設計一用于RFID讀卡器測試的幅移鍵控發生器（ASK），其結構如圖4-1所示。正弦振蕩器輸出頻率為125kHz，幅度為3V；脈沖源輸出頻率為10kHz。

圖4-1 ASK測試發生器

實驗具體要求如下：

（1）設計電路，使用專業軟件繪制電路原理圖。

（2）闡述振蕩器、脈沖源的設計原理，給出必要的參數計算過程；說明模擬開關電路的控制原理。

（3）對正弦振蕩器進行仿真，給出仿真電路圖和正弦波輸出波形，驗證輸出頻率和幅度的正確性，給出誤差說明。

（4）對振蕩源進行仿真，給出仿真電路圖和正弦波輸出波形，驗證輸出頻率的正確性，給出誤差說明。

（5）若所設計的方案中，模擬開關可以仿真，則對整機進行仿真，給出ASK輸出仿真圖，說明波形的正確性。（選做）

實驗結果

圖4-2整機電路圖

PCB設計

闡述振蕩器、脈沖源的設計原理，給出必要的參數計算過程；說明模擬開關電路的控制原理。

振蕩器采用RC文氏橋振蕩電路，由f0=125kHz=,取C1=C2為0.01μF，算得R15=R16為127Ω。根據起振條件AF>1,取R4=45kΩ，R3=15kΩ。因為幅值參數難以確定，所以在輸出后加一級同相比例放大電路，根據振蕩電路輸出幅值，確定同相比例放大倍數，故確定R11和R12的值。以此達到輸出3v的目的。

脈沖源由滯回比較器和RC電路構成。其f0=10kHz=取C3為0.01μF,算得R1為1000Ω，R2=40kΩ，R6=25kΩ。由兩個穩壓管控制輸出幅度。

模擬開關采用CD4066，將脈沖信號輸入控制端，當脈沖信號為高電平時，模擬開關導通，實現振蕩信號輸出。當脈沖信號為低電平時，模擬開關斷開，進而實現ASK信號輸出。
對正弦振蕩器進行仿真，給出仿真電路圖和正弦波輸出波形，驗證輸出頻率和幅度的正確性，給出誤差說明。

圖4-3 正弦輸出波形仿真圖

頻率誤差：(8.799-8.000)/8.000=9.9%

幅度誤差：（3.045-3.00）/3.00=1.5%

由誤差分析可得，正弦波頻率誤差較大，但仍滿足題目要求，誤差可能來源于

元件參數選擇的匹配度

元件實際值與理論值存在的誤差

幅度的誤差較小，誤差來源可能是

元件實際值與理論值存在的誤差

同相比例放大倍數不夠精確

對振蕩源進行仿真，給出仿真電路圖和脈沖波輸出波形，驗證輸出頻率的正確性，給出誤差說明。

圖4-4 方波輸出波形仿真圖

頻率誤差：（98.139-100.00）/100.00=1.8%

由誤差分析可得，頻率誤差較小，但波形有所失真，不過仍可以觸發模擬開關，仍滿足題目要求，誤差可能來源于

（1）元件參數選擇的匹配度

（2）元件實際值與理論值存在的誤差

（3）運放芯片的選擇

給出ASK輸出仿真圖，說明波形的正確性。

圖中紅色波形即為ASK信號，藍色為脈沖信號，由圖可得當脈沖信號為高電平時，正弦信號正常輸出，滿足題目要求。

實驗思考題

模擬信號發生器的設計中，影響頻率準確性的因素有哪些？

答：

元件參數的匹配度

元件實際參數與理論的誤差

元件參數受溫度的影響

Pcb的布局

信號之間的串擾

集成運放的選擇

電路阻抗因素的影響

有源器件截止頻率的因素

電容在電路中分布的影響

線圈元件的自感現象
為什么在高頻振蕩器的設計中，通常不使用集成運放作為放大環節。

答：集成運放也有頻率參數，需要考慮頻率以及增益帶寬等參數，高頻對非線性元件的影響也較大，集成運放內部的元件也受到高頻影響。