簡易倍頻放大電路課程設計(共25頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上電路與電子技術課程設計簡易倍頻發(fā)大電路的設計與制作學生姓名學 號所在學院專業(yè)名稱班 級指導教師成 績 二一三年六月專心-專注-專業(yè)課程設計任務書學生姓名學生學號學生專業(yè)學生班級指導教師職 稱發(fā)題日期完成日期設計題目簡易倍頻放大電路的設計與制作設計目的：1.掌握正弦波產生電路各部分的作用；2.掌握正弦波振蕩電路的三種類型； 3.門電路的基本概念及應用。具體任務及要求：1掌握門電路的應用；2設計由門電路所構成的倍頻放大電路圖；3學習使用Altium Designer畫電路圖；5學習PCB電路板制作流程；6倍頻放大電路的組裝與調試，上交實物；7按照課程設計報告要求，完成設計

2、報告書，參加課程設計答辯。課程設計進度安排：序號內容安排時間1收集資料3月25至4月8日2確定方案，學習使用畫圖軟件/仿真軟件4月9日至12日3申請/購買器材，學習PCB電路板制作流程4月15至26日4完成實物制作/仿真，上交實物/仿真作品4月29至5月105完成課程設計報告撰寫5月13至31日6上交設計報告并參加課程設計答辯6月4日課程設計參考文獻：1楊欣、王玉鳳：電路設計與仿真，清華大學出版社2何西才：新型集成電路及應用實例，科學出版社3閻石：數(shù)字電子技術基礎（第5版），高等教育出版社 4 林庭雙、柯志常：電子電路設計精彩范例，2005.06，機械工業(yè)出版社5葛如明：電子技術試驗與課程設計

3、，山東大學出版社6王朱芳：模擬電子技術及應用，西安電子科技大學出版社指導教師簽字院長審核簽字簡易倍頻放大電路的設計與制作內容摘要：倍頻放大電路實際上就是將輸入信號頻率成整數(shù)倍（2倍、3倍 n倍）增加的電路。它主要用于甚高頻無線電發(fā)射機或其它電子設增加的電路。隨著現(xiàn)代通信技術的日益發(fā)展，倍頻技術應用的領域也越來越廣。實現(xiàn)倍頻主要有三種方法：傅里葉法，鎖相環(huán)法，參量法.傳統(tǒng)倍頻電路利用RC微分電路和施密特觸發(fā)與非門分別檢出脈沖的上升沿和下降沿，然后經過一個輸入端或門疊加輸出。電路能夠完成信號的倍頻工作，但實現(xiàn)起來比較繁瑣，電路工作穩(wěn)定性差。為克服上述電路設計方法的缺陷，便于電路調試，我設計了一種全

4、數(shù)字型倍頻電路。在此電路中，輸入脈沖由A點輸入，由時鐘CLK上升沿打入D觸發(fā)器1，D 觸發(fā)器1輸出信號B，B信號在下一個時鐘的上升沿被打入下一級D觸發(fā)器2，D觸發(fā)器2輸出信號C，再將B、C信號異或，即可得到脈沖寬度為一個時鐘周期的倍頻信號。采用這種方法實現(xiàn)的電路輸出信號的脈沖寬度可由輸入時鐘周期的大小隨意調節(jié) ，唯一的要求是時鐘的頻率要大于兩倍的輸入信號的頻率。關鍵詞：倍頻電路 數(shù)字型 時鐘CLK D觸發(fā)器Design and manufacture of a kind of simple Multiple frequency amplifierAbstract：Frequency ampli

5、fier circuit is actually the frequency of the input signal into integer (2 times, 3 times， N times) increased circuit. It is mainly used for VHF radio transmitter or other electronic equipment to increase the circuit. With the development of modern communication technology, the application of freque

6、ncy doubling technology becomes more and more wide. Realization of frequency has mainly three kinds of methods: Fourier method, PLL, parametric method. The traditional frequency multiplier circuit using RC differential circuit and Schmidt trigger NANDgate were rising and falling edge of pulse, and t

7、hen through an input or output. The circuit can complete the work of the signal of frequency multiplication, it is more tedious, circuit stability. In order to overcome the defect in the circuit design method, and let it be convenient for circuit debugging, I design a digital frequency multiplier ci

8、rcuit. In this circuit, Inputting the input pulse by the A point, along into the D flip-flop 1 by the leading-edge clock CLK, D flip-flop 2 output signal B, signal B rise on the next clock edge into the next level of D 2 triggers, D flip-flop 2 output signal C, then signal B and signal C would be ob

9、tained by XOR, pulse width of frequency doubling signal clock cycle a. The pulse width circuit output signal of realization of this method can be freely adjusted the size of input clock cycle, the only requirement is the input clock frequency must be greater than two times the frequency.Keywords：clo

