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全国大学生电子设计竞赛论文模板
2011年全国大学生电子设计竞赛
LC谐振放大电路(D题)
【GD3701组】
2011年9月3日
目录
1系统方案1
1.1衰减器方案论证与选择的论证与选择1
1.2谐振放大电路的论证与选择1
1.3显示部分1
2系统理论分析与计算2
2.1谐振放大器作用原理的分析的分析2
2.1.1谐振放大器的作用原理2
2.1.2谐振放大的外部特性2
2.1.3调谐放大器的稳定性分析2
2.2谐振回路与耦合线圈的参数计算2
2.2.1谐振频率的计算2
2.2.2通频带的计算2
2.3基极偏置电路的计算2
2.3.1基极直流偏置电压2
2.3.2射极电阻2
2.3.3高频旁路电容2
3电路与程序设计3
3.1电路的设计3
3.1.1系统总体框图3
3.1.2显示系统框图与电路原理图3
3.1.4电源3
3.2程序的设计3
3.2.1程序功能描述与设计思路3
3.2.2程序流程图4
4测试方案与测试结果4
4.1测试方案4
4.2测试条件与仪器4
4.3测试结果及分析5
4.3.1测试结果(数据)5
4.3.2测试分析与结论5
附录1:
电路原理图6
附录2:
电路原理图7
LC谐振放大电路(D题)
【GD3701组】
摘要
本设计采用T型网络衰减结构实现信号衰减,经三极管2N2222与LC谐振电路达到信号的放大。
其用来从众多的微弱信号中,选出有用信号加以放大并对其他无用频率信号予以抑制。
由于管作谐振放大器大多采用晶体为放大器件,而晶体管集电极和基极之间存在结电容,其值虽然很小,但高频工作时仍能使放大器输出和输入之间形成反馈通路,再加上谐振放大器中LC谐振回路阻抗的大小及性质随频率变化剧烈,使得内反馈也随频率而剧烈变化。
一般情况下,内反馈会使谐振放大器的增益频率特性曲线变形,增益、通频带和选频性发生变化,严重时反馈某个频率上满足自激条件,放大器产生自激振荡,不能正常工作。
本设计针对谐振放大器的稳定性做了详细分析,给出了克服自激振荡的方式,并加以说明。
关键词:
衰减器、LC谐振、三极管2N222
Abstract
ThisdesignusesTnetworkattenuationstructureforsignalattenuation,thethreetransistor2N2222andLCresonantcircuittoachievesignalamplification.Itsusedfromnumerousweaksignals,selecttheusefulsignalamplifyingandotherunwantedfrequencysignalstoinhibit.Becausethetubeastheresonanceamplifiermostlyusesthecrystalforamplifyingdevice,andthecollectorofthetransistorandthebasethatexistsbetweenthejunctioncapacitance,whosevalueissmall,butthehighfrequencycanstillmaketheamplifieroutputandtheinputareformedbetweenthefeedbackpath,plustheresonantamplifierLCresonantcircuitimpedancemagnitudeandnaturewithfrequencychangesdramatically,makinginternalfeedbackalsoincreaseswithfrequencyanddrasticchange.Ingeneral,theinternalfeedbackwillmaketheresonanceamplifiergainfrequencycharacteristiccurvedeformation,gain,bandwidthandfrequencyofchange,seriouswhenfeedbackonacertainfrequencytomeettheselfexcitationconditions,amplifierproducesself-excitedoscillation,cannotworknormally.Thedesignforresonantamplifierstabilityanalysisisgivenindetail,toovercometheself-excitedoscillationmode,andexplained
Keywords:
attenuator,LCresonant,threetransistor2N222
1系统方案
本系统主要由衰减模块、选频放大模块、AGC模块、显示模块,电源模块组成
1.1衰减器方案论证与选择
方案一:
选用芯片BUF634进行缓冲衰减。
衰减较小。
不符合要求
方案二:
选用非线性衰减网络,考虑到频带与放大器相适宜,则一定要求3dB带宽足够,特性阻抗保持50欧,这样很难达到。
方案三:
衰减器选用无源电阻网络,成本低,设计简单,并选用千分之一精密电阻,可以有效提高衰减量精确度减少温漂影响,因此选择方案三。
1.2谐振放大电路的论证与选择
方案一:
采用单调谐放大,但不论其谐振频率高低,它的矩形系数为9.95,即近似为10,远大于1,谐振曲线与理想谐振特性相差甚远,选择性较差。
方案二:
