,对振荡电路的 实现形式、振荡条件等都有了更深刻的懂得；通过不断的设计修改摸索、请教老师修改,对电路设计中需要留意的问题有了深刻的印
18、象；比如说：晶 Q 性能,这就要求负载,三极管集电极限流 体振荡电路中肯定要保证电感的高电阻等均不会对电感的Q 造成影响；实际上,本试验就由于此而导致振荡电路两次显现问题；电路的工作点肯定要调好,工作点不正确将会导致电路不发生 振荡；在保证电路振荡的情形下来调剂工作点和反馈系数使电路处于正确状态 等；电路模拟的结果和实际测量有很大的出入；模拟时电路的输出振荡幅度始终 上不去；而在实际中,输出电压的幅度到达 3V；故不行过分依靠软件的模拟结 果,而应从中讨论电路的参数变化对电路性能的影响；并不需要非常精确,只 需要明白其趋势即可；本次试验的联调部分总体做得很顺当,通过联调,对整个通信系统的设计有 了一个更宏观的熟悉；总体而言,本次试验收成很大；对上学期学习的高频振荡电路有了一次直观 的经受；在电路的设计修改过程中,由于不断的摸索和总结,对相关学问有了 更深化的懂得；同时,实践与理论存在肯定的差距；用理论来指导实践；用实 践来深化理论；本次试验,在学习理论学问时一些没有留意的细节问题在此处 被凸现了出来；理论与实践相结合才能考察自己的哪部分内容懂得正确,哪部 分内容懂得错误,才能使学到的学问更加牢靠；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页