LC正弦波振荡器
LC正弦波振荡器
第4章 正弦波振荡器
正弦波振荡器输出信号的频率范围是很宽的,基本上可 以分成两大类。一类是由电阻、电容元件组成的RC振荡器, 它适用于产生低频正弦波振荡信号,其振荡频率范围为几赫 兹到几十千赫兹。另一类是由集中参数LC元件组成的高频振 荡器,它的振荡频率在几十千赫兹到几十兆赫兹。如果频率 更高,进入米波、分米波范围,则由分布参数系统组成超高
(4-3)
第4章 正弦波振荡器 式(4-3)可以分为两部分, 即
AuFu=1 j=jA+j F=2n (n=0,1,2,……) (4-4) (4-5)
式(4-4)为自激振荡的振幅平衡条件, 式(4-5)为自激振荡的相 位平衡条件。 一个电路要产生自激振荡必须满足上述两个条 件。
第4章 正弦波振荡器
第4章 正弦波振荡器
4.1 概
4.1.1 振荡器的概念和用途
所谓振荡器是一种不需要外加激励信号,而能将直流电
源的能量转变为交流能量的电子设备。它与放大器最根本的 区别在于它的工作不需要外加信号的推动。
第4章 正弦波振荡器
振荡器电路是一种用途非常广泛的基本电子线路。例如,
在无线电通信、广播、电视发射系统中,高频振荡器是个核
环过程,进入到晶体管的饱和区和截止区,放大器的增益下
降,AuFu也就减小,使振荡从AuFu>1过渡到AuFu=1,振荡稳
定下来,最后达到平衡状态。
第4章 正弦波振荡器
由增幅振荡到稳幅振荡的建立过程,说明前者由起振条 件来保证,即AuFu>1,后者由晶体管特性的非线性来实现自 动限幅,而LC回路起选频作用,使振荡回路输出单一频率的 正弦信号。
式(4-2)
u A
(4-2)
u 都为 F
正弦波振荡器(LC振荡器和晶体振荡器)实验
正弦波振荡器(LC 振荡器和晶体振荡器)实验一、实验目的1.掌握电容三点式LC 振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理,熟悉其各元件的功能; 2.掌握LC 振荡器幅频特性的测量方法;3.熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响;通过实验进一步了解调幅的工作原理。
4.了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响,感受晶体振荡器频率稳定度高的特点。
二、实验仪器1.100M 示波器 一台2.高频信号源 一台3.高频电子实验箱 一套三、实验电路原理1.基本原理振荡器是指在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定波形的交变振荡能量的装置。
正弦波振荡器在电子技术领域中有着广泛的应用。
在信息传输系统的各种发射机中,就是把主振器(振荡器)所产生的载波,经过放大、调制而把信息发射出去的。
在超外差式的各种接收机中,是由振荡器产生一个本地振荡信号,送入混频器,才能将高频信号变成中频信号。
振荡器的种类很多。
从所采用的分析方法和振荡器的特性来看,可以把振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。
此实验只讨论反馈式振荡器。
根据振荡器所产生的波形,又可以把振荡器分为正弦波振荡器与非正弦波振荡器。
此实验只介绍正弦波振荡器。
常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成,这就是反馈振荡器。
按照选频网络所采用元件的不同,正弦波振荡器可分为LC 振荡器、RC 振荡器和晶体振荡器等类型。
(1)反馈型正弦波自激振荡器基本工作原理以互感反馈振荡器为例,分析反馈型正弦波自激振荡器的基本原理,其原理电路如图2-1所示。
b V bE cE -1L 2L f V bV '+-图 2-1反馈型正弦波自激振荡器原理电路当开关K 接“1”时,信号源b V 加到晶体管输入端,构成一个调谐放大器电路,集电极回路得到了一个放大了的信号F V 。
