LC电容反馈三点式振荡器

nullnull实验三 LC电容反馈三点式振荡器null一、实验目的  1. 掌握三点式振荡电路的基本构成特点。掌握LC电容反馈三点式振荡电路的基本工作原理.   2. 掌握反馈系数不同时，对起振点的影响。   3. 掌握静态工作电流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 null二、实验内容1、熟悉电容三点式LC振荡器电路,调整实验静态工作点。 2、测定实验振荡器的振荡频率与振荡幅度 3、测定反馈系数不同时,起振点、振幅与工作电流的关系 4、测定负载电阻不同时,振荡器振幅与频率的关系。 null三、实验应知知识 作为信号源，广泛应用于广播、电视、通信设备和各种测量仪器中，是电子技术领域中最基本的电子线路。1.振荡器的定义: 在无需外加激励信号的情况下，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。3.振荡器的功用:2、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振荡器。主要有RC,LC和晶体振荡器三种电路。 null4、三端式LC振荡器 三端式LC振荡电路是实际工程中经常被采用的一种振荡电路，其产生的工作频率约在几MHz到几百MHz的范围，频率稳定度约为10–3-10–4量级，采取一些稳频后，还可以再提高一点。三端式LC振荡器有多种形式，主要有：电容三端式，又称考毕兹振荡器(Coplitts)； 电感三端式，又称哈特莱振荡器(Hartley)； 串联型改进电容三端式，又称克拉泼振荡器(Clapp)； 并联型改进电容三端式，又称西勒振荡器(Selier)。null什么是三点或(三端)式振荡器？4.1 LC振荡器的电路组成 LC振荡器的基本电路就是通常所说的三点式 (又称三端式)振荡器。晶体管有三个电极（B、E、C）分别与三个电抗性元件相连接形成三个接点故称为三点式振荡器null三点式 (又称三端式)振荡器要实现振荡，必须满足相位平衡条件与振幅平衡条件.为此电路组成结构必须遵循两个原则.与晶体管发射极相联结的电抗X1、X2性质必须相同。即 be、ce间电抗性质相同 不与晶体管发射极相联结的另一电抗X3的性质必须与其相反。即与 Bc间性质相反遵循以上两个原则才能满足： 相位条件适当选择X1与X2的比值就能满足：振幅条件原则一原则二null4、2 三点式振荡器的基本电路构成电容反馈三点振荡器C1C2L 由图可见:与晶体管发射极相连接的电抗性元件C1和C2为容性, 不与发射极相连接段另一电抗性元件X3为感性, 满足三端式振荡器的组成原则。因反馈网络是由电容元件完成的,适当选择C1与C2的比 值,则可满足振幅条件,故称为电容反馈三点振荡器.三端式振荡器有二种基本电路:其一为 电容反馈三点振荡器也称为考必兹振荡器,电路组成特点是: null4、2 三点式振荡器的基本电路构成电感反馈三点振荡器L1L2C其二为 电感反馈三点振荡器也称为哈特莱振荡器,电路组成特点是: 由图可见:与晶体管发射极相连接的电抗性元件L1和L2为感性, 不与发射极相连接的另一电抗性元件C为容性, 满足三端式振荡器的组成原则。因反馈网络是由电感元件完成的,适当选择L1与L2的比 值,则可满足振幅条件,故称为电感反馈三点振荡器.null5、1 电容反馈三端振荡器(考毕兹电路)电容三端式振荡电路（a）（b）电容反馈三端电路的振荡频率5、实际常见LC反馈振荡器电路考毕兹电路的优点： 1）电容反馈三端电路的振荡波形好。 2）电路的频率稳定度较高，适当加大回路的电容量，就可以减小不稳定因素对振荡频率的影响。 3）电容三端电路的工作频率可以做得较高，可直接利用振荡管的输出、输入电容作为回路的振荡电容。它的工作 频率可做到几十MHz到几百MHz的甚高频波段范围。 电路的缺点： 调C1或C2来改变振荡频率时，反馈系数也将改变。但只要在L两端并上一个可变电容器，并令C1与C2为固定电容，则在调整频率时，基本上不会影响反馈系数。 (a) 共发电感反馈三端式振荡器电路(b) 等效电路电感三端式振荡电路电感反馈三端电路的振荡频率为5、2电感反馈三端式振荡器(哈特莱电路) 哈特莱电路的优点： 1、L1、L2之间有互感，反馈较强，容易起振； 2、振荡频率调节方便，只要调整电容C的大小即可。 3、而且C的改变基本上不影响电路的反馈系数。 