实验二 正弦波振荡电路的研究

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1、实验二正弦波振荡电路的研究一、实验目的1、掌握LC三端型振荡器的基本原理；2、掌握正弦波振荡器电路的起振条件，振荡电路设计及电路参数计算；3、通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小对起振和振荡幅度的影响；4、掌握石英晶体振荡器的工作原理，设计方法；5、了解变容二极管的基本原理与压控振荡器的设计方法。二、实验仪器1、示波器一台2、万用表一块3、调试工具一套4、扫频仪三、实验原理和相关知识正弦波振荡电路是高频电路中最常用的单元电路之一。振荡电路的特点是：不需要输入信号控制，电路自身可以把直流能量转换为某一特定频率和特定幅度的交流能量输出。能够实现振荡的电路可以分为反

2、馈型和负阻型两种。其中反馈型振荡器是具有正反馈条件的放大器，是工程上常用的起振电路。1、反馈型振荡器的起振条件：反馈型振荡器要产生稳定频率和振幅的波形，必须满足以下两个条件：（1）相位条件（2）振幅条件⎧⎪A&VF&>1即：A&VF&＞1⎨(2-1)⎪⎩ϕ+ϕ=2nπ(n=1,±1,L)AF其中，A&为振荡电路工作点处的电压放大倍数，F为振荡电路的反馈系数。振荡器的V等幅振荡条件是，振幅在平衡状态时，闭环增益等于1；环路总相移为零或者2π的整数倍。在众多满足振幅和相位条件的振荡电路中，以LC三端型正弦波振荡应用最广泛，通常又将其分为电容三端型振荡电路和电感三端型振荡

3、电路。2、衡量振荡器性能的主要技术指标有：（1）中心频率：即振荡器输出信号的频率f。对于一个简单的LC振荡器，理论上其0工作频率：f≈1/2πLC。0（2）频率稳定度：在一定时间内，振荡器的实际工作频率与标称频率之间的偏差，称为振荡频率的稳定度。可用Δf/f表示。0（3）绝对准确度：Δf=f−f(2-2)0Δff−f0（4）相对准确度：=(2-3)ff00113、三端型振荡器起振条件的判断准则如图2-1所示，是一个典型的三端型电路的等效交流通路，为了满足相位平衡条件，该三端型振荡器的起振条件必须满足以下条件：X+X+X=0(2-4)hecechcb+eXviXbe–

4、ce+v––v+foXcb图2-1三端式振荡器的原理电路显然，为了满足相位条件，xbe、xce电抗性质相同，xcb与xbe、xce电抗性质相反。违背这个起振条件的电路都不能起振。常用的三端型振荡器有电容三端型振荡器，电感三端型振荡器。VVX1X2L2L1X1X2C2C1X3LX3C电容三端型振荡器电感三端型振荡器图2-2两种基本的三端式振荡器4、三端型LC振荡器（1）电感三端型振荡器－哈特莱振荡器(Hartley)如图2-3所示，哈特莱振荡器中晶体管的三个电极分别与回路电感、电容的三个端点相连，2-3b是其等效交流通路。＋VCCRb1–v1L1CLvL1N1RL+1

5、Ce2+bRb2Cv–iCevL2N2f+(a)(b)图2-3电感三端型振荡电路哈特莱电感三端型振荡器的工作特点：L1、L2之间有互感，反馈较强，容易起振；只要调整电容C的大小即可改变振荡频率，调节方便。而且C的改变基本上不影响电路的反馈系数。但是电感反馈三端电路的振荡频率不能做得太高，振荡波形不好。（2）电容三端型振荡器－考毕兹振荡器(Coplitts)；12考毕兹振荡器中，晶体管的三个电极分别与回路电容的三个端点相连接，如图2-4a所示。2-4b是其等效交流通路。＋VCCRsCc–v1C1+C1Lv1Cbvi+LReC2–CeC2vf+(a)(b)图2-4电容三

6、端式振荡电路考毕兹振荡器的特点：电容调节相对容易，工作频率较高，荡波形好，频率稳定度较高；但是调C1或C2来改变振荡频率时，反馈系数将改变。（3）改进型电容三端型振荡器－克拉波和西勒电路电容三端型振荡器振荡频率高，波形好，应用比较广泛，但实际工作中，为了达到更高的频率稳定性，应用较多的是改进型电容三端型振荡器，如：克拉波振荡电路和西勒振荡电路。分别如图2-5和2-6所示：＋VCCARsCCcbcC3R3b1AC1bCceC1eReoLRLCbLRLRb2CbeReC2ReC2BB(a)(b)图2-5克拉泼振荡电路2-5图中，克拉泼电路在回路中增加了一个与L串联的电容

7、C3。各电容取值必须满足：C3<