实验一 电容反馈三点式振荡器的实验研究

1、实验一电容反馈三点式振荡器的实验研究一.实验目的1通过实验深入了解电容反馈三点式振荡器的工作原理,熟悉改进型电容反馈三点式振荡器的构成及电路中各元件的作用。2研究不同的静态工作点对振荡器的起振、振荡幅值和振荡波形的影响。3学习使用示波器和数字式频率计测量高频振荡频率的方法。4观察电源电压和负载变化对振荡幅值、频率及频率稳定性的影响。二.实验仪器及设备1双踪示波器SS-7804型1台2数字式频率计HC-F1000型1台3直流稳压电源WXJ-30F型1台4数字万用表DT9202A型1台5实验电路板三.实验内容电路原理图如下: 图1.改进型电容反馈振荡器实验电路1.晶体管静态工作点不同时对振荡器输出

2、幅值和波形的影响。1接通+12V电源,调节电位器W1(依据书上的原理图为准使振荡器振荡,此时用示波器在4点刚好观察到不失真的正弦电压波形。2调节W1使振荡管静态工作点电流在0.5mA4mA之间变化,用示波器测量并记录4点的幅值与波形变化情况,绘制出曲线图。分析为什么静态工作点过大和过小都不振荡。实验结果:表1.不同静态工作点下4点的幅值和振荡频率 由原理图知道Re阻值为1k,则根据/Re可以得到,绘出曲线图如下: 图2.曲线图结果分析:当电路的静态工作点偏小时,其直流偏置小,会使晶体管工作在截止区域,导致振荡电路不满足起振条件。同样当静态工作点选择得太高时,会使静态管过早进入饱和区,导致三极管

3、的开始变小,变小会使放大电路的增益变小,从而导致不能正常起振2.外界条件发生变化时对振荡频率的影响及正确测量振荡频率1选择合适的(12mA,使振荡器正常工作,在4点上测量,从示波器上读出频率和幅值,再测量3点和5点,分别读出振荡器的振荡幅值和频率,分析上述几点的频率和幅值为何不同。实验结果:表2.为1.5mA时不同测量点的幅值和频率 将上面的峰峰值除以2、再乘以10倍就得到振荡幅值。频率和幅值不同的原因:由于示波器的探头存在分布电容的缘故,实验中使用X10的探头,那么探头与地之间的分布电容会有10pF到15pF左右,同时由于晶体管内部的结电容影响,也会使3点和4点之间的电容有差别。由于3点后面

4、总的电容与3点和地之间是并联的关系,所以总的电容减小,电路振荡频率变大。另一方面,由于射随级中输入电阻的存在,相当于并联了一个负载电阻,这将导致电路总的电导减小,由增益放大的公式可以知道减小则放大倍数增大,导致输出振幅增大。2用数字式频率计重测,试比较在3点测量和5点测量有何不同?为什么?计算出振荡器频稳度的数量级实验结果:表3.用数字式频率计测量为1.5mA时不同测量点的幅值和频率 结论:实验中3点和第5点的差别主要在于5点接在射随级的后面,由于数字式频率计可以避免示波器的探头上的分布电容的影响,所以两点的差别主要在于5点处还要算上晶体管be之间的结电容(大约为46pF。由于3点后面总的电容

5、与前面属于并联的关系,所以依据振荡电路振荡频率的计算公式(在忽略C1和C2时算出,而实际测量为8MHz左右,当减小,则增大。振荡器的频稳度由以下公式计算:3将不同负载电阻分别接入电路,调节W1,用示波器在4点观察,看能否起振,记录输出振幅和波形的变化,若不起振,分析是什么原因。实验结果:当接入负载电阻R5为10k时,其振幅和频率如下表所示:表4.接入负载电阻为10k时不同静态工作点下4点的幅值和振荡频率 图3.负载为10k时曲线图当接入负载电阻R6为2k时,发现电路并不起振。原因分析:当负载为2k时不起振的原因:起振应该满足两个条件,一个是相位条件,必须为2n ;另一个则是放大倍数与反馈系数之

6、乘积必须大于1,即。根据电路分析可以知道,其中为电路的固有电导和负载电导之和。当负载变小时,变大,导致变小,使得振荡电路不再满足的条件,所以当负载较小时电路不再起振。4将负载断开,改变电源电压Vcc分别为+6V、+8V、+10V、+12V、+14V、+16V、+18V,保持振荡器合适的静态工作点不变,用示波器测量4点,并记录振荡器输出振幅、波形和频率的变化。实验结果:保持电路的静态工作点为1.5mA,当Vcc不同时电路的输出幅值和频率如下表所示:表5.不同电源电压状态下4点的幅值和振荡频率 北京理工大学通信电路与系统实验报告 12 14 16 18 0.413 0.409 0.411 0.416 8.0334 8.0358 8.0374 8.0385 图 4.不同电源电压下的输出幅值 四. 预习要求和报告要求中的相关问题 1 交流等效电路如下所示： 根据公式 可以算出振荡频率 为 9.19MHz， 实际测得为 8.03MHz 左右， 这主要是忽略了电容 C1 和 C2 的结果。 北京理工大学通信电路与系统实验报告 2 电路并不起振如何解决。 电路起振由以下两个条件决定： F=2np （1） （2） 其中 ，一般采用电容