實(shí)驗(yàn)2 正弦振蕩實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)二 正弦振蕩實(shí)驗(yàn)（一）三點(diǎn)式LC振蕩器及壓控振蕩器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握三點(diǎn)式LC振蕩器的基本原理；2、掌握反饋系數(shù)對(duì)起振和波形的影響；3、掌握壓控振蕩器的工作原理；4、掌握三點(diǎn)式LC振蕩器和壓控振蕩器的設(shè)計(jì)方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測量振蕩器的頻率變化范圍；2、觀察反饋系數(shù)對(duì)起振和輸出波形的影響； 3、觀察溫度變化對(duì)振蕩器頻率穩(wěn)定度的影響(選做)。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、20MHz示波器 一臺(tái)2、數(shù)字式萬用表 一塊3、調(diào)試工具 一套 四、實(shí)驗(yàn)原理 1、三點(diǎn)式LC振蕩器三點(diǎn)式LC振蕩器的實(shí)驗(yàn)原理圖如圖81所示。圖 81 三點(diǎn)式LC振蕩器實(shí)驗(yàn)原理圖圖中，T2為可調(diào)電感，Q1組成振蕩器，Q2組成隔離器，Q3

2、組成放大器。C6=100pF，C7=200pF，C8=330pF，C40=1nF。通過改變K6、K7、K8的撥動(dòng)方向，可改變振蕩器的反饋系數(shù)。設(shè)C7、C8、C40的組合電容為C，則振蕩器的反饋系數(shù)FC6/ C。 反饋電路不僅把輸出電壓的一部分送回輸入端產(chǎn)生振蕩，而且把晶體管的輸入電阻也反映到LC回路兩端。F大，使等效負(fù)載電阻減小，放大倍數(shù)下降，不易起振。另外，F(xiàn)的大小還影響波形的好壞，F(xiàn)過大會(huì)使振蕩波形的非線性失真變得嚴(yán)重。通常F約在0.010.5之間。 同時(shí)，為減小晶體管輸入輸出電容對(duì)回路振蕩頻率的影響，C6和C取值要大。當(dāng)振蕩頻率較高時(shí)，有時(shí)可不加C6和C，直接利用晶體管的輸入輸出電容構(gòu)成

3、振蕩電容，使電路振蕩。忽略三極管輸入輸出電容的影響，則三點(diǎn)式LC振蕩器的交流等效電路圖如圖82所示。圖82 三點(diǎn)式LC振蕩器交流等效電路圖圖82中，C5=33pF，由于C6和C均比C5大的多，則回路總電容C0可近似為： （81）則振蕩器的頻率f0可近似為： （82）調(diào)節(jié)T2則振蕩器的振蕩頻率變化，當(dāng)T2變大時(shí)，f0將變小，振蕩回路的品質(zhì)因素變小，振蕩輸出波形的非線性失真也變大。實(shí)際中C6和C也往往不是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C5，且由于三極管輸入輸出電容的影響，在改變C，即改變反饋系數(shù)的時(shí)候，振蕩器的頻率也會(huì)變化。本模塊的實(shí)際實(shí)驗(yàn)電路在C11與Q3之間還有一級(jí)10.7MHz陶瓷濾波器電路，用來濾除石英晶體振蕩

4、器輸出信號(hào)中的二次、三次諧波分量，以給其它模塊提供載波信號(hào)。由于受到模塊大小的限制，故沒有在模塊上畫出這部分電路圖。若LC振蕩所產(chǎn)生信號(hào)的頻率不在陶瓷濾波器的通帶內(nèi)，則在TP5處將不會(huì)有波形輸出或輸出信號(hào)幅度較小。若想利用LC振蕩器所產(chǎn)生的信號(hào)來進(jìn)行二次開發(fā)，則可在TP4處取信號(hào)。三點(diǎn)式LC振蕩器實(shí)驗(yàn)電路只涉及到振蕩器和隔離器部分。2、壓控振蕩器壓控振蕩器的實(shí)驗(yàn)原理圖如圖83所示。圖83 壓控振蕩器實(shí)驗(yàn)原理圖Q1、Q2、Q3的作用與三點(diǎn)式LC振蕩器相同，TP2和TP3是為自動(dòng)頻率控制實(shí)驗(yàn)二次開發(fā)留出的接口，在做壓控振蕩器實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，連接TP2與TP3。TP1是為實(shí)驗(yàn)二十一（變?nèi)荻O管調(diào)頻）留出

