振盪器採用輸出波形好,頻率穩定度高的具有波段切換功能的改進型電容三點式振盪電路。在每一個波段內,頻率的調節是透過改變壓控振盪器的變容二極體的直流反壓實現的。採用鎖相環頻率合成電路,以進一步提高輸出頻率的穩定度。為了提高輸出功率和效率,功率放大器設計在丙類臨界狀態。微控制器的任務是進行峰-峰值顯示和頻率顯示
方案一、採用互感耦合振盪器形式。調基電路振盪頻率在較寬的範圍改變時,振幅比較穩定。調發電路只能解決起始振盪條件和振盪頻率的問題,不能決定振幅的大小。調集電路在高頻輸出方面比其它兩種電路穩定,幅度較大諧波成分較小。互感耦合振盪器在調整反饋(改變耦合係數)時,基本上不影響振盪頻率。但由於分佈電容的存在,在頻率較高時,難於做出穩定性高的變壓器,而且靈活性較差。
方案二、採用電感三點式振盪。由於兩個電感之間有互感存在,所以很容易起振。另外,改變諧振迴路的電容,可方便地調節振盪頻率,由於反饋訊號取自電感兩端壓降,而電感對高次諧波呈現高阻抗,故不能抑制高次諧波的反饋,因此振盪器輸出訊號中的高次諧波成分較大,訊號波形較差。
方案三、採用電容三點式振盪器。電容三點式振電路的基極和發射極之間接有電容 ,反饋訊號取自電容兩端,它對諧波的阻抗很小,諧波電壓小,因而使集電路電流中的諧波分量和迴路的諧波電壓都較小。反饋訊號取自電容兩端,由於電容對高次諧波呈現較小的容抗,因而反饋訊號中高次諧波分量小,故振盪輸出波形好。
考慮到本設計中要求頻帶較寬,輸出波形良好,擬選擇方案三。
2、調諧方案
方案一、手動調諧。透過手動調節雙聯電容來改變輸入迴路的諧振和本振頻率,或調節精密電位器產生一定的偏壓從而改變變容二極體的結電容,使諧振頻率發生變化。其優點是調諧簡單,可以根據實際情況進行精細調節;缺點是難以實現一些智慧功能,而且由於頻率的穩定度取決於LC振盪,而LC振盪的頻率穩定度較低,導致本振頻率漂移嚴重,效能不夠穩定。
方案二、電壓合成調諧。用D/A轉換或數字電位器產生一定的電壓改變電晶體或變容二極體的結電容,從而改變振盪頻率。由於D/A轉換器和數字電位器的位數一般較低,所以難以得到精細的控制電壓,再加上變容二極體的非線性,使得控制電壓與諧振頻率之間一般是非線性的關係,從而使控制電壓的產生和載頻的確定都很困難,並且穩定度不好。
方案三、鎖相環頻率合成方式。該方案的顯著優點是頻率穩定度高,與電晶體振盪器的穩定度相同,可達10-6以上,當壓控振盪器引數發生變化時,可自動跟蹤捕捉,使頻率重新穩定。如果採用小數分頻(如用相位累加脈衝吞除技術),可以在好的環路效能下實現微小的頻率步進,獲得高穩定度的頻率訊號。
權衡之後,我們採用了方案三。
3、測量顯示電路
方案一、採用純硬體電路來實現。無論是峰-峰值顯示,還是頻率顯示,其電路都比較複雜,除錯困難,而且電路功能的可修改性和可擴充性都比較差,不易滿足題目中的要求。
方案二、軟硬體結合來實現。
對於峰-峰值顯示,可以直接用A/D轉換器取樣峰值檢波電路輸出的電壓值,再經微控制器計算處理後進行顯示。
對於頻率顯示,通常採用兩種方案:
① 利用壓控制振盪器輸出電壓與頻率的線性關係,做成資料表,並存入儲存器中,再透過軟體程式設計進行查表並顯示。
② 利用硬體電路對輸出的正弦訊號進行頻率取樣,再由微控制器進行計數並顯示。
方案二的特點:電路功能的可修改性和可擴充性都比較好,但軟體設計工作量較大;
綜合考慮各種因素,擬採用方案二,其中,頻率顯示擬採用微控制器查表的方法。