当开关K 接“2”时,信号源b V 不加入晶体管,输入晶体管是F V 的一部分b V '。
使用SAW的LC振荡器
使用SAW的LC振荡器1. LC正弦波振荡器的基本结构:LC正弦波振荡器是通信电路中很常见的电子线路,它输出具有固定幅值、频率和相位的正弦波,一般作为通信用载波或混频用信号,有多种结构形式。
常用的正弦波振荡器一般为反馈振荡器,由一个放大器和一个反馈网络组成,为维持振荡要具备所谓奈奎斯特标准(Nyquist's criteria):a) 由反馈网络和放大器组成的环路的增益在振荡频率处必须大于或等于1。
b) 在振荡频率处反馈信号必须与输入信号同相,即为正反馈。
同相一般是由信号相移360度得到,其中180度相移来自放大器的反相,另180度相移则来自选频反馈网络。
在RF使用时,一般使用LC选频反馈网络(低频则主要用RC选频反馈网络),依据反馈网络的结构,LC 正弦波振荡器主要有Armstrong、Hartley、Colpitts/Clapp等3种基本类型,可以通过观察反馈网络来区分。
Hartley振荡器国内常称为电感三点式振荡器,标志是采用了带抽头的电感分压器,一般是用两个电感,常用于RF的低端,因为高频时线绕电感会呈现容性,破坏起振条件。
Colpitts振荡器国内常称为电容三点式振荡器,采用电容分压器提供反馈,只用一个电感而用两个电容分压,使用频率可达微波(米波)的低端,结构简单,使用普遍。
Clapp振荡器是一种改进的电容三点式振荡器,也采用电容分压器提供反馈,但L支路串联了一个小电容C3,可通过调整C3改变振荡频率,而不会影响反馈分压比,常用于可变频率场合。
2. 石英晶体谐振器:使用LC回路的正弦波振荡器,其振荡频率由元件值决定,但元件值会因外部的温度等因素而改变,从而造成频率的漂移。
为保持振荡器的频率稳定,最常用的办法就是使用晶体稳频。
最常用的晶体材料是石英,是Si的氧化物的单晶,具有压电效应,即加上电压可使其表面产生位移,也可因位移而产生电压。
把石英制成薄片,并在两面接电极,就组成石英晶体谐振器,它具有固有的机械谐振频率,且Q值高达10000以上,这种频率与晶体厚度和切割方向等因素有关,而受温度影响很小。
LC振荡器
例3.2.1 能否起振. 能否起振.
判断图例3.2.2所示两极互感耦合振荡电路 所示两极互感耦合振荡电路 判断图例
解:在 T1 的发射极与 T2 之间断开.这是一个共基—共 集反馈电路. 振幅条件是可以满足的,所以 只要相位条件满足,就可以起振. 图3.2.2 例3.2.1图(动画)
利用瞬时极性判断法,根据同名端位置,可以得到:
所以
Vf T ( jω ) = = V
i
gm Z2 × = 1 1 Z1 + Z 2 Z1 1 1 + + + Z1 + Z 2 Z 3 Z 2 Z3 Z 2 Z3
gm
Z Z 将 Z1, 2 , 3 代入上式整理后得
T ( jω ) =
gm = T (ω )e jT (ω ) A + jB
式中 且
X ce + X be + X bc = 0
图3.2. 3 三点式振荡器的原理图 (三点式振荡电路动画) 3.2.2
证明:假定LC回路由纯电抗元件组成,其电抗值分别为
X ce X be X cb 同时不考虑晶体管的电抗效应,则当回路谐振
(ω = ω0) 回路呈纯阻性,有 时,
X ce + X be + X bc = 0
LC正弦波振荡器 3.2 LC正弦波振荡器
采用LC谐振回路作为选频网络的振荡器. 采用 谐振回路作为选频网络的振荡器. 谐振回路作为选频网络的振荡器 LC正弦波振荡器有三种实现电路 正弦波振荡器有三种实现电路: 正弦波振荡器有三种实现电路
互感耦合振荡器 三点式振荡器 集成电路LC振荡器
LC振荡器可用来产生几十千赫到几百兆 振荡器可用来产生几十千赫到几百兆 赫的正弦波信号. 赫的正弦波信号.