5、的調(diào)制信號(hào)輸入接口，C1、L1為調(diào)制信號(hào)耦合隔離電路，壓控振蕩器實(shí)驗(yàn)不涉及此部分電路。R2、R3、W1為變?nèi)荻O管D1提供直流反偏壓VD。C2、C3為變?nèi)荻O管的接入電容(C2=5pF，C310pF)，設(shè)C2、C3的組合電容為CN，C7、C8、C40的組合電容為CM，忽略三極管輸入輸出電容的影響，則壓控振蕩器的交流等效電路如圖84所示。圖中，C5=33pF，由于C6和CM均比C5大的多，則回路總電容C0可近似為： （83）則振蕩器的頻率f0可近似為： （84）由圖83可得，變?nèi)荻O管的接入系數(shù)P為： （85）其中，CjQ是直流反偏壓為VD時(shí)變?nèi)荻O管的容量。調(diào)節(jié)W1，則VD變化，CjQ也變化。

6、由式85可知，CN越大，變?nèi)荻O管的接入系數(shù)P也越大，單位直流反偏壓變化所引起的頻偏也越大。但為了減小高頻電壓對(duì)D1的作用和中心頻率的漂移，常將CN取的較小。圖84 壓控振蕩器的交流等效電路圖 五、實(shí)驗(yàn)步驟1、三點(diǎn)式LC振蕩器（1）連接實(shí)驗(yàn)電路在主板上正確插好正弦波振蕩器模塊，開關(guān)K1、K9、K10、K11、K12向左撥，K2、K3、K4、K7、K8向下?lián)?，K5、K6向上撥。主板GND接模塊GND，主板12V接模塊12V。檢查連線正確無誤后，打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)的船形開關(guān)，K1向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED1亮。（2）測量LC振蕩器的頻率變化范圍用示波器在三極管Q2的發(fā)射極（軍品插座

7、處）觀察反饋輸出信號(hào)的波形，調(diào)節(jié)T2，記錄輸出信號(hào)頻率f0的變化范圍，比較波形的非線性失真情況，填表81。表81f0（MHz）最小值最大值波形非線性失真（大、小）（3）觀察反饋系數(shù)對(duì)輸出信號(hào)的影響用示波器在三極管Q2的發(fā)射極觀察反饋輸出信號(hào)Vo的波形，調(diào)節(jié)T2，使Vo的頻率f1為10.7MHz左右，改變反饋系數(shù)F的大小（通過選擇K6、K7、K8的撥動(dòng)方向來改變），觀察Vo峰峰值Vop-p、振蕩器頻率的變化情況，填表82。表82反饋系數(shù)Vop-p（V）振蕩器頻率（MHz）F=1/2F=1/3F=1/5F=1/10調(diào)試時(shí)，先使反饋系數(shù)F=1/2，調(diào)節(jié)T2使Q2發(fā)射極處信號(hào)的頻率為10.7MHz左右

8、，記錄Q2發(fā)射極處信號(hào)的頻率和峰峰值。然后，不再調(diào)節(jié)T2，改變反饋系數(shù)的大小，記錄Q2發(fā)射極處信號(hào)的頻率和峰峰值，直至F=1/2、F=1/3、F=1/5、F=1/10的情況都做完。2、壓控振蕩器（1）連接實(shí)驗(yàn)電路在主板上正確插好正弦波振蕩器模塊，開關(guān)K1、K9、K10、K11、K12向左撥，K3、K4、K6、K8向下?lián)?，K2、K5、K7向上撥。主板GND接模塊GND，主板12V接模塊12V。TP2接TP3。檢查連線正確無誤后，打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)的船形開關(guān)，K1向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED1亮。（2）觀察直流反偏壓、變?nèi)荻O管接入電容對(duì)振蕩器頻率的影響。接入電容CN5pFK2向上撥