振盪器採用輸出波形好,頻率穩定度高的具有波段切換功能的改進型電容三點式振盪電路。在每一個波段內,頻率的調節是透過改變壓控振盪器的變容二極體的直流反壓實現的。採用鎖相環頻率合成電路,以進一步提高輸出頻率的穩定度。為了提高輸出功率和效率,功率放大器設計在丙類臨界狀態。微控制器的任務是進行峰-峰值顯示和頻率顯示
方案一、採用互感耦合振盪器形式。調基電路振盪頻率在較寬的範圍改變時,振幅比較穩定。調發電路只能解決起始振盪條件和振盪頻率的問題,不能決定振幅的大小。調集電路在高頻輸出方面比其它兩種電路穩定,幅度較大諧波成分較小。互感耦合振盪器在調整反饋(改變耦合係數)時,基本上不影響振盪頻率。但由於分佈電容的存在,在頻率較高時,難於做出穩定性高的變壓器,而且靈活性較差。
方案二、採用電感三點式振盪。由於兩個電感之間有互感存在,所以很容易起振。另外,改變諧振迴路的電容,可方便地調節振盪頻率,由於反饋訊號取自電感兩端壓降,而電感對高次諧波呈現高阻抗,故不能抑制高次諧波的反饋,因此振盪器輸出訊號中的高次諧波成分較大,訊號波形較差。
方案三、採用電容三點式振盪器。電容三點式振電路的基極和發射極之間接有電容 ,反饋訊號取自電容兩端,它對諧波的阻抗很小,諧波電壓小,因而使集電路電流中的諧波分量和迴路的諧波電壓都較小。反饋訊號取自電容兩端,由於電容對高次諧波呈現較小的容抗,因而反饋訊號中高次諧波分量小,故振盪輸出波形好。
考慮到本設計中要求頻帶較寬,輸出波形良好,擬選擇方案三。
2、調諧方案
方案一、手動調諧。透過手動調節雙聯電容來改變輸入迴路的諧振和本振頻率,或調節精密電位器產生一定的偏壓從而改變變容二極體的結電容,使諧振頻率發生變化。其優點是調諧簡單,可以根據實際情況進行精細調節;缺點是難以實現一些智慧功能,而且由於頻率的穩定度取決於LC振盪,而LC振盪的頻率穩定度較低,導致本振頻率漂移嚴重,效能不夠穩定。
方案二、電壓合成調諧。用D/A轉換或數字電位器產生一定的電壓改變電晶體或變容二極體的結電容,從而改變振盪頻率。由於D/A轉換器和數字電位器的位數一般較低,所以難以得到精細的控制電壓,再加上變容二極體的非線性,使得控制電壓與諧振頻率之間一般是非線性的關係,從而使控制電壓的產生和載頻的確定都很困難,並且穩定度不好。
方案三、鎖相環頻率合成方式。該方案的顯著優點是頻率穩定度高,與電晶體振盪器的穩定度相同,可達10-6以上,當壓控振盪器引數發生變化時,可自動跟蹤捕捉,使頻率重新穩定。如果採用小數分頻(如用相位累加脈衝吞除技術),可以在好的環路效能下實現微小的頻率步進,獲得高穩定度的頻率訊號。
權衡之後,我們採用了方案三。
3、測量顯示電路
方案一、採用純硬體電路來實現。無論是峰-峰值顯示,還是頻率顯示,其電路都比較複雜,除錯困難,而且電路功能的可修改性和可擴充性都比較差,不易滿足題目中的要求。
方案二、軟硬體結合來實現。
對於峰-峰值顯示,可以直接用A/D轉換器取樣峰值檢波電路輸出的電壓值,再經微控制器計算處理後進行顯示。
對於頻率顯示,通常採用兩種方案:
① 利用壓控制振盪器輸出電壓與頻率的線性關係,做成資料表,並存入儲存器中,再透過軟體程式設計進行查表並顯示。
② 利用硬體電路對輸出的正弦訊號進行頻率取樣,再由微控制器進行計數並顯示。
方案二的特點:電路功能的可修改性和可擴充性都比較好,但軟體設計工作量較大;
綜合考慮各種因素,擬採用方案二,其中,頻率顯示擬採用微控制器查表的方法。