LC电容反馈三点式振荡器ppt课件

1、 LC电容反响三点式振荡器一、实验目的 1. 掌握三点式振荡电路的根本构成特点。掌握LC电容反响三点式振荡电路的根本任务原理. 2. 掌握反响系数不同时，对起振点的影响。 3. 掌握静态任务电流IBQ对振荡频率fo和振荡幅度的影响。 4. 掌握振荡回路Q值变化对频率稳定度的影响 二、实验内容1 1、熟习电容三点式、熟习电容三点式LCLC振荡器电路振荡器电路, ,调整实验静调整实验静态任务点。态任务点。2 2、测定实验振荡器的振荡频率与振荡幅度、测定实验振荡器的振荡频率与振荡幅度3 3、测定反响系数不同时、测定反响系数不同时, ,起振点、振幅与任务起振点、振幅与任务电流的关系电流的关系4 4、测

2、定负载电阻不同时、测定负载电阻不同时, ,振荡器振幅与频率的振荡器振幅与频率的关系。关系。三、实验应知知识 作为信号源，广泛运用于广播、电视、通讯设备和各种丈量仪器中，是电子技术领域中最根本的电子线路。1.1.振荡器的定义振荡器的定义: : 在无需外加鼓励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定在无需外加鼓励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为振荡器。波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为振荡器。3.3.振荡器的功用振荡器的功用: :2 2、正弦波振荡器、正弦波振荡器 正弦波振荡器是指振荡波形接近理想正弦波的正弦波振荡器是指振荡波形

3、接近理想正弦波的振荡器。主要有振荡器。主要有RC,LCRC,LC和晶体振荡器三种电路。和晶体振荡器三种电路。 4 4、三端式、三端式LCLC振荡器振荡器 三端式三端式LC振荡电路是实践工程中经常被采用的一种振荡电路，振荡电路是实践工程中经常被采用的一种振荡电路，其产生的任务频率约在几其产生的任务频率约在几MHz到几百到几百MHz的范围，频率稳定度约的范围，频率稳定度约为为103-104量级，采取一些稳频措施后，还可以再提高一点。量级，采取一些稳频措施后，还可以再提高一点。三端式三端式LCLC振荡器有多种方式，主要有：振荡器有多种方式，主要有：电容三端式，又称考毕兹振荡器电容三端式，又称考毕兹振

4、荡器(Coplitts)(Coplitts)；电感三端式，又称哈特莱振荡器电感三端式，又称哈特莱振荡器(Hartley)(Hartley)；串联型改良电容三端式，又称克拉泼振荡器串联型改良电容三端式，又称克拉泼振荡器(Clapp)(Clapp)；并联型改良电容三端式，又称西勒振荡器并联型改良电容三端式，又称西勒振荡器(Selier)(Selier)。什么是三点或什么是三点或( (三端三端) )式振荡器？式振荡器？4.1 LC4.1 LC振荡器的电路组成振荡器的电路组成 LC LC振荡器的根本电路就是通常所说的三点式振荡器的根本电路就是通常所说的三点式 ( (又称三端式又称三端式) )振荡器。振

5、荡器。cebX1X2X3晶体管有三个电极B、E、C分别与三个电抗性元件相衔接构成三个接点故称为三点式振荡器三点式三点式 ( (又称三端式又称三端式) )振荡器要实现振荡，必需满足相位平衡条件振荡器要实现振荡，必需满足相位平衡条件与振幅平衡条件与振幅平衡条件. .为此电路组成构造必需遵照两个原那么为此电路组成构造必需遵照两个原那么. .cebX3X1X2与晶体管发射极相结合的电抗X1、X2性质必需一样。即be、ce间电抗性质一样不与晶体管发射极相结合的另一电抗X3的性质必需与其相反。即与 Bc间性质相反遵照以上两个原那么才遵照以上两个原那么才干满足：干满足： 相位条件相位条件适中选择适中选择X1

