行功能扩展。系统的多个部件如频率测量电路，键盘控制电路，显示控制等都可以集成到一块芯片上，大大减小了系统的体积，并且提高了系统的稳定性和抗干扰性。
综上所述，选择方案二，采用FPGA构成控制部分。
4．测频模块的设计方案论证与选择
方案一：采用专用的频率测量芯片，如用INTERSIL公司的ICM7216B，只需少量的元件就能构成高精度的数字频率计，并且该芯片可以直接驱动8个数码管进行动态扫描显示。但该芯片价格昂贵，并且系统对芯片的资源利用较少。
方案二：采用中小规模的数字集成电路构成一个频率计，用来测量输出频率。该电路中包括放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路、计数器、锁存器等，其组成框图如图1.1.4所示。其中放大整形电路可由晶体管3DG100与74LS00等组成；时基电路由555定时器构成的多谐振荡器产生；逻辑控制器由74LS123构成，产生高低电平控制锁存器和计数器的工作；计数器选用74LS90；锁存器选用74LS273；最后通过74LS48译码显示。虽然原理简单，实现比较容易，但是电路复杂，可靠性不高。
图1.1.4 数字集成频率计组成框图
方案三：采用FPGA来实现测频功能。将压控振荡器的输出频率经过另一个前置分频器MC12022进行固定分频后送入FPGA测量，并实时送入液晶显示器显示测得的频率。由于MC12022可对输入正弦波整形，所以不需外加整形电路，这样硬件电路十分简单，只利用软件编程便可实现一系列的功能。功能集成在FPGA一块芯片上，可靠性高，准确性好，容易实现，并且充分利用了FPGA的资源。
图1.1.4 采用FPGA实现的频率计组成框图
综上所述，选择方案三，采用FPGA构成频率计实现输出频率的测量。
5．峰-峰值检测电路的设计方案论证与选择
方案一：利用一个二极管和电容即可构成一个简单的检测电路。输入信号电压直接加在检测电路上，对电容充电，通过测量电容两端电压便可得到输出电压峰峰值。在输入信号幅
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度比较大的情况下，输入电压峰-峰值和输入电压成线性关系。虽然利用该方法实现容易，但对于小信号的部分，输入电压峰峰值和输入电压不成线性关系，测量的数据不准确。 方案二：利用二极管和运放LM324构成一个检波电路，来测量电压的峰峰值。利用该方法准确度高，稳定性好，构成也比较简单，再通过一个AD转换器，便可将数据直接送入FPGA显示。利用该方法电路测量容易，也比较准确。
综上所述，选择方案二利用二极管和运放LM324实现输出电压峰-峰值的检测。
6．稳幅电路的设计方案论证与选择
方案一：采用交流电压并联负反馈电路实现稳幅电路。在放大电路中引入交流电压并联负反馈。反馈网络由一个可变电阻组成，稳定输出电压。但引入交流负反馈，因环境温度变化、电源电压波动等原因引起的放大倍数的变化都将减小，是以牺牲放大倍数为代价的。
方案二：采用交流电压并联负反馈电路和自动增益控制（AGC）电路一起实现的稳幅电路。由于VCO芯片MC1648内部有AGC电路，因此在引入了交流电压并联负反馈的基础上，输出电压再经过一个AGC电路，在输入信号电平变化时，用改变增益的办法维持输出信号电平基本不变。利用该方法可以进一步提高输出电压的稳定性，保证在15~35MHz的频率范围内，输出电压峰-峰值控制在1V±0.1V。
综上所述，选择方案二采用交流电压负反馈电路和AGC电路作为稳幅电路。
7．末级功率放大电路的设计方案论证与选择
方案一：采用甲类或乙类功率放大电路。甲类放大器的导通角为360°，适用于小信号功率放大；乙类功率放大器的导通角为180°，适合大功率工作。但是甲类或乙类功率放大电路其输出功率和效率都不是很高，一般不作为高频功率放大器。
方案二：采用丙类功率放大电路。三极管用3DA5109。调整放大管的导通角θ=70°左右，可以提高功放的效率。为了防止失真过大，输出端采用并联谐振回路。当负载为容性时，采用串联谐振回路。这样可以使输出功率和效率都达到最大值。
综上所述，选择方案二采用丙类放大器电路设计末级功率放大电路。
8．立体声模块的设计方案论证与选择
方案一：采用分立元件组成立体声模块。利用该方法实现比较简单，但外围电路复杂，调试麻烦，而且可靠性不高。
方案二：采用调频立体声发射芯片BA1404。BA1404将立体声调制、FM调制和RF放大
