通信电子线路课程设计报告

通信电子线路课程设计报告学院：信息科学与工程学院课题名称：晶体振荡器的设计姓名:指导老师：专业班级：学号：《通信电子线路》课程设计报告—章雅婷1目录绪论..........................................................................................................................................21.课程设计题目与要求...........................................................................................................31.1课程设计题目：................................................................................................................31.2课程设计题目要求：........................................................................................................31.3课程设计目的：................................................................................................................32.晶体振荡器原理说明...........................................................................................................32.1石英晶体振荡器简介........................................................................................................32.2晶体管内部工作原理........................................................................................................62.3振荡产生的原理................................................................................................................62.4起振的过程........................................................................................................................72.5振幅的稳定........................................................................................................................73.系统方案设计分析...............................................................................................................73.1设计思路............................................................................................................................73.2设计方框图........................................................................................................................83.3电路的选择........................................................................................................................83.4各部分电路的设计...........................................................................................................113.5电路器件与参数的设计..................................................................................................124.系统仿真与调试过程.........................................................................................................184.1电路仿真..........................................................................................................................184.2电路调试..........................................................................................................................194.3电路调试结果..................................................................................................................205.系统性能进一步改进.........................................................................................................286.实验中遇到的问题及解决方案.........................................................错误!未定义书签。96.1波形截止失真问题..........................................................................................................296.2负载变化对输出振幅频率的影响..................................................................................196.3峰峰值的影响因素..........................................................................................................307.总结与心得体会.................................................................................................................30参考文献..................................................................................................................................32《通信电子线路》课程设计报告—章雅婷2绪论石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，及通信系统中用于频率发生器。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件。但石英晶体成本较高，故在要求不太高的电路中一般采用陶瓷谐振元件。此次通信电子电路课程设计利用石英晶体的压电效应，对构成正弦波的振荡器的方法做了较深入的研究，对振荡器的原理及石英晶体振荡器原理做了详细的介绍。并通过Multisim软件设计、仿真出并联型及串联型石英晶体振荡器，还对并联型的石英晶体振荡器进行了改进，加上了射极跟随器以达到更稳定的频率输出。最后，按照原理图进行参数的计算和仿真、调试，成功输出符合设计要求的波形，即完成了晶振频率为20MHz，输出信号幅度≥5V（峰-峰值）的石英晶体振荡器的设计。另一方面，也通过实验证明了上述理论的可靠性。在本文总结中，通过对系统性能分析，找出了系统的不足之处，并提出了符合实际情况且有可行性的改进方案，整体来说较成功地完成了这次通信电子电路的课程设计。《通信电子线路》课程设计报告—章雅婷31.课程设计题目与要求1.1课程设计目的：正弦波高频振荡器的设计与实现，通过设计晶体振荡器，了解石英晶体的结构和特性，振荡器工作状态，反馈系数、品质因素等对振荡器的影响，掌握振荡器的设计，掌握晶体振荡器的设计方法以及设计思路。通过课程设计，使自己加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料﹑方案比较，以及设计、计算等环节。进一步提高分析、解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强自己的实践能力。1.2课程设计题目：晶体振荡器的设计1.3课程设计题目要求：设计一个晶振振荡器。主要技术指标：1、晶振频率为20MHz；2、输出信号幅度≥5V（峰-峰值）。2.晶体振荡器原理说明2.1石英晶体振荡器简介2.1.1石英晶体的基本结构石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。图2.1是一种金属外壳封装的石英晶体结构示意图。《通信电子线路》课程设计报告—章雅婷4图2-1石英晶体结构2.1.2石英晶体的物理特性石英晶体谐振器是由天然或人工生成的石英晶体切片制成。石英是二氧化硅，在自然界中以六角锥体出现，常用的石英晶体是压电石英，它是一种各向异性的结晶体，振荡器中所用的石英片或石英棒都是按一定的方位从石英晶体中切割出来的。在晶体的两面制作金属电极，并与底座的插座相连，最后以金属壳封装或玻璃壳封装，成为晶体谐振器。石英晶体之所以能够成为电的谐振器，是由于它具有压电效应。所谓压电效应，就是当晶体受外力的作用而变形时，就在它对应的表面上产生正、负电荷，呈现出电压。如果在晶体振子板极上施加交变电压，就会是晶片产生机械变形振动。此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体振荡器的固有频率时就会发生压电谐振，从而导致机械变形的振幅突然增大。对于一定形状和尺寸的某一晶体，它既可以在某一基频上谐振，也可以在某一高次谐波上谐振。通常把利用晶片基频共振的谐振器称为基频谐振器，频率用