高频课设报告-采用Multisim仿真软件对高频正弦波振荡器设计

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1、计算机与信息工程系高频电子线路课程设计报告专业 通 信 工 程 班级 xxxxxxx 学号 xxxxxxxxx 姓名 xxxxxxxx 完成日期 2014年12月26日指导教师 xxxxxx 评语：成绩：批阅教师签名： 批阅时间：第一章 高频正弦波振荡器1.1任务和设计要求：1.1.1 设计内容在本次课程设计中采用了Multisim仿真软件对高频正弦波振荡器进行设计及绘制，并模拟仿真。从理论上对电路进行了分析。选择合适的预案器件，设计出满足要求的高频正弦波振荡器。1.1.2设计要求设计一个高频正弦波振荡器，要求振荡频率为5MHz,相对准确对2。1.2高频正弦波振荡器工作原理及系统框图由LC谐振

2、回路作反馈电路的反馈型正弦波振荡器。其放大电路主要由晶体管或电子管构成，自振频率基本上决定于谐振回路的电感L和电容C，振荡幅度主要受制于有源电子器件的非线性和电源电压的幅度。 LC振荡器因谐振回路具有很高的选择性，即使放大器工作在非线性区，振荡电压仍非常接近正弦形。但因它的谐振元件LC之值限于体积不宜过大，振荡频率不宜太低,一般为几百千赫到几百兆赫。频率稳定度墹f/f一般为10-210-4 量级，略优于RC 振荡器，但比石英晶体振荡器要低几个数量级。谐振元件L或C的数值调节方便，可借以改变振荡频率，因而为广播、通信、电子仪器等电子设备所广泛采用。 LC振荡器依L、C在电路中的接法不同而有调集振

3、荡器、哈特莱振荡器、科皮兹振荡器等主要类型。正弦波振荡器的工作原理图如下：图1系统原理框图1.3系统电路设计该高频正弦波振荡器是不需要输入信号控制就能自动地将直流电转换为特定频率和振幅的正弦交变电压（电流）的电路。它由四部分组成：放大电路，选频网络，反馈网络和稳幅电路。常用的正弦波振荡器有电容反馈振荡器和电感反馈振荡器两种。后者输出功率小，频率较低；而前者可以输出大功率，频率也较高。图2整体参考电路图图中三极管为9018（Multisim库中可用2N3390替换）0.01F 电容为10nF。示波器和频率计加在RL两端。1.4系统仿真调试1.4.1如图为高频正弦波振荡器的设计电路，它不需要信号输

4、入就可以将直流电转化为特定频率和振幅的正弦交变电压（电流）。图3仿真电路图1.4.2电路仿真结果1.如图所示为仿真电路示波器上所显示的波形图4仿真电路示波器波形1.如图所示为频率计所显示频率图5仿真电路频率计第二章 混频器2.1任务和设计要求2.1.1 设计内容在本次课程设计中采用了Multisim仿真软件对混频器进行设计及绘制，并模拟仿真。从理论上对电路进行了分析。选择合适的预案器件，设计出满足要求的混频器。2.1.2设计要求在保持已调信号的调制规律不变的前提下，使信号的载波频率升高（上变频）或下降（下变频）到另一个频率。2.2混频器工作原理及系统框图工作原理：输入信号与时变跨导的乘积中包含

5、有本振与输入载波的差频项，用带通滤波器取出该项，即获得混频输出。在混频器中，变频跨导的大小与晶体管的静态工作点、本振信号的幅度有关，通常为了使混频器的变频跨导最大（进而使变频增益最大），总是将晶体管的工作点确定在：UL=50200mV，IEQ=0.31mA，而且，此时对应混频器噪声系数最小。原理框图如下：图6混频器原理框图2.3系统电路设计本设计电路为AM调幅收音机的晶体管混频电路，它由晶体管、输入信号源V1、本振信号源V2、输出回路和馈电电路等组成，中频输出455KHz的AM波。电路特点：（1）输入回路工作在输入信号的载波频率上，而输出回路则工作在中频频率（即LC选频回路的固有谐振频率fi）

6、。（2）输入信号幅度很小，在在输入信号的动态范围内，晶体管近似为线性工作。（3）本振信号与基极偏压Eb共同构成时变工作点。由于晶体管工作在线性时变状态，存在随UL周期变化的时变跨导gm(t)。设计电路图如下：图7混频器电路图2.4系统仿真调试2.4.1如图为混频器的设计电路图8 混频器设计电路2.4.2电路仿真结果2.如图所示为示波器仿真结果图9 仿真示波器2.如图所示为频率计仿真结果图10 频率计仿真结果第三章 幅度调制电路3.1任务和设计要求3.1.1 设计内容在本次课程设计中采用了Multisim仿真软件对幅度调制电路进行设计及绘制，并模拟仿真。从理论上对电路进行了分析。选择合适的预案器