模拟电子技术基础 4.2LC正弦波振荡器PPT课件
故
,
,为使 和 反相,
要求X1和X2 必须同性质。而X3必须与X1、X2异性质 。
4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理
X1
X2
X3
B
C
E
三点式振荡器基本结构
•
有电感三点式和电容三点式两种
4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理
4.2.2 电感三点式振荡器 (Hartley —哈脱莱)
而共基放大电路具有较大增益,又具有内稳幅作用,
因此合理选择电路参数可满足振幅起振和平衡调节
故此电路可能产生振荡。
作业
P154 4.1(a)
4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理
三个电抗元件组成LC谐振回路
谐振回路既是负载,又构成正反馈选频网络。
三点式振荡器组成原则:与放大器同相输入端相连的为同性质电抗,不与同相输入端相连的为异性质电抗。
掌握三点式振荡器的组成原则和工作原理
掌握电感三点式和电容三点式振荡器的典型 电路、工作原理、工作特点和分析方法。
4.2 LC正弦波振荡器
了解集成LC振荡器
变压器反馈式振荡器
变压器反馈式振荡器
一、电路组成
三极管、LC谐振回路构成选频放大器,变压器Tr构成反馈网络。
放大器在小信号时工于甲类,以保证起振时有较大的环路增益。
二、工作原理
L
C
+ –
+ –
C
B
E
变压器反馈式振荡器交流通路
N1
N2
M
+ –
二、工作原理
起振时放大器工作于甲类,T>1。随着振荡幅度的增大,放大器进入非线性状态,且由于自给偏置效应进入乙类或丙类非线性工作状态,使T减小,直至T=1,进入平衡状态
电子电路综合实验-LC正弦波振荡器报告
LC 正弦波振荡(虚拟实验)1、 电容三点式(1)121100,400,10C nF C nF L mH ===示波器频谱仪(2)121100,400,5C nF C nF L mH ===示波器频谱仪(3)121100,1,5C nF C F L mH μ===示波器频谱仪数据表格: (C1, C2, L1) (C 1,C 2,L 1) O U •i U •增益A 相位差 谐振频率f 0 测量值 理论值 测量值 理论值 (100nF,400nF,10mH )5.972V1.486V44.0191806.025kHz5.627(100nF,400nF,5mH ) 4.698V 1.161V 4 4.047 180 7.995 kHz 7.958 (100nF,1uF,5mH )7.116V711.458mV1010.0021807.897 kHz7.465实验数据与理论值间的差异分析:增益差别不大但谐振频率差别较大, 主要是由于读数是的精度有限造成的。
由于游标以格为单位, 因此读数时选取的幅值最大的点可能与实际有差, 因而谐振频率的测量也有误差。
2、 电感三点式(1)1225,100,200L mH L H C nF μ===示波器频谱仪(2)1225,100,100L mH L H C nF μ===示波器频谱仪(3)1222,100,100L mH L H C nF μ===示波器频谱仪数据表格:(L1, L2, C2)(L1,L2,C2)OU•(V)iU•(mV)增益A 相位差谐振频率f0测量值理论值测量值(kHz)理论值(kHz)(5mH,100uH,200nF) 4.497V 89.938mV 50.001 50 180 5.039kHz 4.983 (5mH,100uH,100nF) 4.504V 90.070 mV 50.005 50 180 7.010kHz7.047(2mH,100uH,100nF) 4.483V 224.150mV 20.000 20 180 10.951kHz10.983实验数据与理论值间的差异分析:误差均较小, 主要由于电路不够稳定以及读数精度造成。
4.2_LC正弦波振荡器电路
