通信电子线路实验报告

LC与晶体振荡器

实验报告

班别：信息 xxx班

组员：

指导老师：xxx

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一、实验目的

1）、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。 2）、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。 3）、测量振荡器的反馈系数、波段复盖系数、频率稳定度等参数。 4）、比较LC与晶体振荡器的频率稳定度。

二、实验预习要求

实验前，预习教材：“电子线路非线性部分”第3章：正弦波振荡器；“高频电子线路”第四章：正弦波振荡器的有关章节。

三、实验原理说明

三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图1-1。

1、起振条件

1）、相位平衡条件：Xce和Xbe必 需为同性质的电抗，Xcb必需为异性质

bceXbe+Vf_XcbXce+Vo_的电抗，且它们之间满足下列关系：

Xc(XbeXce) 即|XL||XC| ， o1LC 2）、幅度起振条件： 图1-1 三点式振荡器

qmFu *qie1(qoeq'L)Au 式中：qm——晶体管的跨导， FU——反馈系数， AU——放大器的增益，

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qie——晶体管的输入电导， qoe——晶体管的输出电导， q'L——晶体管的等效负载电导， FU一般在0.1~0.5之间取值。

2、电容三点式振荡器

1）、电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器

图1-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容Ci和输出电容Co对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。

c C1bcC1b ee L1 C2C2

（a） 考毕兹振荡器 （b） 交流等效电路

图1-2 考毕兹振荡器

EcL1 2）、串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器

电路如图1-3所示，其特点是在L支路中串入一个可调的小电容C3，并加大C1和C2的容量，振荡频率主要由 C3和L决定。C1和C2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了Ci和Co对频率稳定度的影响，且使频率可调。

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Ec

bceC1L1bceC1L1C2C2C3C3 （a） 克拉泼振荡器 （b） 交流等效电路

图1-3 克拉泼振荡器

3）、并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器

电路如图1-4所示，它是在串联改进型的基础上，在L1两端并联一个小电容C4，调节C4可改变振荡频率。西勒电路的优点是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高，该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。本实验箱所提供的LC振荡器就是西勒振荡器。

EccbeL1C2C1C3bcC1C3eC4C2L1C4（a） 西勒振荡器 （b） 交流等效电路

图1-4 西勒振荡器

3、晶体振荡器

本实验箱提供的晶体振荡器电路为并联晶振

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J1b-c型电路，又称皮尔斯电路，其交流等效电路

C1bceC2如图1-5所示。

四、实验设备 图1-5 皮尔斯振荡器

TKGPZ-1型高频电子线路综合实验箱； 双踪示波器； 频率计； 繁用表。

五、实验内容与步骤

开启实验箱，在实验板上找到与本次实验内容相关的单元电路，并对照实验原理图，认清各个元器件的位置与作用，特别是要学会如何使用“短路帽”来切换电路的结构形式。

作为第一次接触本实验箱，特对本次实验的具体线路作如下分析，如图1-6所示（见图1-6）。

电阻R101~R106为三极管BG101提供直流偏置工作点，电感L101既为集电极提供直流通路，又可防止交流输出对地短路，在电阻R105上可生成交、直流负反馈，以稳定交、直流工作点。用“短路帽”短接切换开关K101、K102、K103的1和2接点（以后简称“短接Kxxx ╳-╳”）便成为LC西勒振荡电路，改变C107可改变反馈系数，短接 K101、K102、K103 2-3，并去除电容C107后，便成为晶体振荡电路，电容C106起耦合作用，R111为阻尼电阻，

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+12VK100C104R101100KK103123L101560uHR10222KR11130KX10110MHzC10351PR1045603DG6CBG101K101123R10547C1010.01uC102200PR10310KR1061K 18K5.6K D101LEDC108 TP101270P C111C1128050C1060.01u0.01u BG102470P K102TP102K104 R110J101C1131K 振荡输出0.01uC107C110C109R108R113L102 C105R1094.7K0.01u1000p7-51P100P100k56uH560 GND 图1-6 LC与晶体振荡器实验电原理图

123100uR107R112+用于降低晶体等效电感的Q值，以改善振荡波形。在调整LC振荡电路静态工作点时，应短接电感L102（即短接K104 2-3）。三极管BG102等组成射极跟随电路，提供低阻抗输出。本实验中LC振荡器的输出频率约为1.5MHz，晶体振荡器的输出频率为10MHz，调节电阻R110，可调节输出的幅度。

