高頻實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)一 高頻小信號(hào)諧振放大器高頻小信號(hào)諧振放大器的基本功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻小信號(hào)的選頻和放大,它是高頻電子線路中的基本單元電路。 高頻小信號(hào)諧振放大電路的基本電路結(jié)構(gòu)是選頻放大電路，它主要由放大器與選頻回路兩部分構(gòu)成。主要特點(diǎn)是放大器的負(fù)載不是純電阻，而是由 L、C 組成的并聯(lián)諧振回路。由于 L、C 并聯(lián)諧振回路的阻抗是隨頻率變化的，在諧振頻率點(diǎn) 處，其阻抗呈現(xiàn)純電阻性，且達(dá)到最大值，因此放大器具有最大的放大倍數(shù)，稍偏離諧振頻率，放大倍數(shù)就會(huì)迅速減小。因此，用這種放大器可以有選擇性地放大所需要的某一頻率信號(hào)，而抑制不需要的信號(hào)或外界干擾噪聲。所以，諧振放大器在無(wú)線電通訊等方面被廣泛用作高頻和中頻的

2、選頻放大器。 實(shí)際工程中對(duì)高頻小信號(hào)諧振放大器的基本要求是：電壓增益高，工作穩(wěn)定性好，頻率特性應(yīng)滿足通頻帶的要求，噪聲低。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握高頻小信號(hào)諧振放大器的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本功能與工作原理。2.掌握高頻小信號(hào)諧振放大器的主要技術(shù)指標(biāo)的意義及測(cè)試方法。3.掌握常用高頻電子測(cè)試儀器的操作使用方法與技能。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器通原與高頻信號(hào)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)高頻小信號(hào)放大器電路模塊 一塊數(shù)字雙蹤示波器 一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)數(shù)字萬(wàn)用表 一塊三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求1、實(shí)驗(yàn)電路及說(shuō)明圖1-1 高頻小信號(hào)單調(diào)諧放大器實(shí)驗(yàn)電路圖高頻小信號(hào)諧振放大器的電路形式很多，但基本的單元電路有兩種：一種是單調(diào)諧放大器，另一種

3、是雙調(diào)諧放大器。本實(shí)驗(yàn)只研究單調(diào)諧放大器，電路如圖 1-1 所示。圖中，晶體管Q為放大器件，選頻器由初級(jí)線圈及C2、 回路構(gòu)成，諧振頻率約為6.5MHz。R為諧振回路阻尼電阻。電路中C1為輸入耦合電容，、為基極偏置電阻，Rw為偏置調(diào)整電位器，用于調(diào)節(jié)放大器的集電極電流Ic。 、為發(fā)射極偏置電阻與電容。集電極采用變壓器諧振輸出回路，匝數(shù)比為3：1，放大后的信號(hào)經(jīng)L2次級(jí)線圈輸出，R7為負(fù)載電阻。撥碼開(kāi)關(guān)SW1用于調(diào)節(jié)LC諧振回路的阻尼電阻值，改變 LC回路的Q值，調(diào)節(jié)放大電路的通頻帶；SW2用于調(diào)節(jié)射極電阻值，以改變直流負(fù)反饋電壓大小，調(diào)節(jié)放大器的增益。C3、C4與L1為電源濾波元件。2、基本實(shí)

4、驗(yàn)內(nèi)容與要求 高頻小信號(hào)諧振放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整與測(cè)量放大器的靜態(tài)，是指放大器的輸入端高頻（交流）信號(hào)為零，僅工作在直流時(shí)的工作狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與要求是：1）基本調(diào)整與測(cè)量：放大器基本設(shè)置條件：=1K 、R= 、高頻輸入信號(hào)=0。測(cè)量時(shí)采用間接測(cè)量法：即用直流電壓表測(cè)量晶體管發(fā)射極對(duì)地電壓，根據(jù)，計(jì)算出此狀態(tài)時(shí)的集電極電流Ic，將結(jié)果記錄于表1-1中。再用萬(wàn)用表分別測(cè)量晶體管BG1的基極與集電極的靜態(tài)工作電壓，將結(jié)果記錄于表1-1中。表1-1靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)表 BG1根據(jù)Vce判斷BG1是否工作在放大區(qū)K2開(kāi)關(guān)位置VbVeVceIc計(jì)算值是否原因：Re=500Re=1KRe=1.5KRe=2K注

5、：Vb: 基極對(duì)地電壓。 Ve :發(fā)射極對(duì)地電壓。 Vc:集電極對(duì)地電壓。Vce：集電極與發(fā)射極之間電壓。放大區(qū)應(yīng)滿足的條件：VBEQ即 VBQ-VEQ0.6V-0.7V，VCEQ即VCQ-VEQ應(yīng)大于1V且小于電源電壓。 2）按表1-1，改變放大器的發(fā)射極電阻，使之分別為500、1.5K、2K, 用萬(wàn)用表分別測(cè)量晶體管BG1的各極靜態(tài)工作電壓。將結(jié)果記錄于表1-1中。分析并說(shuō)明當(dāng)變化時(shí)，是否發(fā)生變化。 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器動(dòng)態(tài)調(diào)整與測(cè)量表征高頻小信號(hào)諧振放大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率，諧振電壓放大倍數(shù)，放大器的通頻帶及選擇性（通常用矩形系數(shù)來(lái)表示）等。 一般采用圖1-2所示的測(cè)試電路框圖進(jìn)行