这种电路能否起振,关键问题是看它能否构 成正反馈,即能够满足相位平衡条件。 由放大器的倒相作用,回路 上的输出电压Vo与Vi相差 180o。回路谐振时,Vo在 CL2支路内所产生的电路I 超前于Vo 90o,I在L2两端 产生的电压降也超前于I 90o,所以Vf与Vi 同相。 BUPT Press
4.2 LC正弦波振荡器电路
LC振荡器根据其反馈网络的不同可以分为
,互感耦合振荡器、电感反馈式振荡器 和电容反馈式振荡器三种类型。 本部分重点介绍不同型式的反馈性LC振荡 器,以三点式振荡器作为重点。
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4.2.1 互感耦合振荡器电路
互感耦合振荡器是利用线圈之间的互感耦合实现
正反馈的,耦合线圈同名端的正确位置的放置
电感反馈三端电路的振荡频率:
f0 1 2 1
' hoe C ( L1 L2 2M ) ( L1L2 M 2 ) hie
1 2
1 LC
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哈特莱电路的优点: 1、L1和L2之间有互感,反馈较强,容易起振 2、振荡频率调节方便,只要调整电容C即可; 3、C的改变基本不影响电路的反馈系数。
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4.2.2 电感反馈振荡器电路
谐振回路作为
集电极负载, 利用电感L2将 谐振电压反馈 到基极,故称
电感反馈振荡器,或称“Hartley”振荡器
。
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LC谐振回路引出 三个端点,分别 与晶体管的三个 电极相连接,所 以又叫做电感三 端式振荡器。
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C1C2C3 C3 C C3 C1C2 C2C3 C1C3 1 C3 C3 C1 C2
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LC正弦波振荡器和选频放大电路
F 1 ,信号在从输出端、经反馈到反向输入端、再到输出端的过程中 出 Vo 较小。由于 A V
被放大,集电极电压和电流不断被放大,电路输出 Vo 不断增大。在此过程中,集电极电流 逐步被限幅,由于发射极 PN 结的非线性特性,使基极、发射极电流正半周幅值大,负半周 幅值小,由此产生直流电流分量。直流电流分量对发射极旁路电容 Ce 充电,使发射极直流 电位上升,从而使 VBE 下降,三极管 Q1 的电流放大倍数β下降,放大器 A 的放大倍数下降。
由实验 1 中式(1-1)可算得三极管β≈139。 (2) 按图 8.1 接回 Cb,恢复 Rp2。取 C1=0.01μF,调整 Rp2,测量记录输出波形的频率、峰 峰值。再取 C1=0.047μF,重复上述实验。 C1(μF) 0.01 0.047 Vopp(V) 8.32 9.44 测量 f(kHz) 14.4716 10.2976 理论 f(kHz) 16.3 8.09
2)
F F 1 ,稳态时要求 A 1 。试述该电路的电压 图 8.1 所示电路起振时要求 A V V
放大倍数能自动调节,以满足上述要求。
F 1 ,信号在从输出端、经反馈到反 答:电路刚起振时,电路输出 Vo 较小。由于 A V
向输入端、再到输出端的过程中被放大,集电极电压和电流不断被放大,电路输出 Vo 不断增大。在此过程中,集电极电流逐步被限幅,由于发射极 PN 结的非线性特性,使 基极、发射极电流正半周幅值大,负半周幅值小,由此产生直流电流分量。直流电流分 量对发射极旁路电容 Ce 充电,使发射极直流电位上升,从而使 VBE 下降,三极管 Q1 的
称这种性能为自动稳幅性能。 综上所述, 放大器 A 提供了-180°相移, LC 振荡回路与放大器的连接方式又提供了-180° 相移,所以,LC 振荡回路在整个电路中的相移必须为 0,才能满足起振的相位条件。使 LC 回路的相移为 0 的频率只有其固有频率,
