高频电子线路实验报告 - 3

实验报告

课程：高频电子线路

学院：电子与信息工程学院专业：电子与信息工程班级：电信17-1 班

姓名：XXX XXX XXX

学号：XX XX

指导教师：李海军

实验项目名称： LC 正弦波振荡电路实验 实验日期： 11月12日

实验概述：

【实验目的及实验设备】 1、实验目的：

(1)进一步学习掌握正弦波振荡电路的相关理论；

(2)掌握电容三点式LC 振荡电路的基本原理，熟悉其各元件功能，熟悉静态工作点、耦合电容、反馈系数等对振荡幅度和频率的影响。

2、实验设备及仪器名称：

（1）LC 、晶体正弦波振荡电路实验板 （2）20MH 双踪示波器 （3）万用表

3、实验原理

ＬＣ振荡器实质上是满足振荡条件的正反馈放大器。ＬＣ振荡器是指振荡回路是由ＬＣ元件组成的。从交流等效电路可知：由ＬＣ振荡回路引出三个端子，分别接振荡管的三个电极，而构成反馈式自激振荡器，因而又称为三点式振荡器。如果反馈电压取自分压电感，则称为电感反馈ＬＣ振荡器或电感三点式振荡器；如果反馈电压取自分压电容，则称为电容反馈ＬＣ振荡器或电容三点式振荡器。

在几种基本高频振荡回路中，电容反馈ＬＣ振荡器具有较好的振荡波形和稳定度，电路形式简单，适于在较高的频段工作，尤其是以晶体管极间分布电容构成反馈支路时其振荡频率可高达几百ＭＨＺ～ＧＨＺ。

普通电容三点式振荡器的振荡频率不仅与谐振回路的LC 元件的值有关，而且还与晶体管的输入电容i C 以及输出电容o C 有关。当工作环境改变或更换管子时，振荡频率及其稳定性就要受到影响。为减小i C 、o C 的影响，提高振荡器的频率稳定度，提出了改进型电容三点式振荡电路——串联改进型克拉泼电路、并联改进型西勒电路，分别如图4-1和4-2所示。

串联改进型电容三点式振荡电路——克拉泼电路振荡频率为：

∑

=

LC 10ω

其中∑C 由下式决定

i

o C C C C C C ++++=∑211111 选C C >>1，C C >>2时，C C -∑~

，振荡频率0ω可近似写成 LC

10≈

ω

这就使0ω几乎与o C 和i C 值无关，提高了频率稳定度。 振荡幅度取决于折合到晶体管ce 端的电阻'R ，可以推出：

2

1

302124002

1LC Q

C L LQ R n 'R ⋅=≅

=ωωω 由上式看出，1C 、2C 过大时，R '变得很小，放大器电压增益降低，振幅下降。还可看出，

R '同振荡器0ω的三次方成反比，当减小C 以提高频率0ω时，R '的值急剧下降，振荡幅度显

著下降，甚至会停振。另外，用作频率可调的振荡器时，振荡幅度随频率增加而下降，在波段范围内幅度不平稳，因此，频率覆盖系数（在频率可调的振荡器中，高端频率和低端频率之比称为频率覆盖系数）不大，约为3.1~2.1。

并联改进型电容三点式振荡电路——西勒电路回路谐振频率0ω为

∑

=

LC 10ω

其中，回路总电容∑C 为

图4-1克拉泼振荡电路

E C

R C

R b1

R b2

C b

C 1

C 2

L C

R e

E C

R

R b

R b

C b C 1

C 2

L

C

R e

C 图4-2西勒振荡电路

3

211

111

C C C C C C C i o +

++++

=∑

选C C >>1，C C >>2时，3C C C +≅∑，这就使0ω值几乎与o C 和i C 无关，提高了频率稳定度。

折合到晶体管输出端的谐振电阻R '是

L Q n R n R 022'ω==

其中接入系数n 和C 无关，当改变C 时，n 、L 、Q 都是常数，则R '仅随0ω一次方增长，易于起振，振荡幅度增加，使在波段范围内幅度比较平稳，频率覆盖系数较大，可达1.6~1.8。另外，西勒电路频率稳定性好，振荡频率可以较高。

4.实验电路

LC 、晶体正弦波振荡电路实验电路如图4-3。断开J1、连接J2、J3构成LC 西勒电路振荡电路；断开J2、连接J1、J3构成并联型晶体正弦波振荡电路。

图4-3 LC 、晶体正弦波振荡电路实验电路

实验内容及步骤：

1、实验内容

1．LC 振荡器频率与峰峰值与静态工作点关系测试。 2．荡器频率范围的测量

3．LC 振荡器反馈系数对振荡频率与峰峰值的影响。 4.频率稳定度的观察。

2、实验步骤

R2 R4

R3

R1T1

C11RW1

J1

C4

C1

C3

C5

C6

J3

J4

J5

J2

C2

JZ

CV1

CV2

L

C7R5

R6

R7

T2

C8

TP2

C9

C10

R9

LED

+12

K

LC 、晶体正弦波振荡电路

OUT

TP1

A5-0808

在实验箱主板上插上LC、晶体正弦波振荡电路实验模块。接通实验箱上电源开关电源指标灯点亮。断开J1、连接J2、J3构成LC西勒振荡电路。

（1）测试静态工作点变化对振荡器工作状态的影响

调整RW1，由TP1测试T1发射极电流，观测发射极电流改变对振荡频率和幅度的影响。（R4=1K）。I EQ(mA)＝V（TP1）/R4

表4-1静态工作点变化对振荡器工作的影响

I EQ(mA) 1.402 1.603 2.001 2.567 2.868

f(MHz) 12.592 12.593 12.599 12.602 12.604

V p-p(V) 0.593 0.661 0.773 0.972 1.141

（2）振荡器频率范围的测量

用小起子调整微调电容CV1值（2/25p），同时用频率计在OUT端测量输出振荡信号的频率值，观测振荡频率的改变。（注意微调电容表面扇形镀银部分，从相对另一引出脚最近到最

远，每转动180度即完成容量最大到最小的全过程，多旋动是没有意义的，只会加速元件的磨损）

表4-2 振荡器频率范围的测量

f(MHz) V p-p(V)

Cmin 12.6241 1500

Cmax 11.2986 1200

（3）反馈系数对振荡器工作状态的影响

J3、J4、J5不同组合可构成多种反馈系数，观测反馈系数对振荡器工作状态的影响。

表4-3 反馈系数对振荡器工作状态的影响

F0.5 0.3 0.2 0.25

f(MHz) 12.405 12.251 12.205 12.231

V p-p(V) 2.185 1.347 0.855 1.131

( 注 C1:100p C4:100p C5：200p C6:200p)

（4）频率稳定度的测量

（a）短期频率稳定度的测量