9、、K3向下?lián)埽棺內(nèi)荻O管的接入電容CN5pF。用萬用表測變?nèi)荻O管D1陰極對(duì)地的直流電壓VD（在D1上方的軍品插座處測量），調(diào)節(jié)W1，使VD從小變大，均勻選取多個(gè)VD，并用示波器在Q2發(fā)射極測量輸出信號(hào)的頻率f0，填表83的第一行和第二行。接入電容CN15pFK2、K3都向上撥，使變?nèi)荻O管接入電容CN15pF。用萬用表測變?nèi)荻O管D1陰極對(duì)地的直流電壓VD（在D1上方的軍品插座處測量），調(diào)節(jié)W1，使VD從小變大，均勻選取多個(gè)VD，并用示波器在Q2發(fā)射極測量輸出信號(hào)的頻率f0，填表83的第三行和第四行。表83接入電容CN5pFVD（V）f0（MHz）接入電容CN15pFVD（V）f0（MHz

10、）說明：由于萬用表輸出電容的影響，將萬用表接在D1兩側(cè)和不接在D1兩側(cè)時(shí)，Q2發(fā)射極信號(hào)的頻率會(huì)不一樣，本步驟實(shí)驗(yàn)萬用表在測量直流電壓后應(yīng)取下，再用示波器在Q2發(fā)射極測信號(hào)頻率。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、畫出三點(diǎn)式LC振蕩器和壓控振蕩器的交流等效電路圖。2、按步實(shí)驗(yàn)并完成表81、82、83。（二）石英晶體振蕩器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握石英晶體振蕩器的工作原理；2、掌握石英晶體振蕩器的設(shè)計(jì)方法；3、掌握反饋系數(shù)對(duì)電路起振和波形的影響。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察反饋系數(shù)變化對(duì)輸出波形的影響；2、研究溫度變化對(duì)振蕩器頻率穩(wěn)定度的影響（選做）。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、20MHz示波器 一臺(tái)2、調(diào)試工具 一套四、實(shí)驗(yàn)原理及電路石英

11、晶體振蕩器的實(shí)驗(yàn)原理圖如圖91所示。Q1組成振蕩器，Q2組成隔離器，Q3組成放大器。圖中，C6=100pF，C7=200pF，C8=330pF，C40=1nF。通過改變K6、K7、K8的撥動(dòng)方向來改變振蕩器的反饋系數(shù)。設(shè)C7、C8、C40的組合電容為C，則振蕩器的反饋系數(shù)FC6/ C。圖91 石英晶體振蕩器實(shí)驗(yàn)原理圖反饋電路不僅把輸出電壓的一部分送回輸入端產(chǎn)生振蕩，而且把晶體管的輸入電阻也反映到LC回路兩端，F(xiàn)大，使等效負(fù)載電阻減小，放大倍數(shù)下降，不易起振。另外，F(xiàn)的大小還影響波形的好壞，F(xiàn)過大會(huì)使振蕩波形的非線性失真變得嚴(yán)重。通常F約在0.010.5之間。同時(shí)，為減小晶體管輸入輸出電容對(duì)回路

12、振蕩頻率的影響，C6和C取值要大。當(dāng)振蕩頻率較高時(shí)，有時(shí)可不加C6和C，直接利用晶體管的輸入輸出電容構(gòu)成振蕩電容，使電路振蕩。本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的10.7MHz信號(hào)將作為功放模塊、小信號(hào)放大器模塊、混頻器模塊、幅度調(diào)制與解調(diào)模塊的輸入信號(hào)。實(shí)際實(shí)驗(yàn)電路在C11與Q3之間還加有一級(jí)10.7MHz陶瓷濾波器電路，用來濾除晶體振蕩器輸出信號(hào)中的二次、三次諧波分量，由于受到模塊大小的限制，故沒有在模塊上畫出這部分電路圖。本實(shí)驗(yàn)電路只涉及到振蕩器和隔離器部分。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接實(shí)驗(yàn)電路在主板上正確插好正弦波振蕩器模塊，開關(guān)K1、K9、K10、K11、K12向左撥，K2、K3、K5、K7、K8向下?lián)埽琄4、K6向上撥。主板GND接模塊GND，主板12V接模塊12V。檢查連線正確無誤后，打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)的船形開關(guān)，K1向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED1亮。2、觀察輸出波形用示波器在三極