6、与与X2的比值就的比值就能满足：振幅条件能满足：振幅条件原那么一原那么一原那么二原那么二ceb4 4、2 2 三点式振荡器的根本电路构成三点式振荡器的根本电路构成电容反响三点振荡器电容反响三点振荡器C1C2L 由图可见由图可见: :与晶体管发射与晶体管发射极相衔接的电抗性元件极相衔接的电抗性元件C1C1和和C2C2为容性为容性, , 不与发射极相衔不与发射极相衔接段另一电抗性元件接段另一电抗性元件X3X3为感为感性性, , 满足三端式振荡器的组满足三端式振荡器的组成原那么。因反响网络是由成原那么。因反响网络是由电容元件完成的电容元件完成的, ,适中选择适中选择C1C1与与C2C2的比的比 值值

7、, ,那么可满足振那么可满足振幅条件幅条件, ,故称为电容反响三点故称为电容反响三点振荡器振荡器. .三端式振荡器有二种根本电路三端式振荡器有二种根本电路:其一为其一为 电容反响三点振荡器也称为考必兹振荡器电容反响三点振荡器也称为考必兹振荡器, ,电路组成电路组成特点是特点是: : 4 4、2 2 三点式振荡器的根本电路构成三点式振荡器的根本电路构成ceb电感反响三点振荡器电感反响三点振荡器L1L2C其二为其二为 电感反响三点振荡器也称为哈特莱振荡器电感反响三点振荡器也称为哈特莱振荡器, ,电路组成电路组成特点是特点是: : 由图可见由图可见: :与晶体管发射与晶体管发射极相衔接的电抗性元件极

8、相衔接的电抗性元件L1L1和和L2L2为感性为感性, , 不与发射极相衔不与发射极相衔接的另一电抗性元件接的另一电抗性元件C C为容性为容性, , 满足三端式振荡器的组成原满足三端式振荡器的组成原那么。因反响网络是由电感那么。因反响网络是由电感元件完成的元件完成的, ,适中选择适中选择L1L1与与L2L2的比的比 值值, ,那么可满足振幅条那么可满足振幅条件件, ,故称为电感反响三点振荡故称为电感反响三点振荡器器. .5 5、1 1 电容反响三端振荡器电容反响三端振荡器( (考毕兹电路考毕兹电路) )v1CbReCe VCCLRsCcC1C2v1C1C2+Lvivf电容三端式振荡电路电容三端式

9、振荡电路ab电容反响三端电路的振荡频率电容反响三端电路的振荡频率21ieoe21210CChhCLCCC21f5 5、实践常见、实践常见LCLC反响振荡器电路反响振荡器电路考毕兹电路的优点：考毕兹电路的优点：1电容反响三端电路的振荡波形好。电容反响三端电路的振荡波形好。 2电路的频率稳定度较高，适当加电路的频率稳定度较高，适当加大回路的电容量，就可以减小不稳定大回路的电容量，就可以减小不稳定要素对振荡频率的影响。要素对振荡频率的影响。3电容三端电路的任务频率可以做得电容三端电路的任务频率可以做得较高，可直接利用振荡管的输出、输较高，可直接利用振荡管的输出、输入电容作为回路的振荡电容。它的任入电

10、容作为回路的振荡电容。它的任务务 频率可做到几十频率可做到几十MHz到几百到几百MHz的的甚高频波段范围。甚高频波段范围。 电路的缺陷：电路的缺陷： 调调C1或或C2来改动振荡频率时，反来改动振荡频率时，反响系数也将改动。但只需在响系数也将改动。但只需在L两端并两端并上一个可变电容器，并令上一个可变电容器，并令C1与与C2为固为固定电容，那么在调整频率时，根本上定电容，那么在调整频率时，根本上不会影响反响系数。不会影响反响系数。v1Rb1Rb2Cb VCCCLL1L2CeRe (a) 共发电感反响三端式振荡器电路v1CN1N2L1L2+vivf(b) 等效电路等效电路电感三端式振荡电路电感三端