10、ck multiplier amplifier circuit clock CLK D flip-flop digital目 錄簡易倍頻放大電路前言倍頻器的工作原理：倍頻器是一種將輸入信號頻率成整數(shù)倍（2倍、3倍¼¼n倍）增加的電路。它主要用于甚高頻無線電發(fā)射機或其它電子設備。采用倍頻器的主要原因有：(1) 降低設備的主振頻率。由于振蕩器頻率愈高穩(wěn)定性愈差，一般采用頻率較低而穩(wěn)定度較高的晶體振蕩器，以后加若干級倍頻器達到所需頻率。一般基音體頻率不高于20MHz，具有高穩(wěn)定性的晶體頻率通常不超過5 MHz。所以工作頻率高，要求穩(wěn)定性又嚴格的通信設備和電子儀

11、器就需要倍頻。(2) 對于調相或調頻發(fā)射機，利用倍頻器可以加大相移或頻移，即可增加調制度。(3) 可以提高發(fā)射機的工作頻率穩(wěn)定性。因為采用了倍頻器，輸入頻率與輸出頻率不同，從而減弱了寄生耦合1倍頻的3種方法1.1傅里葉法這是一種最簡單的模擬信頻方式及它采用 了傅里葉級數(shù)。每一個周期性的信號能定 義為一個基頻及它的諧波部分的和。 如果你變換振蕩器的正弦波輸出為方波， 那么你能用下面的關系式：下一步你必須選擇這正確的次諧波。你用 一個帶通濾波器去衰減其它部分來選擇要 的部分但是此法僅適用于低頻。圖1-1 傅里葉倍頻 1

12、.2鎖相環(huán)法這是一種最簡單的倍頻方法。在這個方法中，輸出頻率不是直接是基準頻率的倍頻， 但出于一個電壓控制的獨立的振蕩器，它 是通過一個相位比較器與基準頻率同步。 要被比較的頻率是除以倍頻因子n。由于 頻率分割，壓控振蕩器（VCO）必須產生 乘以n的倍頻。分割后進入反饋回路，使 在比較器輸入端有相同的頻率。這種方法在大的頻率范圍內容易實現(xiàn)。由于反饋回路及比較器的延遲引起抖動差一些。圖1-2 鎖相環(huán)倍頻1.3參量法Fordahl 開發(fā)了一個新的倍頻模擬方法，該方法采用了基于在半導體之間給出的參數(shù) 轉移實現(xiàn)乘法功能的硬

13、件，在其輸出端具 有一個次諧波衰減可選擇的倍頻系數(shù)。 一個輸出帶通濾波器加以改善次諧波的 衰減，由于模擬倍頻類型，其頻率n×Fref的頻 譜純度改善了，并且相位噪聲及抖動降低 了。這種方法在低頻及高頻時都能很好工作。圖1-3 參量倍頻1.4各種方法的優(yōu)缺點比較（如圖1-4）圖1-4 各種方法的優(yōu)缺點 2 鐘控D觸發(fā)器又叫數(shù)據鎖存器，一位鐘控D觸發(fā)器只能傳送或存儲一位二進制數(shù)據，而在實際工作中往往是一次傳送或存儲多位數(shù)據。為此，可以把若干個鐘控D觸發(fā)器的控制端CP連接起來，用一個公共的控制信號來控制，而各個數(shù)據端仍然是各自獨立地接收數(shù)據

14、。用這種形式構成的一次能傳送或存儲多位數(shù)據的電路稱為鎖存器。輸出端的狀態(tài)不會隨輸入端的狀態(tài)變化而變化，只有在有鎖存信號時輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個鎖存信號。通常只有0和1兩個值。典型的邏輯電路是D觸發(fā)器，其字長(位數(shù))有4位、8位等。2.1電路組成和工作原理鐘控D觸發(fā)器的電路如圖2-1所示。其中A門和B門構成基本觸發(fā)器，C門和D門構成導引觸發(fā)電路。當CP=1時，電路接收D信號的情況如下：(見圖2-2)(1) CP1=1時，輸入信號D=1，這時D門輸出為0，C門輸出為1，相當于基本觸發(fā)器，=1，=0，觸發(fā)器輸出Q=1，=0。(2) CP2=1時，輸入信號D=0，所以C門輸出為0，D門輸出

15、為1，相當于基本觸發(fā)器=0，=1。觸發(fā)器輸出Q=0，=1 圖2-1 鐘控D觸發(fā)器電路圖 圖2-2 鐘控D觸發(fā)器工作波形圖2.2功能描述表2-1為鐘控D觸發(fā)器的狀態(tài)表。表2.2為鐘控D觸發(fā)器的激勵表。它們根據前面對鐘控D觸發(fā)器工作原理分析而得。表2-1 鐘控D觸發(fā)器的狀態(tài)表DQn+10101表2-2鐘控D觸發(fā)器的激勵表QnQn+1D000110110101它的特征方程:Qn+1=D 同理可得出鐘控D觸發(fā)器的波形圖。圖2-3 鐘控D觸發(fā)器的波形圖3主要芯片介紹3.1 74LS375簡介雙2位D觸發(fā)器54/74LS375為4位D鎖存器，其主要電特性的典型值如下圖 3-1鎖存允許端E0,1、E2,3為