采用双调谐放大器,具有较好的选择性,较宽的通频带,并能较好的解决电压增益与通频带之间的矛盾,但调谐比较麻烦。
方案三:
参差调谐放大器的通频带较宽,矩形系数较好,且调整也比双调谐放大器更方便。
综合以上三种方案,选择方案三。
1.3电源部分的论证与选择
方案一:
线性可调电源,其中包括并联型和串联型两种。
并联型电路复杂,效率低,仅用于对调整速率和精度要求较高的场合;串联型电路比较简单,效率较高,尤其若采用集成三端稳压器,更是方便可靠
方案二:
可调电源,此方案效率高,但电路复杂,工作频率通常为几十到几百KHZ,基波与很多谐波均在本放大器通频带内。
极容易带来串扰。
综合考虑采用方案一。
2系统理论分析与计算
2.1谐振放大器作用原理的分析
2.1.1谐振放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率P0,使之一部分转变为交流信P1输出去,另一部分功率以热能形式消耗在集电极上。
谐振放大器的作用原理
2.1.2分析谐振放大的外部特性:
即分析放大器的外部供电电压或负载的变化将如何影响输出电压,输出电流,输出功率,效率等指标。
2.1.3调谐放大器的稳定性分析
调谐放大器的稳定性晶体管内反馈的影响在高频调谐放大器中,由于晶体体管集电结电容
的内部反馈,形成了放大器的输出电路与输入电路之间的相互影响。
它使高频调谐放大器存在工作不稳定的问题
2.2谐振回路与耦合线圈的参数计算
2.2.1谐振频率的计算:
其中,
是回路总电容,为三极管输出电容和负载电容折合到LC回路两端的等效电容与回路电容C之和。
改变L和
都改变谐振频率,即进行调谐。
在实际电路中,常采用调节中轴的磁芯来改变电感量L.以达到调谐的目的。
通频带的计算:
2.3基极偏置电路的计算基极偏置电路的计算
2.3.1基极直流偏置电压VB为:
2.3.2射极电阻RE2为RE2=|VB|/ICO=20Ω
2.3.3取高频旁路电容CE2=0.01μF
2.4输出采用L型匹配网络
匹配网络的电感L为1.46uH,电容C为259pF
3电路与程序设计
3.1电路的设计
3.1.1系统总体框图如图1所示,
电源电路
AGC电路
LC谐振放大电路
衰减电路
显示电路电路
电源电路
220V
图1系统总体框图
3.1.2LC谐振放大电路子系统框图与电路原理图
谐振回路路
耦合电路
1、LC谐振电路子系统框图
图2LC谐振电路子系统框图
2、原理图
图3LC谐振电路原理图
3.13电源
电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。
为整个系统提供+5V和3.6V电压,确保电路的正常稳定工作。
这部分电路比较简单,采用三端稳压管和LM317实现。
3.2程序的设计
3.2.1程序功能描述与设计思路
1、程序功能描述
根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。
1)键盘实现功能:
设置频率值、频段、电压值以及设置输出信号类型。
2)显示部分:
频率。
2、程序设计思路
3.2.2程序流程图
1.主程序流程图
4测试方案与测试结果
4.1测试方案
1、硬件测试
测试仪器清单
仪器
型号
数字示波器
TektronixTDS1002
函数发生器
EE1411
直流稳压电源
YB1732A3A
数字万用表
DT9205A三位半
超高频毫伏表
YB2174
2、软件仿真测试
用EWB进行仿真模拟实验,实验过程非常接近实际操作的效果
3、硬件软件联调
4.2测试条件与仪器
测试条件:
检查多次,仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同,并且检查无误,硬件电路保证无虚焊。
测试仪器:
高精度的数字毫伏表,模拟示波器,数字示波器,数字万用表,指针式万用表。
4.3测试结果及分析
4.3.1表一为20mV档信号测试结果好下表所示(单位/V)
频率
14M
14.5M
15M
15.5M
16M
输出电压
10V
15.1V
20V
15.1V
10V
表二输出电压测试数据表(输入信号为20mV)
预置增益
22dB
40dB
60dB
输出电压
251.87mV
2V
20V
增益测量值
250.00mV
1.9V
20.2V
增益误差
1.87
0.1
0.2
4.3.2测试分析与结论
根据上述测试数据验测量计算值与理论值有一定的误差,各级电路间的电磁干扰,噪声影响都会影响测试结果,在误差允许范围内,输出电压达到了题目的要求。
由此可以得出以下结论:
1、特性阻抗50Ω,衰减量40Db,满足要求。
2、谐振频率15MHz,达到增益60Db。
3、电源供电电压为3.6V,恰好满足题目要求。
综上所述,本设计达到设计要求。
附录一:
附录二:
源程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineLCD_DATAP1//P2作为并行数据输出口
sbitRS=P2^0;//定义并行数据/指令选择信号
sbitRW=P2^1;//定义并行读写选择信号
sbitE=P2^2;//定义并行使能信号
intop=0,p=0;
ucharm,value;
sbitup=P2^3;
sbitqd=P2^4;
sbitdaca=P2^5;
/***************************************
初始化状态:
要求选择模式
****************************************/
codeucharinit1[]={"广技师天河学院"};
