电容三点式振荡器与变容二极管直接调频电路设计

咼频实验报告（二）

--- 电容三点式振荡器与

变容二极管直接调频电路设计

组员

座位号16 __________________

i

实验时间__________ 周一上午 ________

目录

一、实验目的 (3)

二、实验原理 (3)

2.1 电容三点式振荡器基本原理 (3)

2.2 变容二极管调频原理 (5)

2.3 寄生调制现象 (8)

2.4 主要性能参数及其测试方法 (9)

三、实验内容 (10)

四、实验参数设计 (11)

五、实验参数测试 (14)

六、思考题 (15)

ii

实验目的

1. 掌握电容三点式LC 振荡电路的基本原理。

2. 掌握电容三点式LC 振荡电路的工程设计方法。

3. 了解高频电路中分布参数的影响及高频电路的测量方法。

4. 熟悉静态工作点、反馈系数、等效 Q 值对振荡器振荡幅度和频谱纯度的影响。

5. 掌握变容二极管调频电路基本原理、调频基本参数及特性曲线的测量方法。

实验原理

2.1电容三点式振荡器基本原理

电容三点式振荡器基本结构如图所示:

在谐振频率上，必有 X i + X 2 + X 3 =0,由于晶体管的 V b 与V c 反相，而根据振荡器的

振荡条件|T| = 1，要求V be = — V ce ,即i X i = i X 2，所以要求 X i 与X 2为同性质的电抗。

综合上述两个条件，可以得到晶体管

LC 振荡器的一般构成法则如下：在发射极上连

接的两个电抗为同性质电抗，另一个为异性质电抗。

原理电路如图3.2所示：

图3.2原理电路

共基极实际电路如图3.3所示:

Xi ―I

X 2

I —

图3.1电容三点式振荡器基本结构

C1

C2

图3.3共基极实际电路

其中：

回路谐振时有:

即 y fe R_k f >1 ,

利用小信号等效电路分析，可以将起振条件表达为

. 2

1

1 k f 1 ( ) r ob

R o

r e // R E k f

1

U (gob

g o ) k f g ib

R.

-g ob G 0

k f 2

(g ib

丄)

R E

g ob

1

，g

ib

r cb

1

(3-1)

G

o

_ Q o o L ，

C i

C i C 2'，C 八 C 2

C

be

Go 为谐振回路导纳，

Q o 为回路固有品质因数。

F(j •) ： k f

G

C 1 C 2'

T(j

J"(j JU —R L k f

盲

是谐振回路广义失谐 其中：

以上讨论中，忽略 C °b 的影响。 振幅起振条件：

T(j cc )|=AF >1 ,

(3-2)

(3-3)

(3-4) (3-5)

y fe

1

R L

1 k f

(3-6)

其中:

y fe

常 g m ，

1

g ob

r ob

当忽略y fe , g oe ，g L '，g ie '等参数影响时，上述条件实际就是

=0。此时，振荡频率为：

1

；.-；：：：；•-；： 0 （ 3-

12）

L C 1C 2厂 ■. C 1 C 2'

1

精确推导振荡频率需要解方程 Im （y fe R L k f 「）=0。实际的振荡频率略高于-.0 。

1 + j 匚

由于共基接法的晶体管电路，

其频率响应要明显高于共发射极电路，

所以此接法的晶体

管振荡电路的振荡频率可以高于共发射极接法电路，在实际使用中多采用此电路。

2.2变容二极管调频原理

实现调频的方法有两大类，即直接调频与间接调频。

LC 调频振荡器是直接调频电路。

直接调频的基本原理是利用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率。 如果受控振荡器

是产生正弦波的LC 振荡器，则振荡频率主要取决于谐振回路的电感和电容。将受到调制信 号控制的可变电

抗与谐振回路连接， 就可以使振荡频率按调制信号的规律变化，

实现直接调

频。

可变电抗器件的种类很多，

其中应用最广的是变容二极管，

作为电压控制的可变电容元

件，它有工作频率高、损耗小和使用方便等优点。本实验采用变容二极管直接调频电路。

g L

1 Q o o L (3-7)

g ib

1 1

&5 — + -----------

r e

R E

可得到振幅起振条件

gm H gob go ） kfgib

(3-8)

考虑到g ib 拓丄拓g m , k f =——:一,将上式改写为

r e

C1+C 2'

2

(G C 2 '),

、 G 1

g m

~

2

(

g ob g o )

- C C

C R

(3-9)

相位起振条件:

1

T （ '）9即向5。和£盲20

(3-10)

亦即:

y fe

g ob g o g ib

-0

(3-11)