电路的缺点： 1、振荡波形不好，因为反馈电压是在电感上获得，而电感对高次谐波呈高阻抗，因此对高次谐波的反馈较强，使波形失真大； 2、电感反馈三端电路的振荡频率不能做得太高，这是因为频率太高，L太小且分布参数的影响太大。 null5、3串联型改进电容三端式振荡器(克拉泼电路)（a）克拉泼电路的实用用电路（b）高平等效电路因为C3远远小于C1或C2，所以三电容串联后的等效电容振荡角频率故克拉泼电路的振荡频率几乎与C1、C2无关。 下图是克拉泼振荡器的实际电路和交流等效电路。特点是用一电容C3与原电路中的电感L相串联后代替L，功用主要是以增加回路总电容和减小管子与回路间的耦合来提高振荡回路的性。使振荡频率的稳定度得以提高。电路的振荡频率主要由C3 来决定，基本不受其它的电容（C1、C2）的影响。这对提高振荡频率的稳定性是有利的。但也有缺点： 1、如C1、C2 过大，振荡幅度就太低； 2、若减小C3 ，以提高振荡频率，但可能停振，因此也就限制了振荡频率的提高。 3、频率覆盖系数不高。一般在1.2~1.3。null5、4 并联型改进电容三端式振荡器(西勒(Seiler)电路)(a)实际电路(b)高频等效电路其回路等效电容振荡频率 下图是另一种改进型的电容反馈振荡器的实际电路和交流等效电路。特点是用一可变电容C4与原电路中的L相并联，功用是保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，在电感L上并联一个电容。但它有以下特点： 1、振荡幅度比较稳定； 2、振荡频率可以比较高，如可达千兆赫；频率覆盖率比较大，可达1.6-1.8； 所以在一些短波、超短波通信机，电视接收机中用的比较多。null 6、实验用LC电容反馈三点式振荡器的构成与工作原理 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 改变反馈系数 S2 选择振荡电路 S3 改变负载电阻回路Q值null7 实验用LC电容反馈三点式振荡器的实际电路布局图 晶 体 管 VT2J1VR1VR2VR5S2S3S4变 容 管 VD1晶体nullnull四、实验应会技能1、LC振荡器的振荡频率与振荡幅度测量null2、LC振荡器的IC变化对振荡器影响的研究null3、LC振荡器的反馈系数对振荡器影响的研究null4、LC振荡器的负载变化对振荡器影响的研究null五、实验报告内容与思考题一、实验报告内容： 1、写明实验目的. 2、画出实验电路原理图并说明实验电路的结构形式与工作原理。 3、写明实验所用仪器。 4、写明实验项目并整理实验数据。第一题： 为什么起振后的直流工作点电流不同于起振前的静态工作点电流？对 于一个实际的振荡器，用万用电检查它，能否判断它是否起振？ 第二题：为什么反馈系数要选取F=0.5-0.01,过大，过小有什么不好？ 第三题 对于LC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： 对于西勒电路，当频率变化时，为什么幅度变化不太明显？一、实验思考题：null答1：从形成振荡的过程可知，电路在起振之初为小信号工作状态，随着振荡的不断增长，将进入大信号工作状态。由于晶体管特性曲线的非线性(对于小功率振荡器而言,非线性主要表现为截止失真)，使其集电结电流的通角减小，此时的平均电流为起振后的直流电流，它必大于静态时的工作点电流。能，主要根据起振前后，发射极直流电压是否变化。若发射极电压大于静态时的电压，表明电路已发生振荡。 答2：从起振条件(Yfb/GP+(F*F)gib)*F>1可知，当F增大时，固然可以使T0增加，但是F过大时，由于gib的影响将使增益降低,反而使T0减小，导致振荡器不易起振。若F取得较小，要保证T0>1，则要求Yfb越大。可见，F过大，过小对起振不利，F=0.01-0.5较为合理当晶体管导通时，Ce被充电，充电时间常数为Rd*Ce.当晶体管截止时，Ce通过Re放电，放电时间常数为Re*Ce,显然在Ce上建立平均电压的条件为充电时间常数大于放电时间常数。 答3：对于LC振荡电路，其整个电路的相位关系为ψfe+ψf+ψz=0.当静态工作点产生变化时，其正向传输导纳的相角ψfe会产生变化，由LC回路的相位调节作用ψz=-（ψfe+ψf）。从而振荡频率发生了变化。 答4：由于调节C4可以改变频率，而回路的接入系数变化不大，振荡幅度就比较平稳，这就使在波段范围内幅度平稳性大为改善。