LC正弦波振荡器
[在此处键入] 河南理工大学课程设计报告书[在此处键入]摘要在社会化程度越来越高的背景下,通讯工具在我们的生活中扮演了越来越重要的角色。
高频信号发生器主要用来向各种电子设备和电路提供了高频能量或高频标准信号,以便测试各种电子设备和电路的电气特性。
高频信号发生器主要是产生高频正弦振荡波,故电路主要是高频振荡电路构成。
振荡器的功能是产生标准的信号源,广泛应用于各类电子设备中。
所以,振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路,也是从事电子技术工作人员必须要掌握的基本电路。
本次课程设计主要制作LC正弦波振荡器,采用晶体三极管构成正弦波振荡器,达到本次课程设计的目的。
并介绍了设计步骤,比较了各种设计的优缺点,总结了不同振荡器的性能特性。
关键字:通信高频信号正弦波振荡器目录一.设计任务与要求 (2)二.设计方案 (2)三.各部分设计及原理分析 (5)3.1 LC电感三点式(哈特莱振荡器) (5)3.2 电容三点式振荡器(考毕兹振荡器) (8)3.3电容三点式振荡器的改进型电路——克拉泼振荡器 (12)四.结论 (17)五.心得体会 (18)六.参考文献 (18)一.设计任务与要求正弦波振荡器广泛应用于各种电子设备中。
如,无线发射机中的载波信号源、超外接收机中的本地振荡信号源、电子测量仪器中的正弦波信号源、数字系统中的时钟信号等等。
正弦波振荡器是指不需要输入信号控制就能自动地将直流电转换为特定频率和振幅的正弦交变电压(电流)的电路。
它是各类电子设备的基础,若想做出一个完美的电子器件,必须要将最基本的电路设计好,因此我们选择了LC正弦波振荡器的设计。
选题目的:1、进一步熟悉正弦波振荡器的组成原理;2、观察输出波形,分析影响振荡器起振、稳定的条件;3、掌握振荡回路 Q 值对频率稳定度的影响及振荡器反馈系数不同时,静态工作电流 IEQ对振荡器起振及振幅的影响;4、比较改进型正弦波振荡器与克拉泼振荡器的性能,分析电路结构及元件参数的变化对振荡器性能的影响。
5.3 LC正弦波振荡器
5.3 LC正弦波振荡器定义:采用LC谐振回路作为选频网络的反馈型振荡电路称为LC振荡器,按其反馈方式,LC振荡器可分为互感耦合式振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器三种类型,其中后两种通常称为三点式振荡器。
5.3.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器利用互感耦合实现反馈振荡。
根据LC谐振回路与三极管不同电极的连接方式分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
图5 —17 三种互感耦合振荡电路集电极调谐型电路的高频输出方面比其它两种电路稳定,而且输出幅度大,谐波成分小。
基极调谐型电路的振荡频率可以在较宽的范围内变化,且能保持输出信号振荡幅度平稳。
我们只讨论集电极调谐型电路(用得最多)。
而集电极调谐型又分为共射和共基两种类型,均得到广泛应用。
两者相比,共基调集电路的功率增益较小,输入阻抗较低,所以难于起振,但电路的振荡频率比较高,并且共基电路内部反馈较小,工作比较稳定。
互感耦合电路,变压器同名端的位置必须满足振荡的相位条件,在此基础上适当调节反馈量M总是可以满足振荡的振幅条件。
振荡起振和平衡的相位条件?判断互感耦合振荡器是否可能振荡,通常是以能否满足相位平衡条件,即是否构成正反馈为判断准则。
判断方法采用“瞬时极性法”。
瞬时极性法:首先识别放大器的组态,即共射、共基、共集。
然后根据同名端的设置判断放大器是否满足正反馈。
放大器组态的判别方法:观察放大器中晶体管与输入端和输出回路相连的电极,余下的电极便是参考端。
(后面以实例说明)①输入端接基极端,输出端接集电极,发射极为参考点(接地点),是共射组态。
共射组态为反相放大器,输入、输出信号的瞬时极性相反,如图5 —18(a)所示。
②输入端接发射极,输出端接集电极,基极为参考点(接地点),是共基组态。
