实验04 LC电容三点式振荡器.ppt

1、实验四 LC电容三点式振荡器,一、实验目的 1.掌握LC三点式振荡电路的基本原理，掌握LC电容三点 式振荡电路设计及电参数计算。 2.掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。 3.掌握振荡器反馈系数不同时，静态工作电流IEQ对振荡 器起振及振荡的影响。,二、实验原理 1.电路组成原理及起振条件 三点式振荡器是指LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路，如图4-1（a）所示。图中三个电抗元件X1、X2、X3构成了决定振荡频率的并联谐振回路，同时也构成了正反馈所需的反馈网络。从相位条件看，要构成振荡器，必须满足： (1)与发射极相连的两个电抗X1、X2性质相同。 (2)X3与X1、X2的

2、电抗性质相反。 三点式振荡器有两种基本结构，电容反馈振荡器，电路如图4-1（b）所示；电感反馈振荡器，电路如图4-1（c）所示。,图4-1三点式振荡器的组成,根据振幅起振条件，三极管的跨导必须满足下列不等式 （4-1） 式中： 为反馈系数； 和 分别为三极管b-e间的输入电导和c-e间输入电导； 为等效到三极管输出端（c-e间）的负载电导和回路损耗电导之和。 式（4-1）表明，起振所需的跨导与 、 、 、 等有关。如果管子的参数和负载确定后，应有一个确定的值，太大或太小都不易满足幅度的起振条件，在确定时，除了满足幅度的起振条件外，还必须考虑频率的稳定度和振荡幅度等问题。,另外，提高三极管集电极

3、静态电流IEQ，可以增大 ，但不易过大，否则 会过大，造成回路有载品 质因数过低，影响振荡频率稳定度。一般取值为15mA,2.频率稳定度 振荡器的频率稳定度是指在指定的时间间隔内，由于外界条件的变化，引起振荡器的实际工作频率偏离标称频率的程度。一般用下式表示： （4-2） 根据时间间隔分为长期稳定度、短期稳定度、瞬时稳定度。一般所说的频率稳定度主要是指短期稳定度，即指一天内，以小时、分钟或秒计的时间间隔内频率的相对变化。产生这种频率不稳定的因素有温度、电源电压等。不同要求时，对稳定度的要求是不同的。 振荡器的频率主要决定于谐振回路的参数，同时与晶体管的参数也有关，因此稳频的主要措施有：提高振荡

4、回路的标准性；减小晶体管的影响，减小晶体管和回路之间的耦合；提高回路的品质因数。 振荡回路的标准性是指振荡回路在外界因素变化时保持固有谐振角频率不变的能力。回路标准性越高，外界因素变化引起的 越小。,图4-2 LC电容反馈式三点式振荡器原理图,3. 克拉泼振荡器 图4-2所示为一改进型电容反馈式振荡器，即克拉泼振荡器。 由图可见克拉波电路与电容三点式电路的差别，仅在回路中多加一个与C1、C2相串联的电容CT。通常CT取值较小，满足CTC1，CTC2，回路总电容C主要取决于CT。而回路中的不稳定电容主要是三极管的极间电容Cce、Cbe、Ccb，它们又都直接并接在C1、C2上，不影响CT值，结果是

5、减小了这些不稳定电容对振荡频率的影响，且CT越小，这种影响越小，回路标准性也越高。实际情况下，克拉波电路的频率大体上比电容三点式电路高一个数量级，达10-410-5。,振荡频率： （4-3） 式中： 反馈系数 （4-4） 显然，CT越小F越小，环路增益就越小。在这种振荡电路中，减小CT来提高回路标准性是以牺牲环路增益为代价的，如果CT取值过低，振荡器就会不满足振荡条件而停振。,三、实验仪器 双踪示波器 频率计 万用表 实验板G2,四、实验内容及步骤 实验电路如图4-2 实验前根据图4-2所示原理图在实验板上找到相应器件及插孔并了解其作用。 1.检查静态工作点 （1）在实验板+12V插孔上接入+

6、12V直流电源，注意电源极性不能接反。 （2）反馈电容C1不接，C2接入（C=120pf），用示波器观察振荡器停振时的情况。 注意：连接C2的连线要尽量短。 （3）改变电位器RP测得晶体管T的发射极电压VE, VE可连续变化，记下V的最大值，计算I值 ：IE= VE/ RE 设：RE=1K 2.振荡频率与振荡幅度的测试 实验条件：IE=2mV、C1=120pf、C2=689pf、 RL=110K （1）改变CT电容，如表4-1，记录相应的频率值，并填入表4-1。 （2）改变CT电容，如表4-1 ，用示波器测量相应振荡电压的峰值 VP-P，并填入表4-1。,表4-1,3.测试当C1、C2不同时，

7、起振点、振幅与工作电流IER的 关系（RL=110K） (1).取C1=100pf、C2=1200pf，调电位器RP IEQ(静态值)分别为表4-2所标各值，用示波器测量输出 振荡幅度VP-P(峰-峰值)，并填入表4-2。,表4-2,(2).取C1=120pf、C2=680pf、C1=680pf、C2=120pf ,分别重复测试表3.2的内容。 4频率稳定度的影响 （1）回路LC参数固定时，改变并联在L上的电阻使等效Q值变化时，对振荡频率的影响。 实验条件：f = 6.5MHZ时，C1/C2=100pF、IEQ=3mA改变L的并联电阻RL，使其分别为1k、10k、110k，分别记录电路的振荡频

8、率，并填入表4-3。,注意：频率计后几位跳动变化的情况。（2）回路LC参数及Q值不变，改变IEQ对频率的影响。 实验条件：f = 6.5MHZ时，C1/C2 = 100pF/1200pF、RL= 110k、IEQ=3mA, 改变晶体管IEQ使其分别为表4-4所标各值，测出振荡频率，并填入表4-4。,Qf 表4-3 IEQ f 表4-4 一、预习要求 1. 复习LC振荡器的工作原理。 2. 分析图4-2电路的工作原理及各元件的作用，并计算晶体管静态工作电流IC的最大值（设晶体管的值为50）。 3. 实验电路中，L1=3.3H，若 C1=120pF，C2=680pF，计算当CT=50pF和CT=150pF时的振荡频率各为多少？,五、实验报告要求 1 写明实验目的。 2 写明实验所用仪器设备。 3 画出实验电路的直流与交流等效电路，整理实验数据，分析实验结果。 4 以IEQ为横轴，