经过以上的分析后，可进入实验操作。接通交流电源，然后按下实验板上的+12V总电源开关K1和实验单元的电源开关K100，电源指示发光二极管D4和D101点亮。

（一）、调整和测量西勒振荡器的静态工作点，并比较振荡器射极直流 电压（Ue、Ueq）和直流电流（Ie、Ieq）：

1、组成LC西勒振荡器：短接K1011-2、K1021-2、K103 1-2、K1041-2，并 在C107处插入1000p的电容器，这样就组成了与图1-4完全相同的LC西勒振荡器电路。用示波器(探头衰减10)在测试点TP102观测LC振荡器的输出波形，再用频率计测量其输出频率。

2、调整静态工作点：短接K104 2-3（即短接电感L102），使振荡器停振， 并测量三极管BG101的发射极电压Ueq；然后调整电阻R101的值，使Ueq=0.5V，

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123并计算出电流Ieq（=0.5V/1K=0.5mA）。

3、测量发射极电压和电流：短接K104 1-2，使西勒振荡器恢复工作， 测量BG102的发射极电压Ue和Ie。

4、调整振荡器的输出：改变电容C110和电阻R110值，使LC振荡器的 输出频率f0为1.5MHz，输出幅度VLo为1.5VP-P。

（二）、观察反馈系数Kfu对振荡电压的影响：

由原理可知反馈系数Kfu=C106/C107。按下表改变电容C107的值，在TP102处测量振荡器的输出幅度VL（保持Ueq=0.5V），记录相应的数据，并绘制VL=f（C）曲线。

C107(pf) VL(p-p) f (MHz) VL100 0.3V 1.8413 300 1V 1.6451 500 1.2V 1.5681 700 1.6V 1.5134 900 1.8V 1.4931 1

05001000150020002500C(pf)（三）、测量振荡电压VL与振荡频率f之间的关系曲线，计算振荡器波段复盖系数f max/ f min：

选择测试点TP102，改变C110值，测量VL随f的变化规律，并找出振荡器的最高频率fmax和最低频率fmin 。

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f (KHz) VL(p-p) f max = 和fmin= ，f max/ f min=

VL2.001.901.80 f(MHZ)（四）、观察振荡器直流工作点Ieq对振荡电压VL的影响：

保持C107=1000p，Ueq=0.5V，fo=1.5MHz不变，然后按以上调整静态工作点的方法改变Ieq，并测量相应的VL，且把数据记入下表。

Ieq(mA) VL(p-p) 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 （五）、比较两类振荡器的频率稳定度： 1、LC振荡器

保持C107=1000p，Ueq=0.5V，f0=1.5MHz不变，分别测量f1在TP101处和f2在TP102处的频率，观察有何变化？

2、晶体振荡器

短接K101、K102、K1032-3，并去除电容C107，再观测TP102处的振荡波

形，记录幅度VL和频率f0之值。

波形： 幅度VL = 频率f0= 。 然后将测试点移至TP101处，测得频率f1 = 。

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根据以上的测量结果，试比较两种振荡器频率的稳定度△f/ f0 ：

LC振荡器 f/f0(f0晶体振荡器 f/f0(f0f1)/f0100% %f1)/f0100% %六、预习思考题

1、静态和动态直流工作点有何区别？如何测定？

2、本电路采用何种形式的反馈电路？反馈量的大小对电路有何影响？ 3、试分析C103、L102对晶振电路的影响？

4、射极跟随电路有何特性？本电路为何采用此电路？

七、实验注意事项

1、本实验箱提供了本课程所有的实验项目，每次实验通常只做其中某

一个单元电路的实验，因此不要随意操作与本次实验无关的单元电路。

2、用“短路帽”换接电路时，动作要轻巧，更不能丢失“短路帽”，以 免影响后续实验的正常进行。

3、在打开的实验箱箱盖上不可堆放重物，以免损坏机箱的零部件。 4、实验完毕时必须按开启电源的逆顺序逐级切换相应的电源开关。

八、实验报告

1、整理实验数据，绘画出相应的曲线。 2、总结对两类振荡器的认识。 3、实验的体会与意见等。

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