共基组态为同相放大器,输入、输出信号的瞬时极性相同,如图5 —18(b)所示。
③共集:输入端接基极端,输出端接发射极,集电极为参考点(接地点),是共集组态。
实验三LC正弦波振荡器
压增益, 为反馈系数。
实验三 LC正弦波振荡器
相位起振条件为: o 2 s c L C 1 C 2 C 1 C 2 L g ig L 0
振幅起振条件为: gmgL (1C C 1 2 )gi(1o 2sc1LC 1)
g L R 1 L ( R L R L //R p ) ,g i R 1 i( R i R E //r e r e ) ,C 2 C 2 C b e
(1)改变CT电容,当分别接C9、C10、C11时,记录相应的频率值, 并填入表。
(2)改变CT电容,当分别接C9、C10、C11时,用示波器测量振荡 电压的峰峰值VP-P,并填入表
(3)比较起振前后工作点的变化,其中起振前 VBEQ=VBQ-VEQ 起振后为VBE0=VB0-VE0
实验三 LC正弦波振荡器
3、测试当C、 不同时,起振点振幅与工作电流IEQ的关系 (R=110k )
实验三 LC正弦波振荡器
3、测试当C不同时,起振点振幅与工作电流IEQ的关系 (R=110k )
实验三 LC正弦波振荡器
4、回路的Q值、改变晶体管的静态电流值,对振荡频率的影响 实验条件:C T 1 0 0 p F ,C C 1 0 0 1 2 0 0 、 I E Q 3 m A时。改变L两端的并 联电阻R,使其分别为 ,分别记录电路的振荡频率,并填入表 3-3。(注意:频率计后几位跳动变化的情况)
实验三 LC正弦波振荡器
六、实验报告
1、画出实验电路图及其交流等效电路。 2、整理实验数据、分析实验结果,比较LC振荡器与晶体振荡
器的优缺点。 3、以IEQ为横轴,输出电压峰值VP-P为纵轴,将不同 C C 值下
测得的三组数据,在同一坐标纸上绘制成曲线。 4、回答思考题1、2、5。
实验二 LC正弦波振荡器实验
实验二 LC 正弦波振荡器实验一、实验目的1、观察LC 振荡器的产生和稳定过程,并检验谐振时环路增益AF=1。
2、观察电容和电感三点式振荡器的谐振频率。
3、研究影响振荡频率的主要因素。
4、研究LC 选频回路中电容或电感比值对维持振荡器所需的放大器电压增益的影响。
二、实验仪器1、示波器2、频谱仪3、高频电子线路试验箱三、实验原理一个反馈振荡器必须满足三个条件:起振条件(保证接通电源后能逐步建立起振荡), 平衡条件(保证进入维持等幅持续振荡的平衡状态)和稳定条件(保证平衡状态不因外界不稳定因素影响而受到破坏)。
1、电感三点式振荡器电容三点式振荡器又称为考毕兹振荡器,其原理电路如图2.1所示。
图中C1、C2 是回路电容,L是回路电感,Cb 、Ce 和Cc 分别是高频旁路电容和耦合电容。
一般来说,旁路电容和耦合电容的电容值至少要比回路电容值大一个数量级以上。
有些电路里还接有高频扼流圈,其作用是为直流提供通路而又不影响谐振回路工作特性。
对于高频振荡信号,旁路电容和耦合电容可近似为短路,高频扼流圈可近似为开路。
图2-1电容三点式振荡器回路谐振时,LC 回路呈纯阻抗,反馈系数 F 的表达式为21C C F = 不考虑各极间电容的影响,这时谐振回路的总电容量 C 为 C 1、C 2 的串联,即21111C C C +=∑振荡频率近似认为212102121C C C C L LC f +==ππ 为了维持振荡,放大器的环路增益应该等于 1,即 AF=1。
因为在谐振频率上振荡器的反馈系数21C C F =, 所以维持振荡的电压增益应该是 121C C F A == 2、电感三点式振荡电路电感三点式振荡器又称哈特莱(Hartley )振荡器,其原理电路如图2-2所示。
其中L1,L2 是回路电感,C是回路电容,Cc 和Ce 是耦合电容,Cb 是旁路电容,L3 和L4 是高频扼流圈。
(b)图为其共基组态交流等效电路。
利用类似于电容三点式振荡器的分析方法, 也可以求得电感三点式振荡器振幅起振条件和振荡频率, 区别在于这里以自耦变压器耦合代替了电容耦合。
LC振荡器