codeucharinit2[]={"LC谐振放大器队员:
谭永欣队长:
彭小寒江伟程"};
voidDelayms(uinti)//延时i*1ms
{
ucharx,j;
for(j=0;j
for(x=0;x<=148;x++);
}
voiddelayus(uinti)//延迟i*50us
{
ucharx1,j1;
for(j1=0;j1
for(x1=0;x1<=19;x1++);
}
voiddelay50ms(uinti)
{
ucharj;
for(;i>0;i--)
for(j=6245;j>0;j--);
}
voidRead_BF()//检查忙标志
{
RS=0;
RW=1;
E=1;
loop:
LCD_DATA=0xff;
while(LCD_DATA&0x80)
{
gotoloop;
}
}
voidwrite_dat(uchardel)//写数据到LCD12864
{
Read_BF();
RS=1;
RW=0;
LCD_DATA=del;
E=1;
delayus(5);
E=0;
}
voidwrite_com(ucharcom)//写指令到LCD12864
{
Read_BF();
RS=0;
RW=0;
LCD_DATA=com;
E=1;
delayus(5);
E=0;
}
voidDisplay(ucharx,uchary,ucharcode*ddata)//显示数据
{
uchari=0;
switch(y)
{
case1:
x|=0x80;break;
case2:
x|=0x80;break;
case3:
x|=0x88;break;
case4:
x|=0x80;break;
}
write_com(x);
while(ddata[i]>=0x20)
{
write_dat(ddata[i]);
delay50ms(500);
i++;
}
}
voidDisplay1(ucharx,uchary,ucharcode*ddata)//显示数据
{
uchari=0;
switch(y)
{
case1:
x|=0x80;break;
case2:
x|=0x80;break;
case3:
x|=0x88;break;
case4:
x|=0x80;break;
}
write_com(x);
while(i<8)
{
write_dat(ddata[i]);
i++;
}
}
voidLCD_Init()//初始化
{
write_com(0x30);//显示模式设置,开始要求每次检测忙信号
write_com(0x01);//显示清屏
write_com(0x06);//显示光标移动设置
write_com(0x0C);//显示开及光标设置
}
da_7528()
{
daca=0;
P0=value;
Delayms(50);
return(value);
}
an()//按键加减
{
if(up==0)
{
m++;
if(m==6)
{m=0;}
while(!
up);
}
if(m==0)
{
value=0x00;
write_com(0x9a);
write_dat(0x31);
write_dat(0x32);
write_dat(0x64);
write_dat(0x42);
}
elseif(m==1)
{
value=0xf0;
write_com(0x9a);
write_dat(0x31);
write_dat(0x36);
write_dat(0x64);
write_dat(0x42);
}
elseif(m==2)
{
value=0xf8;
write_com(0x9a);
write_dat(0x32);
write_dat(0x30);
write_dat(0x64);
write_dat(0x42);
}
elseif(m==3)
{
value=0xf4;
write_com(0x9a);
write_dat(0x32);
write_dat(0x35);
write_dat(0x64);
write_dat(0x42);
}
elseif(m==4)
{
value=0xfc;
write_com(0x9a);
write_dat(0x33);
write_dat(0x32);
write_dat(0x64);
write_dat(0x42);
}
elseif(m==5)
{
value=0xfe;
write_com(0x9a);
write_dat(0x33);
write_dat(0x38);
write_dat(0x64);
write_dat(0x42);
}
return(value);
}
voidmain()
{
LCD_Init();
m=0;
write_com(0x88);
while(op<16)
{
write_dat(init1[op]);
delay50ms(500);
op++;
}
LCD_Init();
write_com(0x80);
while(op>=16&op<80)
{
write_dat(init2[op-16]);
delay50ms(500);
op++;
}
if((up==0))
{
an();
while((up==0));
}
if(qd==0)
{
da_7528();
while(qd==0);
}
}
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