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功能集成在一个芯片上，弥补了用分立元件来设计调频电路的不足，而且具有立体声调制的功能，仅用很少的外围元件就可得到立体声调频信号。
综上所述，选择方案二设计立体声模块。
9．自制音源的产生
利用FPGA来产生自制音源信号。使用该方法编程简单，FPGA资源丰富，在ROM里可存
入多首歌曲、语音等音频信号。可通过按键选择收听自制音源里存储的歌曲、外接音源播放的歌曲或其它语音信号。选择自制音源还可以显示曲目。
10．显示方式选择
方案一：采用LED数码管显示。使用多个数码管动态显示，由于显示的内容较多，过多增加数码管个数显然不可行，进行轮流显示则控制复杂，加上数码管需要较多连线，使得电路复杂，功耗比较大。
方案二：采用字符型LCD显示。可以显示英文及数字，利用FPGA来驱动液晶显示模块，设计简单，且界面美观舒适，耗电小。
综上所述，选择方案二采用LCD实时显示输入频率、实测频率、电压峰-峰值、自制音源曲目和时间。
11．电源方案的选择
系统需要多个电源，FPGA使用5V稳压电源，振荡器的变容二极管需要1～10V电压，运放，功放等需要12V稳压电源。
方案一： 采用升压型稳压电路。用两片MC34063芯片分别将3V的电池电压进行直流斩波调压，得到5V和12V的稳压输出。只需使用两节电池，既节省了电池，又减小了系统体积重量，但该电路供电电流小，供电时间短，无法使相对庞大的系统稳定运作。
方案二：采用三端稳压集成7805与7812分别得到5V与12V的稳定电压。利用该方法方便简单，工作稳定可靠。
综上所述，选择方案二，采用三端稳压器电路。
1.1.4系统组成
经过方案比较与论证，最终确定的系统组成框图如图1.1.5所示。其中的集成电路MC1648、
MC145152、MC12022、低通滤波器和晶振构成锁相环频率合成器，FPGA集成了控制电路与频率计，并驱动液晶显示，峰-峰值检测电路用于检测输出电压峰-峰值，将其数据通过A/D转换送
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到FPGA显示。由于电路中既有数字电路又有高频电路，需将高频电路用金属屏蔽罩隔离，以减小交叉调制等干扰。
图1.1.5 系统组成框图
2. 单元电路设计
2.1 压控振荡器和稳幅电路的设计
压控LC振荡器主要由压控振荡芯片MC1648、变容二极管MV209以及LC谐振回路构成。MC1648需要外接一个由电感和电容组成的并联谐振回路。为达到最佳工作性能，在工作频率要求并联谐振回路的QL≥100。电源采用＋5V的电压，一对串联变容二极管背靠背与该谐振回路相连,振荡器的输出频率随加在变容二极管上的电压大小改变而改变。
图
2.1.1为压控振荡电路图。图2.1.2为MC1648的内部电路图。
图2.1.1 压控振荡电路
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图
2.1.2 MC1648内部电路图
压控振荡电路由芯片内部的Q8、Q5、Q1、Q7和Q6，10脚和12脚外接LC谐振回路（含、Q4、MV209）组成正反馈（反相720°）的正弦振荡电路。其振荡频率由式2.1计算。 fc?12?LC (2.1)
其中
11?。 CCD1?CD2?C7VCO的芯片管脚3为缓冲输出，一路供前置分频器MC12022，一路供放大电路放大后输出。该芯片的5脚是自动增益控制电路（AGC）的反馈端。将功率放大器输出的电压Vout1通过一反馈电路接到该脚，可以在输出频率不同的情况下自动调整输出电压的幅值并使其稳定在1V±0.1V。在输入信号电平变化时，AGC电路用改变增益的办法维持输出信号电平基本不变。结合MC1648的内部电路图，可以得到：当输出电压高于1V时，二极管D1反偏，电压为负，使Q8的基极电压减小，集电极电压增大，这样Q7的Vbe减小，电压放大倍数减小，使得输出电压Vout1也减小，稳定在1V±0.1V。另外在输出部分增加了变压器耦合，使得输出电压进一步稳定。
VCO产生的振荡频率范围和变容二极管的压容特性有关。图2.1.3为变容二极管的测试
图。可利用图中(a)所示的测量电路来测变容二极管MV209的压容特性。(b)为其压容特性和
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全国大学生电子设计竞赛训练教程-7.2.1电压控制LC振荡器