实验三 LC正弦波振荡器一、实验目的1.熟悉电容三点式振荡器(考毕兹电路)、改进型电容三点式振荡器(克拉泼电路及西勒电路)的电路特点、结构及工作原理。
2.掌握振荡器静态工作点调整方法。
3.掌握晶体管(振荡管)工作状态、反馈大小对振荡幅度与波形的影响。
4.掌握改进型电容三点式正弦波振荡器的工作原理及振荡性能的测量方法。
5.掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。
5.比较不同LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度,加深振荡器频率稳定度的理解。
二、预习要求1.复习LC振荡器的工作原理。
2.分析图3-7电路的工作原理,及各元件的作用,并按小信号调谐放大器模的 (设晶体管的β值为100)。
式设置晶体管静态工作点,计算电流IC仿真要求:1.按图3-7构建仿真电路,实现各种结构的振荡器2.以克拉泼电路振荡器为原型,改变振荡回路参数测量振荡器输出3.改变反馈系数,观测振荡器输出4.改变负载电阻,观测振荡器输出5.试构建西勒电路,完成2-4内容。
三、实验内容:1)分析电路结构,正确连接电路,使电路分别构成三种不同的振荡电路。
2)研究反馈大小及工作点对振荡器电路振荡频率、幅度及波形的影响。
3)研究振荡回路Q值变化对频率稳定度的影响4)研究克拉泼电路中电容C1003-1、C1003-2、C1003-3对振荡频率及幅度的影响。
5)研究西勒电路中电容C1004对振荡频率及幅度的影响。
四、实验原理1.实验原理:正弦波振荡器是指振荡波形接近理想正弦波的振荡器,这是应用非常广泛的一类电路,产生正弦信号的振荡电路形式很多,但归纳起来,不外是RC、LC和晶体振荡器三种形式。
在本实验中,我们研究的主要是LC三点式振荡器振荡器。
1电路特点:图3-7为实验电路,V1001及周边元件构成了电容反馈振荡电路及石英晶体振荡电路。
V1002构成射极输出器。
S1001、S1002、S1003、J1001分别连接在不同位置时,就可分别构成考毕兹、克拉泼和西勒三种不同的LC振荡器以及石英晶体振荡器。
lc正弦波振荡器实验原理
lc正弦波振荡器实验原理嘿,朋友!咱今天来聊聊 LC 正弦波振荡器实验原理这档子事儿。
你想啊,这 LC 正弦波振荡器就像是一个神奇的音乐盒子。
我们都知道音乐盒子里的那些小零件,彼此配合着,才能奏出美妙的旋律。
这 LC 正弦波振荡器也一样,它里面的电感(L)和电容(C)就是那关键的“小零件”。
电感是啥?你就把它想象成一个储存能量的小仓库,电流通过时,它就把能量给存起来,电流变化时,它又把能量放出来。
电容呢?它就像个能伸缩的小弹簧,一会儿充电,一会儿放电,不断地折腾。
当电感和电容一起工作的时候,那可就热闹啦!它们之间的能量交换就像两个调皮的孩子在互相扔皮球,你扔过来我扔过去,而且扔的速度还特别有规律。
这规律的能量交换不就产生了正弦波嘛。
这正弦波是怎么来的呢?就好比我们荡秋千,要是没人推,秋千自己晃荡的幅度会越来越小,最后停下来。
可要是每次在合适的时候给它加把力,那秋千就能一直稳定地荡起来。
在 LC 振荡器里,电感和电容的能量交换就是这秋千的晃荡,而电路中的正反馈就像是那恰到好处的推力,让正弦波能持续稳定地产生。
你再想想,要是电感和电容的值不合适,那不就像两个配合不好的舞者,舞步乱了,这正弦波还能好看吗?所以,选择合适的电感和电容值,那可太重要啦!还有啊,这电路中的电阻也不能忽略。
电阻就像个捣蛋鬼,会消耗能量,要是电阻太大,那能量都被它消耗掉了,正弦波还怎么有力气“跳舞”呢?总之,LC 正弦波振荡器的实验原理,就是电感、电容、电阻这些“小伙伴”在电路里默契配合的一场精彩表演。
只有它们各司其职,才能让我们看到那漂亮的正弦波。
所以说,要想真正搞懂 LC 正弦波振荡器实验原理,就得像细心的侦探一样,不放过每一个细节,弄清楚每个元件的作用,这样才能揭开这神秘的面纱,掌握其中的奥秘!。
正弦波振荡器
或者写成:
A F 1
A0F 1
A F 2n
课后思考题:在LC振荡器中,谐振回路是否等效成一个 电阻?振荡频率是否严格等于谐振回路的谐振频率?