11、式振荡电路电感反响三端电路的振荡频率为电感反响三端电路的振荡频率为LC121)MLL(hh)M2LL(C121f221ieoe2105 5、2 2电感反响三端式振荡器电感反响三端式振荡器( (哈特莱电路哈特莱电路) )哈特莱电路的优点：哈特莱电路的优点： 1、L1、L2之间有互感，之间有互感，反响较强，容易起振；反响较强，容易起振； 2、振荡频率调理方便，只、振荡频率调理方便，只需调整电容需调整电容C的大小即可。的大小即可。 3、而且、而且C的改动根本上不的改动根本上不影响电路的反响系数。影响电路的反响系数。电路的缺陷：电路的缺陷：1、振荡波形不好，由于反响、振荡波形不好，由于反响电压是在电感

12、上获得，而电感电压是在电感上获得，而电感对高次谐波呈高阻抗，因此对对高次谐波呈高阻抗，因此对高次谐波的反响较强，使波形高次谐波的反响较强，使波形失真大；失真大；2、电感反响三端电路的振荡、电感反响三端电路的振荡频率不能做得太高，这是由于频率不能做得太高，这是由于频率太高，频率太高，L太小且分布参数太小且分布参数的影响太大。的影响太大。NoImage5 5、3 3串联型改良电容三端式振荡器串联型改良电容三端式振荡器( (克拉泼电路克拉泼电路) )CbRe VC CRsC3C1C2LRb 2Rb 1ABRLC1LABCceCbeC2RebCcbceRLReoC3a a克拉泼电路的适用用电路克拉泼电

13、路的适用用电路b b高平等效电路高平等效电路由于由于C3远远小于远远小于C1或或C2，所以三电容串联后的等效电容，所以三电容串联后的等效电容323133313221321CCCCC1CCCCCCCCCCC30LC1LC1振荡角频率振荡角频率故克拉泼电路的振荡频率几乎与故克拉泼电路的振荡频率几乎与C1、C2无关。无关。 以下图是克拉泼振荡器的实践电路和交流等效电路。特点是用一电容以下图是克拉泼振荡器的实践电路和交流等效电路。特点是用一电容C3C3与与原电路中的电感原电路中的电感L L相串联后替代相串联后替代L L，功用主要是以添加回路总电容和减小管子与，功用主要是以添加回路总电容和减小管子与回路

14、间的耦合来提高振荡回路的规范性。使振荡频率的稳定度得以提高。回路间的耦合来提高振荡回路的规范性。使振荡频率的稳定度得以提高。电路的振荡频率主要由C3 来决议，根本不受其它的电容C1、C2的影响。这对提高振荡频率的稳定性是有利的。但也有缺陷：1、如C1、C2 过大，振荡幅度就太低；2、假设减小C3 ，以提高振荡频率，但能够停振，因此也就限制了振荡频率的提高。3、频率覆盖系数不高。普通在1.21.3。5、4 并联型改良电容三端式振荡器并联型改良电容三端式振荡器(西勒西勒(Seiler)电路电路)CbReVCCRsC1C2LRb2Rb1C3C4C2LC1C4C3(a)(a)实践电路实践电路(b)(b

15、)高频等效电路高频等效电路其回路等效电容其回路等效电容434323121321CCCCCCCCCCCCC振荡频率振荡频率)CC(L21LC21f430 以下图是另一种改良型的电容反响振荡器的实践电路和交流等以下图是另一种改良型的电容反响振荡器的实践电路和交流等效电路。特点是用一可变电容效电路。特点是用一可变电容C4与原电路中的与原电路中的L相并联，功用是坚相并联，功用是坚持了晶体管与振荡回路弱藕合，振荡频率的稳定度高，调整范围大。持了晶体管与振荡回路弱藕合，振荡频率的稳定度高，调整范围大。与克拉泼振荡电路相比，在电与克拉泼振荡电路相比，在电感感L L上并联一个电容。但它有以上并联一个电容。但它

