振荡电路设计与焊接实验.doc

振荡电路设计与焊接实验实验目的：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，熟悉其电路中各元件的功能；熟悉静态工作点、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。 3、进一步熟悉焊接元件的操作和调试。实验指标：1、 振荡频率至少达到20M。2、 频率可调范围大于2M。3、 输出谐波失真小于5%。基本原理：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，分别接晶体管的三个电极，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MHz1GHz。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以及输出电容有关。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、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。本实验以西勒振荡电路为基础设计振荡器。并联改进型电容三点式振荡电路西勒电路回路谐振频率为其中，回路总电容为 选，时，这就使值几乎与和无关，提高了频率稳定度。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，、都是常数，则仅随一次方增长，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1.61.8。另外，西勒电路频率稳定性好，振荡频率可以较高。本实验所设计电路图如下：该电路由两部分组成：西勒振荡电路和射极跟随器。晶体管的基极接了一个10nF电容到地，因此晶体管构成共基极组态的放大电路。其中电阻R10，R5，R4是基极的直流偏置电阻，电阻R5决定晶体管的集电极电压，电阻R1决定晶体管的射极静态的直流电流Ie。通常Ie越大，晶体管放大电路的放大倍数也越大，因此振荡幅度相应的增大，起振时间缩短，但同时谐波失真也会相应的增大。Ie过小，放大倍数不够，不满足的起振条件，电路无法起振。Ie过大，放大倍数过大，电路工作在饱和区，也无法正常振荡，因此通常选取Ie在1-4mA之间。反馈系数等于F=C1/C2。振荡电路在起始振荡阶段，由于此时振荡幅度较小，晶体管工作在甲类工作状态，随着振荡幅度的增加，晶体管逐渐过渡到乙类或者丙类工作状态，进入大信号非线性工作状态，晶体管不是全周期导通，电路的放大倍数会逐渐下降，从而满足，实现稳幅振荡。改变可变电容CV2,可改变振荡频率。振荡信号从第一级晶体管的射极引出，接到射极跟随器上，再接上负载。实验仿真：有射极跟随器时：所接负载为50。频率震荡范围为15.1MHz23.0MHz，峰峰值250mV，振荡频率为20MHz时波形如下：保持可变电容不变同时改变负载，得出以下结果： 负载R6=100时，f=20MHz,Vopp=283mV负载R6=80时，f=20MHz,Vopp=277mV负载R6=60时，f=20MHz,Vopp=264mV负载R6=40时，f=20MHz,Vopp=247mV负载R6=20时，f=20MHz,Vopp=189mV负载R6=14时，f=20MHz,开始出现负峰切割失真。负载R63时，无法起振。这是由于增益A与负载的大小有关。当负载过小时，电压增益A无法满足条件，则无法起振。而达到起振条件后，随着负载增大，A也随之增大，故输出峰峰值增大。无射极跟随器时：接50负载已无法起振，加大负载到200，数据如下：振荡频率范围为15.2MHz22.9MHz，峰峰值为100mV112Mv。振荡频率为20MHz时波形如下：当负载R6120时，振荡器无法起振。从有无射极跟随器的对比可以看出，有射极跟随器后振荡器能带动小至20的电阻，而没有射极跟随器时只能带动大于120的电阻才能起振，可以见得射极跟随器很显著地加强了振荡电路的带负载能力。实际所焊电路：(1)有射极跟随器时，接负载50：频率范围14.8122.52MHz峰峰值：180292mV谐波失真：f=20MHz，0.9%； f=22MHz，4%；改变负载：f=20MHz，R6=30,Vopp=212 mV f=20MHz，R6=20,Vopp=162 mV f=20MHz，R6=10,Vopp=138 mV(2)无射极跟随器时，接负载50：频率范围14.6822.57MHz峰峰值：160276mV谐波失真：f=20MHz，1.2%； f=22MHz，0.95%；改变负载：f=20MHz，R6=30,Vopp=186 mV f=20MHz，R6=20,Vopp=138mV，波形不稳 f=20MHz，R6=10,无法起振。与仿真结论基本一致，个别地方