電容三點式LC振蕩器實驗指導

一、實驗準備

1、做本實驗時應(yīng)具備的知識點：

1)三點式LC振蕩器 ?

2)西勒和克拉潑電路

3)電源電壓、耦合電容、反饋系數(shù)、等效Q值對振蕩器工作的影響

2、做本實驗時所用到的儀器：

1)LC振蕩器模塊

2)雙蹤示波器 ?

3)萬用表

二、實驗目的

1、熟悉電子元器件和高頻電子線路實驗系統(tǒng);

2、掌握電容三點式LC振蕩電路的基本原理，熟悉其各元件功能;

3、熟悉靜態(tài)工作點、耦合電容、反饋系數(shù)、等效Q值對振蕩器振蕩幅度和頻率的影響;

4、熟悉負載變化對振蕩器振蕩幅度的影響。

三、實驗電路基本原理

1、概述

lc振蕩器實質(zhì)上是滿足振蕩條件的正反饋放大器。lc振蕩器是指振蕩回路是由lc元件組成的。從交流等效電路可知：由lc振蕩回路引出三個端子，分別接振蕩管的三個電極，而構(gòu)成反饋式自激振蕩器，因而又稱為三點式振蕩器。如果反饋電壓取自分壓電感，則稱為電感反饋lc振蕩器或電感三點式振蕩器;如果反饋電壓取自分壓電容，則稱為電容反饋lc振蕩器或電容三點式振蕩器。

在幾種基本高頻振蕩回路中，電容反饋LC振蕩器具有較好的振蕩波形和穩(wěn)定度，電路形式簡單，適于在較高的頻段工作，尤其是以晶體管極間分布電容構(gòu)成反饋支路時其振蕩頻率可高達幾百MHZ～GHZ。

2、lc振蕩器的起振條件

一個振蕩器能否起振，主要取決于振蕩電路自激振蕩的兩個基本條件，即：振幅起振平衡條件和相位平衡條件。

3、LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度

頻率穩(wěn)定度表示：在一定時間或一定溫度、電壓等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對變化程度，常用表達式：Δf0/f0來表示(f0為所選擇的測試頻率;Δf0為振蕩頻率的頻率誤差，Δf0=f02-f01;f02和f01為不同時刻的f0)，頻率相對變化量越小，表明振蕩頻率的穩(wěn)定度越高。由于振蕩回路的元件是決定頻率的主要因素，所以要提高頻率穩(wěn)定度，就要設(shè)法提高振蕩回路的標準性，除了采用高穩(wěn)定和高Q值的回路電容和電感外，其振蕩管可以采用部分接入，以減小晶體管極間電容和分布電容對振蕩回路的影響，還可采用負溫度系數(shù)元件實現(xiàn)溫度補償。

4、LC振蕩器的調(diào)整和參數(shù)選擇

以實驗采用改進型電容三點振蕩電路(西勒電路)為例，交流等效電路如圖2-1所示。

(1)靜態(tài)工作點的調(diào)整

合理選擇振蕩管的靜態(tài)工作點，對振蕩器工作的穩(wěn)定性及波形的好壞，有一定的影響，偏置電路一般采用分壓式電路。

當振蕩器穩(wěn)定工作時，振蕩管工作在非線性狀態(tài)，通常是依靠晶體管本身的非線性實現(xiàn)穩(wěn)幅。若選擇晶體管進入飽和區(qū)來實現(xiàn)穩(wěn)幅，則將使振蕩回路的等效Q值降低，輸出波形變差，頻率穩(wěn)定度降低。因此，一般在小功率振蕩器中總是使靜態(tài)工作點遠離飽和區(qū)，靠近截止區(qū)。

(2)振蕩頻率f的計算

式中CT為C1、C2和C3的串聯(lián)值，因C1(300p)》》C3(75p)，C2(1000P)》》C3(75p)，故CT≈C3，所以，振蕩頻率主要由L、C和C3決定。

(3) 反饋系數(shù)F的選擇

反饋系數(shù)F不宜過大或過小，一般經(jīng)驗數(shù)據(jù)F≈0.1～0.5，本實驗取

5、克拉潑和西勒振蕩電路

圖2-2為串聯(lián)改進型電容三點式振蕩電路——克拉潑振蕩電路。 圖2-3為并聯(lián)改進型電容三點式振蕩電路——西勒振蕩電路。

6、電容三點式LC振蕩器實驗電路

電容三點式LC振蕩器實驗電路如圖2-4所示。圖中3K05打到“S”位置(左側(cè))時為改進型克拉潑振蕩電路，打到“P”位置(右側(cè))時，為改進型西勒振蕩電路。3K01、3K02、3K03、3K04控制回路電容的變化。調(diào)整3W01可改變振蕩器三極管的電源電壓。3Q02為射極跟隨器。3TP02為輸出測量點，3TP01為振蕩器直流電壓測量點。3W02用來改變輸出幅度。

四、實驗內(nèi)容

1、用示波器觀察振蕩器輸出波形，測量振蕩器電壓峰—峰值VP-P，并以頻率計測量振蕩頻率。

2、測量振蕩器的幅頻特性。

3、測量電源電壓變化對振蕩器頻率的影響。

五、實驗步驟

1、實驗準備

插裝好LC振蕩器模塊，按下開關(guān)3K1接通電源，即可開始實驗。

2、西勒振蕩電路幅頻特性的測量

示波器接3TP02，頻率計接振蕩器輸出口3P01。電位器3W02反時針調(diào)到底，使輸出最大。開關(guān)3K05撥至右側(cè)，此時振蕩電路為西勒電路。3K01、3K02、3K03、3K04分別控制3C06(10P)、3C07(50P)、3C08(100P)、3C09(200P)是否接入電路，開關(guān)往上撥為接通，往下?lián)転閿嚅_。四個開關(guān)接通的不同組合，可以控制電容的變化。例如3K01、3K02往上撥，其接入電路的電容為10P+50P=60P。按照表3-1電容的變化測出與電容相對應(yīng)的振蕩頻率和輸出電壓(峰一峰值VP-P)，并將測量結(jié)果記于表2-1(A)中。

注：如果在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中使振蕩器停振無輸出，可調(diào)整3W01，使之恢復振蕩。 3.克拉潑振蕩電路幅頻特性的測量

將開關(guān)3K05撥至左側(cè)，振蕩電路轉(zhuǎn)換為克拉潑電路。按照上述方法，測出振蕩頻率和輸出電壓，并將測量結(jié)果記于表2-1(B)中。

4、測量電源電壓變化對振蕩器頻率的影響

分別將開關(guān)3K05打至左測(S)和右側(cè)(P)位置，改變電源電壓EC，測出不同EC下的振蕩頻率。并將測量結(jié)果記于表3-2中。

其方法是：頻率計接振蕩器輸出3P01，電位器3W02反時計調(diào)到底，選定回路電容為50P。即3K02往上撥。用萬用表直流電壓檔測3TP01測量點電壓，按照表3-2給出的電壓值Ec，調(diào)整3W01電位器，分別測出與電壓相對應(yīng)的頻率。表中△f為改變Ec時振蕩頻率的偏移，假定Ec=10.5V時 ，△f=0，則△f=f-f10.5V。

六、實驗報告

1、根據(jù)測試數(shù)據(jù)，分別繪制西勒振蕩器，克拉潑振蕩器的幅頻特性曲線，并進行分析比較。

2、對實驗中出現(xiàn)的問題進行分析判斷。

3、總結(jié)由本實驗所獲提的體會。