16、有以下特点：下特点：1 1、振荡幅度比较稳定；、振荡幅度比较稳定；2 2、振荡频率可以比较高，如可、振荡频率可以比较高，如可达千兆赫；频率覆盖率比较大，达千兆赫；频率覆盖率比较大，可达可达1.6-1.81.6-1.8； 所以在一些短波、超短波所以在一些短波、超短波通讯机，电视接纳机中用的比通讯机，电视接纳机中用的比较多。较多。 6 6、实验用、实验用LCLC电容反响三点式振荡器的构成与任务原理分析电容反响三点式振荡器的构成与任务原理分析 晶体管VT2、电容CT3、C11、C1、C14、C17、CT1、VD1和L1构成西勒振荡器VR2调整静态电流 S4改动反响系数 S2选择振荡电路 S3改动负载

17、电阻回路Q值7 7 实验用实验用LCLC电容反响三点式振荡器的实践电路规划图电容反响三点式振荡器的实践电路规划图 晶体管VT2J1VR1VR2VR5S2S3S4变容管VD1晶体四、实验应会技艺1、LC振荡器的振荡频率与振荡幅度丈量1 1将将S2S2置置“1 1ONON，为，为LCLC振荡器。振荡器。S4S4置置“2 2ONON。选反响电容为选反响电容为560Pf,S3560Pf,S3开路开路, ,使负载为使负载为。2 2调调VR1VR1，使变容二极管，使变容二极管VD1VD1负端为负端为+2V+2V。3 3用示波器检测用示波器检测“J6J6处振荡输出信号，适当调处振荡输出信号，适当调整整VR2

18、VR2、VR5VR5，使输出的信号最大且不失真。记录，使输出的信号最大且不失真。记录此时的：此时的： 振荡输出振荡输出VZD= (V)VZD= (V) 集电极电流集电极电流Ic = mA (Ic=Ve/R15)Ic = mA (Ic=Ve/R15)4 4用频率计测定此时的振荡频率：用频率计测定此时的振荡频率：f= (MHz)f= (MHz)5) 5) 将将CT1CT1和和CT3CT3容量调到最大动容量调到最大动/ /静片重合，静片重合，记录此时的频率与幅度：记录此时的频率与幅度：f= MHz, VZD (V). f= MHz, VZD (V). 6) 6) 将将CT1CT1和和CT3CT3容量

19、调到最小动容量调到最小动/ /静片分开，记录此时的频率与幅度静片分开，记录此时的频率与幅度f= MHzVZD= f= MHzVZD= (V).(V).7) 7) 将将CT1CT1和和CT3CT3容量调到中间动容量调到中间动/ /静片垂直，记录此时的频率与幅度：静片垂直，记录此时的频率与幅度：f= MHz, VZD= f= MHz, VZD= (V)(V)8 8本实验电路的本实验电路的LCLC振荡器输出频率：最大频率振荡器输出频率：最大频率f= MHz,f= MHz,最小频率最小频率f= MHzf= MHz2、LC振荡器的IC变化对振荡器影响的研讨1 1将将S2S2置置“1 1ONON，为，为L

20、CLC振荡器。振荡器。S4S4置置“3 3ONON。选反响电容为选反响电容为360Pf,S3360Pf,S3开路开路, ,使负载为使负载为。2 2调调VR1VR1，使变容而极管，使变容而极管VD1VD1负端为负端为+2V+2V。用示波。用示波器与频率计检测器与频率计检测“J6J6处振荡输出信号和频率。处振荡输出信号和频率。3 3调整调整VR2VR2，使振荡器的集电极电流，使振荡器的集电极电流ICIC按表中所按表中所给数据变化，并逐点记录振荡频率与输出电压幅给数据变化，并逐点记录振荡频率与输出电压幅度度VZDVZD，将结果记于表中。，将结果记于表中。Ic(mA)Ic(mA)1.51.52 22.

