LC、晶体正弦波振荡电路实验

LC、晶体正弦波振荡电子线路实训

一、 实训目的
10． 进一步学习掌控把握掌控把握掌控把握正弦波振荡电子线路的相关课程课程理论。
11． 掌控把握电容三点式LC振荡电子线路的基础原理，熟悉其各元件功能；熟悉静态作业点、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器振荡幅度和频率的影响。
12． 对比LC振荡器和晶体振荡器频率平稳度，深入对晶体振荡器频率平稳高的原因理解。

二、实训使用仪表器具
1．LC、晶体正弦波振荡电子线路实训板
2．20MH双踪示波器
3. 万用表
三、实训基础原理与电子线路
1. LC振荡电子线路的基础原理
ＬＣ振荡器实质上是适用振荡条件的正反馈放大器。ＬＣ振荡器是指振荡线路是由ＬＣ元件包括的。从交流ACAC等效电子线路可知：由ＬＣ振荡线路引出三个端子，分别接振荡管的三个电极，而含有概括反馈式自激振荡器，因而又称为三点式振荡器。如果反馈电压（V）（V）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（V）（V）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。
在几种基础高频振荡线路中，电容反馈ＬＣ振荡器设定有良好的振荡波动线和平稳度，电子线路形式简便，适于在较高的频段作业，尤其是以晶体管极间分布电容含有概括反馈支路时其振荡频率可多达几百ＭＨＺ～ＧＨＺ。
普通电容三点式振荡器的振荡频率不仅与谐振线路的LC元件的值有关，而而而且还与晶体管的写入电容以及输出电容有关。当作业环境改变或更换管子时，振荡频率及其平稳性就要受到影响。为减小、的影响，提升振荡器的频率平稳度，提出了改进型电容三点式振荡电子线路——串联改进型克拉泼电子线路、并联改进型西勒电子线路，分别如图4-1和4-2所示。
串联改进型电容三点式振荡电子线路——克拉泼电子线路

振荡频率为：

其中由下式决定

选，时，，振荡频率可近似写成

这就使几乎与和值无关，提升了频率平稳度。
振荡幅度取决于折合到晶体管端的电阻，可以推出：

由上式看出，、过大时，变得很小，放大器电压（V）（V）增益降低，振幅下降。还可看出，同振荡器的三次方成反比，当减小以提升频率时，的值急剧下降，振荡幅度显著下降，甚至会停振。--用作频率可调的振荡器时，振荡幅度随频率多加而下降，在波段界限内幅度不平稳，--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。
并联改进型电容三点式振荡电子线路——西勒电子线路线路谐振频率为

--线路总电容为

选，时，，这就使值几乎与和无关，提升了频率平稳度。
折合到晶体管输出端的谐振电阻是

其中接入系数和无关，当改变时，、、全部是常数，则仅随一次方增长，易于起振，振荡幅度多加，使在波段界限内幅度对比平稳，频率覆盖系数较大，可达1.6~1.8。--西勒电子线路频率平稳性好，振荡频率可以较高。

2. 晶体振荡电子线路的基础原理
石英晶体振荡器就是以石英晶体谐振器取代振荡器中含有概括谐振线路的电感，电容元件所包括的正弦波振荡器，它的频率平稳度可达 到数量级，所以得到极为广泛的应用。它之所以设定有极高的频率平稳度，其关键是应用了石英晶体这种设定有高Q值的谐振元件。
由石英谐振器（石英晶体振子）含有概括的振荡电子线路通常叫"晶振电子线路"。从晶体在电子线路中的作用来看分两类：一类是作业在晶体并联谐振频率附近，晶体等效为电感的情况，叫做"并联晶振电子线路"。另一类是作业在晶体串联谐振频率附近，晶体近于短路的情况，叫做"串联晶振电子线路"。
本实训应用"并联晶振电子线路"这种电子线路由晶体与外接电容器或线圈含有概括并联谐振线路，按三点线路的连接原则包括振荡器，晶体等效为电感。在课程课程理论上可以含有概括三种类型基础电子线路，但在实际应用中常用的是如图4-3所示的电子线路，称"皮尔斯"电子线路。这种电子线路不需外接线圈，而而而且频率平稳度较高。

图4-3 并联晶体振荡器原理电子线路图 4--4 并联晶体振荡器实例
图4-4给出了这种电子线路的实例。这里，晶体等效为电感，晶体与外接电容（含有概括4.5／20pF与20pF两个小电容）和、包括并联线路，其振荡频率应落在与之间。
图4-5是图4-4 中谐振线路的等效电子线路。
该谐振线路的电感就是，而谐振线路的总电容
应由、及外接电容、、集合而成。
由下式决定，即


图4-5 图4-4中谐振线路的等效电子线路

选用电容时，，，因此上式可近似为


所以


总是处在与两频率之间，调动可使产生很微小的变动。无论怎样调动，总是处于晶体与的两频率之间。但是，只有在附近，晶体才设定有并联谐振线路的特别点
3.实训电子线路
LC、晶体正弦波振荡电子线路实训电子线路如图4-6。断开J1、连接J2、J3含有概括LC西勒电子线路振荡电子线路；断开J2、连接J1、J3含有概括并联型晶体正弦波振荡电子线路。