三. 稳定条件
振荡器在工作过程中, 不可避免地要受到各种外界因素变化
的定影因响素,将如引电起源放电大压器波和动回、路温的度参变数化发、生变噪化声,干结扰果等使A。F这些变不化稳,
Uf
是反馈电压、 Ui 是输入电压、
A
是开环电压增益,
F 是反馈系数,
反馈型振荡器 正常工作的 三个条件:
一:起振条件
在接通电源瞬间, 电路中存在各种电扰动, 这些扰动均具
有很宽的频谱。 如果选频网络是由LC并联谐振回路组成,
则其中只有角频率为 谐振角频率ω0的分量才能通 过反馈产生
较大的 反馈电压 U f 。 如果在谐振频率处, U f 与原输入电
U f
j(
X
jX be be X
bc
)
U
c
X be X ce
U c
由电于路必中须U i满与足U正 c反反馈相:,所所以以UUi与f
U f
与
同相,而在共射 U c 反相
即:
X be 0 X ce
V
X1
X2
C2
C1
X3 L
(a)
V
L2
L1
X1
X2
X3 C
(b)
(a) 电容反馈振荡器; (b) 电感反馈振荡器
A 0
U c UC UCQ
Z
0
0
1)振幅平衡的稳定条件
2)相位平衡的稳定条件
第三节 反馈型LC振荡器
一 ,互感耦合振荡电路 二,电容反馈振荡电路 三,电感反馈振荡电路 电感三点式和电容三点式振荡电路的比较
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LC 正弦波振荡(虚拟实验)
1、 电容三点式
(1)121100,400,10C nF C nF L mH ===
频谱仪
示波器
(2)121100,400,5C nF C nF L mH ===
示波器
频谱仪
(3)121100,1,5C nF C F L mH μ===
示波器
频谱仪
实验数据与理论值间的差异分析:
有两组数据的增益的测量值比理论值大,但总的来说与实际值之间的差异较小,而谐振频率和理论值的差距较大。
其误差主要来源是测量仪器的精度以及读数是所产生的误差。
分析方法中对电路的简化分析也可能导致实际值与理论值之间有差异。
2、 电感三点式
(1)1225,100,200L mH L H C nF μ===
示波器
频谱仪
(2)1225,100,100L mH L H C nF μ===
示波器
频谱仪
(3)1222,100,100L mH L H C nF μ===
示波器
频谱仪
数据表格:
实验数据与理论值间的差异分析:
由实验数据可知,实验的理论值与实际测量值有一定的差异,但误差均较小。
误差的主要来源为测量仪器精度的差异以及人为读数所产生的误差。
在分析方法中对电路的简化分析也是导致实验产生误差的一个原因。
思考和分析
1、根据电容三点式振荡电路的测量数据表格,回答:
(1)分析电感值L1改变对谐振频率有何影响?
(2)分析电容值C2改变对放大器的电压增益和振荡频率有何影响?
(3)放大器输入输出端信号的相位差为多少?是否满足正反馈要求?
答:由实验数据表格可知,
(1)L1增大会导致谐振频率减小。
(2)电容C2增大,电路的电压增益增大,振荡频率减小
(3)三次实验数据中输入输出信号的相位差分别为179,177.33,180,在误差允许范围内满足正反馈要求,且波形稳定。
2、根据电感三点式振荡电路的测量数据表格,回答:
(1)分析电容值C2改变对谐振频率有何影响?
(2)分析电感值L1改变对放大器的电压增益和振荡频率有何影响?
(3)放大器输入输出端信号的相位差为多少?是否满足正反馈要求?
答:由数据表格,可知
(1)C2减小,谐振频率增大;C2增大,谐振频率减小。
(2)L1减小,增益变小,振荡频率变大。
(3)相位差为180度,满足正反馈需要。
3、影响电容、电感三点式振荡频率的主要因素是什么?
答:影响电容、电感三点式振荡频率的主要因素为组成三点式回路中的电容、电感的取值。