21、52.5注注1 1：实践电压调整值应根据实验设备的：实践电压调整值应根据实验设备的实践情况而定。此值仅作参考。实践情况而定。此值仅作参考。注注2 2：频率的变化应留意察看小数点后两：频率的变化应留意察看小数点后两位的数字。位的数字。Ve(V)Ve(V)4.954.956.66.68.258.25VZD(V)VZD(V)F(MHz)F(MHz)知知Re=3.3K Ve=IcRe=3.3K Ve=Ic* *Re Ic=Ie=Ve/R15Re Ic=Ie=Ve/R15结结论论最正确最正确IC= IC= mA) mA) 停振停振Ic= (mA)Ic= (mA)ICIC变化对振荡幅度与频率的影响：变化对

22、振荡幅度与频率的影响：反响电容S4=4/100PS4=3/360PS4=2/560PS4=1/5000P反响系数振荡幅度振荡频率已知F=C17/C7等 C17=50P结论3、LC振荡器的反响系数对振荡器影响的研讨1 1将将S2S2置置“1 1ONON，为，为LCLC振荡器。振荡器。S4S4置置“2 2ONON。选反响电容为。选反响电容为560Pf,S3560Pf,S3开路开路, ,使负载为使负载为。2 2变容二极管变容二极管VD1VD1负端为负端为+2V+2V不不变。恢复振荡器到最正确任务形变。恢复振荡器到最正确任务形状。状。3 3按表中所列数据要求，分别按表中所列数据要求，分别拨动拨动S4S

23、4开关，从而改动反响电容开关，从而改动反响电容大小，计算反响系数，并用示波大小，计算反响系数，并用示波器记录振荡频率与幅度及开场起器记录振荡频率与幅度及开场起振以及停振时的反响电容值。振以及停振时的反响电容值。负载电阻S3全开路S3=4/10KS3=3/1KS3=2/500S3=1/100振荡幅度振荡频率结论4、LC振荡器的负载变化对振荡器影响的研讨1 1将将S2S2置置“1 1ONON，为，为LCLC振荡器。振荡器。S4S4置置“2 2ONON。选反响电容为。选反响电容为560Pf,S3560Pf,S3置置“4 4ON,ON,使负载使负载RL=10KRL=10K。2 2调调VR1VR1，坚持

24、变容二极管，坚持变容二极管VD1VD1负端为负端为+2V+2V不变。不变。3 3按表中所列数据要求，分别按表中所列数据要求，分别拨动拨动S3S3开关，从而改动负载电阻开关，从而改动负载电阻的大小，并用示波器记录振荡幅的大小，并用示波器记录振荡幅度、振荡频率的变化与停振时的度、振荡频率的变化与停振时的负载电阻值。负载电阻值。五、实验报告内容与思索题一、实验报告内容： 1、写明实验目的. 2、画出实验电路原理图并阐明实验电路的构造方式与任务原理。 3、写明实验所用仪器。 4、写明实验工程并整理实验数据。第一题：第一题： 为什么起振后的直流任务点电流不同于起振前的静态任务点电流？对为什么起振后的直流

25、任务点电流不同于起振前的静态任务点电流？对 于一个实践的振荡器，用万用电表检查它，能否判别它能否起振？于一个实践的振荡器，用万用电表检查它，能否判别它能否起振？ 第二题：为什么反响系数要选取第二题：为什么反响系数要选取F=0.5-0.01,F=0.5-0.01,过大，过小有什么不好？过大，过小有什么不好？ 第三题第三题 对于对于LCLC电路，为什么当静态电流发生变化时，其振荡频率会发生变化？电路，为什么当静态电流发生变化时，其振荡频率会发生变化？ 第四题：第四题： 对于西勒电路，当频率变化时，为什么幅度变化不太明显？对于西勒电路，当频率变化时，为什么幅度变化不太明显？一、实验思索题：答答1 1：从构成振荡的过程可知，电路在起振之初为小信号任务形状，随着振荡的：从构成振荡的过程可知，电路在起振之初为小信号任务形状，随着振荡的不断增长，将进入大信号任务形状。由于晶体管特性曲线的非线性不断增长，将进入大信号任务形状。由于晶体管特性曲线的非线性( (对于小功率对于小功率振荡器而言振荡器而言, ,非线性主要表现为截止失真非线性主要表现为截止失真) )，使其集电结电流的通角减小，此时的，使其集电结电流的通角减小，此时的平均电流为起振后的直流电流，它必大于静态时的任务点电流。能，主要根据起平均电流为起振后的直流电流，它必大于静态时的任务点电流。能，