图4-6 LC、晶体正弦波振荡电子线路实训电子线路

四、实训内容
1．LC振荡器功能测量试验。
2．并联晶体振荡器功能测量试验
3．LC振荡器和晶体振荡器功能对比。
五、实训步骤
1．LC振荡器功能测量试验
在实训箱主板上插上LC、晶体正弦波振荡电子线路实训模型块。接通实训箱上电源开关电源指标灯点亮。断开J1、连接J2、J3含有概括LC西勒振荡电子线路。
（1）测量试验静态作业点改变对振荡器作业状态的影响
调动RW1，由TP1测量试验T1发射极电流（A）（A），查看发射极电流（A）（A）改变对振荡频率和幅度的影响。（R4=1K）。I_EQ(mA)＝V（TP1）/R4
表4-1静态作业点改变对振荡器作业的影响

IEQ(mA)
f(MHz)
Vp-p(V)

（2）振荡器频率界限的测量
用小起子调动微调电容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，查看振荡频率的改变。（注意微调电容表面扇形镀银部分，从相对另一引出脚近到远，每转动180度即完成容量（KV）（KV）大到小的全过程，多旋动是没有意义的，只会加快速度元件的磨损）
表4-2 振荡器频率界限的测量

	f(MHz)	Vp-p(V)
Cmin
Cmax

（3）反馈系数对振荡器作业状态的影响
J3、J4、J5不一样集合可含有概括多种反馈系数，查看反馈系数对振荡器作业状态的影响。
表4-3 反馈系数对振荡器作业状态的影响

F
f(MHz)
Vp-p(V)

( 注 C1:100p C4:100p C5：200p C6:200p)

（4）频率平稳度的测量
（a） 短期频率平稳度的测量
用频率计在OUT端测量振荡频率，查看１分钟左右振荡频率f_０的改变情况，并记录两个频率值f_０１（开始值），f_０２（大改变值）。计算ＬＣ振荡器的短期频率平稳度Δf_０／f_０

表4-4短期频率平稳度的测量

f０１（开始值MHz）	f０２（大改变值MHz）	短期频率平稳度Δf０／f０

（b） 查看温度（℃）（℃）改变对振荡频率的影响。（若无电吹风，可不作该实训）
用电吹风在距电子线路15cm处对着电子线路吹热风，用频率计在OUT端测量振荡频率，查看１分钟左右振荡频率f_０的改变情况，

表4-4短期频率平稳度的测量

室温f０１ MHz	加温后f０２ MHz	频率平稳平稳度Δf０／f０

2．晶体正弦波振荡器功能测量试验
在实训箱主板上插上LC、晶体正弦波振荡电子线路实训模型块。接通实训箱上电源开关电源指标灯点亮。断开J2、连接J1、J3含有概括LC晶体并联振荡电子线路。
（1）测量试验静态作业点改变对振荡器作业状态的影响
调动RW1，由TP1测量试验T1发射极电流（A）（A），查看发射极电流（A）（A）改变对振荡频率和幅度的影响。（R4=1K）。
表4-1静态作业点改变对振荡器作业的影响

IEQ(mA)
f(MHz)
Vp-p(V)

（2）振荡器频率界限的测量
用小起子调动微调电容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，查看振荡频率的改变。

表4-2 振荡器频率界限的测量

	f(MHz)	Vp-p(V)
Cmin
Cmax

（3）反馈系数对振荡器作业状态的影响
J3、J4、J5不一样集合可含有概括多种反馈系数，查看反馈系数对振荡器作业状态的影响。
表4-3 反馈系数对振荡器作业状态的影响

F
f(MHz)
Vp-p(V)

( 注 C1:100p C4:100p C5:200p C6:200p)

（4）频率平稳度的测量
（a） 短期频率平稳度的测量
用频率计在OUT端测量振荡频率，查看１分钟左右振荡频率f_０的改变情况，并记录两个频率值f_０１（开始值），f_０２（大改变值）。计算ＬＣ振荡器的短期频率平稳度Δf_０／f_０
表4-4短期频率平稳度的测量

f０１（开始值MHz）	f０２（大改变值MHz）	短期频率平稳度Δf０／f０

（b） 查看温度（℃）（℃）改变对振荡频率的影响。（若无电吹风，可不作该实训）
用电吹风在距电子线路15cm处对着电子线路吹热风，用频率计在OUT端测量振荡频率，查看１分钟左右振荡频率f_０的改变情况，
表4-4短期频率平稳度的测量

室温f０１ MHz	加温后f０２ MHz	频率平稳平稳度Δf０／f０

六、实训报告要求
1．整理按实训步骤所得的数值，测测绘制作作记录的波动线
2．画出作业点和反馈系数对LC振荡器和晶体振荡器振荡频率和幅值的影响弯弯曲线 ，对比两者的区别。
3．--由本实训所获取的体会。