实验二 正弦波振荡器

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高频电子线路 正弦波振荡器 信息

2013年1月5日

一、实验目的

1、掌握晶体管（振荡管）工作状态、反馈大小对振荡幅度与波形的影响。

2、掌握改进型电容三点式正弦波振荡器的工作原理及振荡性能的测量方法。

3、研究外界条件变化对振荡频率稳定度的影响。

4、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度，加深对晶体振荡器频率稳定度高的原因理解。

二、实验原理与线路

LC三端式振荡器的基本电路如图（4-1）所示：

1、电容三端式振荡器

起振条件，即：A0 F 1 (4-2)

图4-3 简化Y参数等效电路

2、振荡管工作状态对振荡器性能的影响

对于一个振荡器，当其负载阻抗及反馈系数F已经确定的情况，静态工作点的位置对振荡器的起振以及稳定平衡状态（振幅大小，波形好坏）有着直接的影响，如图4-4中（a）和（b）所示。

(a)工作点偏高

(b)工作点偏低

图4-4 振荡管工作态对性能的影响

VBE VB VE

R2

VCC IE RE

R1 R2

VBEQ VB IEQ Re

3、振荡器的频率稳定度

改善振荡频率稳定度，从根本上来说就是力求减小振荡频率受温度、负载、电源等外界因素影响的程度，振荡回路是决定振荡频率的主要部件。

4、实验线路见附图G4

电源供电为12V，振荡管Q1为3DG12C。隔离级晶体管Q2也为3DG12C，LC振工作频率为10.7MHz，晶体振为10.245MHz。

（1）静态工作电流的确定 选ICQ=2mA VCEQ=6V β=60 则有 R3 R4

UCC UCEQ

ICQ

6

3K 2

为提高电路的稳定性RE值适当增大，取R4=1KΩ则R3=2KΩ 则 UEQ ICQ RE 2 1 2V

ICQ ICQ mA

取流过R2的电流为10IBQ

则R2 VE VBE(ON) IBQ 7.8K（取VBE(ON)=0.6V） 取R2=5.1K，则 R1 W1 UCCI R2 30.9K

BQ

取R1=10K， W1为47K的可调电阻。 （2）确定主振回路元器件 f0

12 LC

当为LC振荡时， f0=10.7MHz 设L =2.2μH 则 C

1

100PF

(2 f0)2L

C=C6+C5||C4||C1+CC2

取C5为24P，C6为68P，CC2为5～25P的可调电容。 而C4/（C1+C4）=1/2～1/8 则取C1=100P 而对于晶体振荡，只并联一可调电容进行微调即可。

三、实验内容

参照附图G4，在主箱上正确插好环形混频模块，对照环形混频模块中的正弦波振荡器部分，正确连接电路电源线，＋12V孔接+12V， GND接GND（从电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），接上电源通电(若正确连接了,扩展板上的电源指示灯将会亮)。

1、开关K2向下拨，调整静态工作点：断开J52、J53，调W1使VE=2V(即测R4两端的电压)。

2、（1）连接好J54、J52，调节可调电容CC2，通过示波器和频率计在TT1处观察振荡波形，并使振荡频率为10.7MHz；然后调节W2，使输出信号最大且不失真。

（2）断开J52、J54，连接J53、J55，微调CC1，使振荡频率为10.245MHz。

3、观察振荡状态与晶体管工作状态的关系。

断开J53，连好J52、J55，用示波器在TT1观察振荡波形，调节W51，观察TT51处波形的变化情况，并测量波形变化过程中振荡管的发射极电压（多测几个点）且计算对应的IE。

①V=1.5V

②

V=2V

③V=2.5V

④

V=3V

⑤V=3.5V

4、观察反馈系数对振荡器性能的影响（只作LC振荡）。 用示波器在TT1处观察波形。

分别连接J54、J55、J56或组合连接使反馈系数等于1/2、1/3、1/4、1/100时，观察幅度的变化并实测，反馈系数是否与计算值相符，同时，分析反馈大小对振荡幅度的影响。

①连接

J54

②连接

J55

③连接

J56

5、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度。

分别接通J53、J52，在TT1处用频率计观察频率变化情况。 6、观察温度变化对振荡频率的影响。

分别接通J53、J52，用电吹风在距电路15cm处对着电路吹热风，用频率计在TT1处观察频率变化情况。

四、实验报告

1、整理实验所测得的数据，并用所学理论加以分析。 2、比较LC振荡器与晶体振荡器的优缺点。

答： LC震荡可用的频率范围宽，电路简单灵活，成本低，容易做到正弦波输出和可调频率输出。但它的频率稳定度低，温漂时漂都比较大。

晶体稳频振荡器的频率单一不可调，输出频率精度高，温漂时漂都很小，一般射频通讯或遥控载频振荡器、智能系统时基等等都采用晶体振荡器。

3、分析为什么静态电流Ieo增大，输出振幅增加，而Ieo过大反而会使振荡器输出幅度下降？

答：这是三极管的自身特性决定的。当静态电流Ieo增大时，说明Ic，使得负载电压也增大。而三极管Ic过大时，HFE值会减小，使振荡器的放大器环节倍数降低，所以会降低输出幅度，而且会造成输出波形失真。如果过大，还会造成振荡器停振。

五、实验仪器

1、双踪示波器 一台

2、万用表 一块

3、调试工具 一套