7、件，设计出满足要求的幅度调制电路。3.1.2设计要求1、设计一个AM调幅电路要求输入低频调制信号为20kHz,幅度小于500mV,高频载波信号为1MHz幅度小于300mV。2、用仿真软件Multisim画出电路图，并通过仿真在虚拟示波器上得到普通调幅波AM。3.2模拟乘法器MC1496构成的调幅电路的工作原理及系统框图1、MC1496模拟乘法器是对两个模拟信号（电流或电压）实现相乘功能的有源非线性器件，主要功能是实现两个互不相干信号的相乘，即输出信号与两个输入信号相乘积成正比，它有两个输入端口，即X和Y输入端口。总体设计框图如下图11总体设计框图MC1496的内部结构如下图12 MC1496内

8、部结构图3.3系统电路设计1、因为Multisim元件库中没有模拟乘法器MC1496,所以首先画出MC1496模拟乘法器的内部电路图然后进行封装。首先在菜单中选择，在下拉菜单中选择。2、将子电路名称改为MC1496,并画出MC1496电路。MC1496的电路图如下：图13 MC1496电路图3.4系统仿真调试3.4.1如图所示为在仿真软件上绘出的MC1496内部电路图14MC1496电路3.4.2完成封装和管脚位置如下：3.4.3利用封装完成的MC1496画出调幅电路图并得到仿真图形。3.4.3.1 AM调幅电路如下：图14 AM幅度调制电路3.示波器仿真结果图15 示波器显示第四章 调频发射

9、4.1任务和设计要求41.1 设计内容在本次课程设计中采用了Multisim仿真软件对调频发射电路进行设计及绘制，并模拟仿真。从理论上对电路进行了分析。选择合适的预案器件，设计出满足要求的调频发射电路。4.1.2设计要求1、根据自己设定的频率和所给电容值算出电感L的值得大小。2、利用所计算出来的电感值使电容C4和电感L发生谐振。使输出信号发射频率在85-108MHz之间（在我们收音机FM频段里）。4.2调频发射电路的原理和系统框图该电路的原理为电路非常简洁，没有多余的器件。高频三极管V1和电容C4、C5、C6组成一个电容三点式的振荡器，对于初学者我们暂时不要去琢磨电容三点式的具体工作原理，我们

10、只要知道这种电路结构就是一个高频振荡器就可以。三极管集电极的负载C4、L组成一个谐振器，谐振频率就是调频话筒的发射频率，根据图中元件的参数发射频率可以在88108MHz之间，正好覆盖调频收音机的接收频率，通过调整L的数值（拉伸或者压缩线圈L）可以方便地改变发射频率，避开调频电台。发射信号通过C4耦合到天线上再发射出去。R4是V1的基极偏置电阻，给三极管提供一定的基极电流，使V1工作在放大区，R5是直流反馈电阻，起到稳定三极管工作点的作用。这种调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的，当声音电压信号加到三极管的基极上时，三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大

11、小发生同步的变化，同时使三极管的发射频率发生变化，实现频率调制。话筒MIC可以采集外界的声音信号，这里我们用的是驻极体小话筒，灵敏度非常高，可以采集微弱的声音，同时这种话筒工作时必须要有直流偏压才能工作，电阻R3可以提供一定的直流偏压，R3的阻值越大，话筒采集声音的灵敏度越弱。电阻越小话筒的灵敏度越高，话筒采集到的交流声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极，电路中D1和D2两个二极管反向并联，主要起一个双向限幅的功能，二极管的导通电压只有0.7V，如果信号电压超过0.7V就会被二极管导通分流，这样可以确保声音信号的幅度可以限制在正负0.7V之间，过强的声音信号会使三极管过调制，产生声

12、音失真甚至无法正常工作。其原理框图如下：图16调频发射电路系统框图4.3系统电路设计其中Mic用一个300mV，频率为1kHz的信号源代替，CK为耳机插孔可以不要，开关都可以用导线代替，9018用三极管 2N3390 代替。系统电路图如下图17 无线调频发射电路4.4系统仿真调试4.4.1通过计算得知电感的大小为106.5nH。在仿真软件Multisim中绘的电路图如下：图18 无线调频发射电路仿真电路图4.4.2仿真电路中示波器波形如下：图19 示波器输出波形4.4.3仿真电路中频率计仿真输出结果如下：图20频率计输出第五章 课程设计总结5.1课程设计中所遇到的问题由于电路仿真软件Multi

13、sim在平时的课程中用的不多，导致对它的使用不太熟练，部分元器件找不到，最后通过询问同学和老师才找到。除此之外，在连接电路的过程中部分线连错，使仿真结果一直出不来，最后通过对电路逐步分析查找终于找到连接错误的线路，调试出了仿真结果。对各个电路的理解不够，例如调频发射电路中虽然计算出了电感，但一直无法调试出结果，虽然调出波形但频率计的输出一直不对，最后在同学和老师的帮助下完成。对混频电路不太懂等等。5.2总结过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关高频电子线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺

14、和经验不足。实践出真知，通过亲自动手仿真，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获龋最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可!此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。