16、高電平時，輸出端（Q）與數(shù)據端（D）相一致。當E為低電平時，Q保持已建立的電平。3.1.1引出端符號  E0,1、E2,3   鎖存允許輸入端  D0D3   數(shù)據輸入端  Q0Q3   鎖存器輸出端  /Q0/Q3   鎖存器互補輸出端3.1.2外接管腿：圖 3-23.1.3邏輯圖如下圖 3-33.1.4功能表：圖 3-43.1.5推薦工作條件：圖 3-53.1.6靜態(tài)特性（TA為工作環(huán)境溫度范圍）圖 3-64電路原理4.1

17、傳統(tǒng)倍頻電路的缺陷傳統(tǒng)倍頻電路利用RC微分電路和施密特觸發(fā)與非門分別檢出脈沖的上升沿和下降沿，然后經過一個輸入端或門疊加輸出，其工作電路原理如圖4-1所示。圖 4-1在圖4-1所示電路中，當輸入脈沖上升沿到達時。微分電阻R-1上出現(xiàn)正尖脈沖，從而使與非門輸出一個負的窄脈沖信號A；而當輸入脈沖下降沿到達時，微分電阻R2上出現(xiàn)負尖脈沖，從而使與非門輸出一個正的窄脈沖信號B。將脈沖信號 A反相后與信號B相加即可輸出倍頻信號。圖4-1所示電路能夠完成信號的倍頻工作，但實現(xiàn)起來比較繁瑣，電路工作穩(wěn)定性差。其主要原因有兩個： 1RC的取值比較講究，不能太大，既要保證相鄰兩個輸入脈沖都能產生相應的

18、正負脈沖(不重疊)，又要防止當電容C取值較大(C500PF)，與非門的輸入電流過大，損壞電路。  2 由于常用電阻、電容的誤差一般較大，如不經篩選直接應用于電路中，則會造成電路輸 出的脈沖寬度與設計要求不同，甚至出現(xiàn)兩路脈沖寬度不同的情況。因此不適用于對脈沖寬度要求比較嚴格的工作場合，如：根據脈沖的占空比確定平均電壓或電流的精密控制電路。4.2全新數(shù)字型倍頻電路為克服上述電路的缺陷，便于電路調試，我設計了一種全數(shù)字型倍頻電路，電路的原理圖如圖4-2。   在此電路中，輸入脈沖由A點輸入，由時鐘CLK上升沿打入D觸發(fā)器1，D 

19、觸發(fā)器1輸出信號B，B信號在下一個時鐘的上升沿被打入下一級D觸發(fā)器2，D觸發(fā)器2輸出信號C，再將B、C信號異或，即可得到脈沖寬度為一個時鐘周期的倍頻信號(各點信號波形如圖4-3)。采用這種方法實現(xiàn)的電路輸出信號的脈沖寬度可由輸入時鐘周期的大小隨意調節(jié) ，唯一的要求是時鐘的頻率要大于兩倍的輸入信號的頻率。圖4-2 數(shù)字型倍頻電路的原理圖圖4-3 各點信號波形圖經仿真后結果如下圖圖4-4 電路仿真結果圖5電路的組裝和調試5.1電路的組裝根據圖4-4的電路仿真圖的電路原理方框圖，把單元電路進行組裝，完成電路。5.2整機的布線存在1、按照電路的順序一級一級地布局。2、了解元件管腳功能。3、布

20、線盡可能少，合理進行步線。4、布線規(guī)律有制,盡量減少交叉。5、美觀大方。6 、防止焊電路虛焊，焊點連接，接線短路。元件接反等易現(xiàn)的情況。 5.3電路的調試組裝完成電路后，在示波器上觀察現(xiàn)象并調試，最后看到輸出波形為止。6結束語經過數(shù)月的課程設計，終于完成了任務，成功地做出了倍頻放大電路。雖說過程辛苦，但是最后得到了理想的結果，心里還是很高興的。課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。通過這次的課設，加深了對電子電路理論知識的理解，熟練了仿真軟件的使用。并鍛煉了實踐動手能力，能夠正確的使用實驗儀器。這次課程設計也鍛煉了我獨立思考的能力，雖然實物的焊接還不算太復雜，但都需要自己獨立動手。這就要我在設計過程中必須認真思考，還不能馬虎，否則，做出來的可能就是錯誤的。這就要求我們必須具有扎實的電子電路知識，這樣遇到問題才能一步步解決。所以非常感謝學院給予我們此次課設機會，讓我們更好的鍛煉了自己，增強了理論與實踐結合的能力。此外，還要感謝指導老師與同組成員給予我的耐心幫助。此次課程設計的過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。使得這次課程設計順利完成。在此次課程設計最終方案的選擇中，通過比較