高频信号源的设计与制作原理(4)

2019-05-26 19:49

东南大学成贤学院课程设计论文

第三章 课程任务

3.1 基本元器件认识

常见元器件基本知识,学会辨识常见元器件,了解常见基本元件的封装、参数,掌握元器件的选型。

(1)电阻识别(色环标称法)

(2)共阳数码管公共端的辨别

(3)二极管极性判别

(4)开关按键常开常闭管脚的判断 (5)电容识别 (6)元件封装 (7)元件选择

3.2 高频信号源的制作

1基本设计指标 2. 设计要求: 3、制作要求

①自行装配和调试,并能发现问题和解决问题。

4、编写设计报告

①写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。 5、答辩

①在规定的时间内,完成叙述并回答提问

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第四章 课程介绍

本次设计主要由PLL频率合成,输出电路,频率设定与现实电路三个基本部分组成。

4.1 PLL频率合成 4.1a基本锁相环的组成:

注:环路锁定时,鉴相器的两个输入信号的相位差恒定

锁相频率合成器的核心组成部分式锁相环路。锁相环路(PLL)是一种相位负反馈控制系统,它利用输出与输入量之间的相位误差来实现输出频率对输入频率的锁定,即“锁相”,实现锁相的方法称为“锁相技术”。

锁相环路的基本组成框图如图3.1所示。它由鉴相器(PD)、环路滤波器(LPF)和压控振荡器(VCO)三部分组成。

4.1b锁相环路频率合成器的组成与工作原理 (1)直接分频式锁相频率合成器

直接式频率合成器构成如图3.2所示。它仅在锁相环的反馈支路中插入一个可编程控制的分频器(N)。如图所示,高稳定度参考振荡信号经R次分频后,得到频率为fR的参考脉冲信号。同时压控振荡器输出经N次分频后得到频率为fN的脉冲信号,它们通过鉴相器进行比相。当环路处于锁定时,fR=fN=f0/N,则:

fo?NfN?NfR

显然,只要改变分频比N,即可达到改变输出频率fo的目的,从而实现了由fR合成fo的任务。在该电路中,输出频率点间隔?f?fR

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4.1.1 LC正弦振荡器电路

+9VL31+CE3110uFC311041mHC32104+CE3210uFR3147kR33100GNDC35VCO MIDV VCOC33Q5011049018104D31L321mHL330.22uHD33R3247kCV3110-50PC34360R34100D32D34GNDGND

(1)电路原理:

①低通滤波器的输出通过高频扼流圈L32加至变容器两端,使其结电容随着相应发生变化,从而进一步使以Q501为核心的电容三点式振荡器的输出频率随之变化,实现压控。

(2)电路参数:

①电源电压9V,三极管选择S9018,特征频率为1100MHz。

②CE31、CE32、C31、C32、L31为稳压输入电路,组成π型滤波,可防止交流电流流过电源。保证

输入+9V电压不变,为Q501提供静态工作电压。

③L32为扼流线圈,防止高频振荡信号进入控制信号源。R31、R32、R33、R34为三极管静态工作点控制电路。

④振荡回路中D31~D34对于直流信号不能形成通路,却能满足交流电容量的要求。 振荡频率

f0=

12?LC?。

其中,C?为C34、CV31串联再和4个变容个二级管等效电容值f0=28~34MHz。 振荡回路特性阻抗

由于空载品质因数(Q0??0L/r)与有载品质因数(Qe?R/?0L),特性阻抗选取100Ω。

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上述分析可得下列二式:

联立方程可得:。实际取值L=0.22?H :

从减小三极管和负载对振荡回路影响的角度考虑,可选系数: 取值:CV31max=50pF;C34≈200pF;实际取值C1=360pF

若振荡频率的实际结果与期望值有误差,可通过调整电感或电容参数来解决。

Cj/pF

-30 -3 0 18 3 u/V

4.1.2环路滤波器

变容管压控特性

(1)基本特性:

在锁相环路中,环路滤波器实际上就是一个低通滤波器,其作用是滤出除鉴相器输出的误差电压Ud中的高频分量和干扰分量,得到压控电压Uc。常用的环路滤波器有RC低通滤波器,无源比例积分滤波器及有源比例积分滤波器等。 (2)电路设计

① RC低通滤波器

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图3.6为一阶RC低通滤波器,它的作用是将ud中的高频分量滤掉,得到控制电压uc它的传输函数为

式中,??RC为时间常数。

由此绘出一阶低通滤波器的幅频特性如图3.7所示:上限截止频率为fH,通频带fBW?fH。

②无源比例积分滤波器

如图3.8所示,无源比例积分滤波器的传递函数为

由上式可以看出,当?很高时,滤波器的传输函数近似为

成比例特性。这就是比例积分滤波器名称的由来。 ③有源比例积分滤波器

如图3.9所示,若设运放为理想运算放大器,则i1?i2(虚断) 即:

udR1??ucR2?1j?C1j?C则可得

F3(j?)?14

uc(j?)ud(j?)?(R2??R1)??j??2?11j??


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