6、。測(cè)試儀器可以是高頻毫伏表、掃頻儀或示波器。我們采用實(shí)驗(yàn)室常備的雙蹤示波器。高頻信號(hào)發(fā)生器高頻諧振放大器高頻毫伏表掃頻儀電源示波器圖1-2高頻諧振放大器測(cè)試示意圖1）放大器諧振頻率調(diào)測(cè) 放大器調(diào)諧回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱為放大器的諧振頻率，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：諧振頻率的測(cè)量方法是： 用高頻信號(hào)發(fā)生器與示波器作為儀器：高頻信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為放大器的諧振頻率，調(diào)LC諧振回路的電感磁芯或微調(diào)電容，使放大器輸出電壓的峰值最大。 基本調(diào)整與測(cè)量：放大器基本設(shè)置條件：=1K ，R=10K，高頻輸入信號(hào)、頻率=6.5MHz（“CW”波）。表1-2放大器諧振頻率與輸出信號(hào)幅度表ReFo(MHz)Vi(mV)Vo(

7、v)輸入信號(hào)波形輸出信號(hào)波形5001 K1.5 K2K將高頻信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)加至放大器電路的輸入端“IN”，雙蹤示波器的探頭分別監(jiān)測(cè)“IN”端輸入信號(hào)和 “OUT”端輸出信號(hào)，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)頻率（或選頻回路的微調(diào)電容Ct），使示波器上顯示輸出波形的幅度最大且不失真，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)記錄1-2中。2）電壓放大倍數(shù)的測(cè)量與計(jì)算放大器的諧振回路諧振時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)稱為諧振放大器的電壓放大倍數(shù)，用表示。的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ：的測(cè)量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時(shí)，用高頻電壓表測(cè)量放大器輸出端（或放大器負(fù)載電阻RL兩端）的電壓及輸入信號(hào)的大小，則電壓放大倍數(shù)由下式計(jì)算： 或 基本調(diào)整與測(cè)

8、量：按表1-2，改變放大器的發(fā)射極電阻，使之分別為500、2K。按實(shí)驗(yàn)1）的方法進(jìn)行測(cè)試，將結(jié)果記錄于表1-2中。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出不同值時(shí)放大器電壓放大倍數(shù)，并記錄于表1-3中。分析并說(shuō)明當(dāng)變化時(shí)，變化的原因。體會(huì)電阻變化對(duì)放大器增益的影響。 表1-3 放大器放大倍數(shù)數(shù)據(jù)表ReFo(MHz)Vi(mV)Vo(v)AVOAVO(dB)5002K3）放大器通頻帶的調(diào)整與測(cè)量 由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時(shí)，放大器的電壓放大倍數(shù)將下降，習(xí)慣上稱電壓放大倍數(shù)下降到諧振電壓放大倍數(shù)的 0.707 倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率偏移范圍，稱為放大器的通頻帶，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ： 式中，為諧振回路的有載

9、品質(zhì)因數(shù)。 通頻帶的測(cè)量方法：是通過(guò)測(cè)量放大器的諧振曲線來(lái)求通頻帶?？梢允菕哳l法，也可以是逐點(diǎn)法。逐點(diǎn)法的測(cè)量步驟是：先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時(shí)的諧振頻率及電壓放大倍數(shù)，然后改變高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率（保持信號(hào)發(fā)生器輸出電壓不變），由回路的中心頻率分別向兩邊逐點(diǎn)偏離，測(cè)得在不同頻率f時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓 (頻率偏離范圖1-3 通頻帶特性圖圍可根據(jù)的實(shí)際情況來(lái)確定)，再找出上下帶寬的頻率點(diǎn)。則,如圖1-3所示。 基本調(diào)整與測(cè)量：放大器基本設(shè)置要求=1K、 R=、高頻輸入信號(hào)，頻率=（MHz）（“CW”波）。 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)按表1-4要求，在諧振頻率的基礎(chǔ)上，以頻率100KHz為步進(jìn)，采用逐

10、點(diǎn)法進(jìn)行。并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算出的通頻帶Bw數(shù)據(jù)，記錄于表1-4中。表1-4 放大器通頻帶測(cè)試數(shù)據(jù)表RfL/(0.707VO)Fo/VOfH/(0.707VO)Bw0.7= fH-fL10K470 (2)按表1-4要求，分別改變放大器的阻尼電阻，使之為10 K、470, 再用上述方法分別測(cè)量出不同阻尼電阻時(shí)的相應(yīng)數(shù)據(jù)，將結(jié)果記錄于表1-4中。分析并說(shuō)明當(dāng)R變化時(shí)，Bw變化特點(diǎn)，畫出Bw的特性曲線圖。體會(huì)回路阻尼電阻R的變化對(duì)放大器增益、帶寬等的影響。4）放大器的選擇性矩形系數(shù)調(diào)整與測(cè)量選擇性是指放大器從含有各種不同頻率的信號(hào)總和（有用的和有害的）中選出有用信號(hào)，排除有害（干擾）信號(hào)的能力及選擇性

11、指標(biāo)是針對(duì)抑制干擾而言的。一般是用諧振曲線的矩形系數(shù)來(lái)表示。如圖1-4所示。矩形系數(shù) ：是指電壓放大倍數(shù)下降到諧振電壓放大倍數(shù)Avo的0.1倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍與電壓放大器倍數(shù)下降到0.707Avo時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移之比。即 ：圖1-4 矩形系數(shù)特性圖 上式表明，矩形系數(shù)越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)遠(yuǎn)大于 1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級(jí)調(diào)諧回路的諧振放大器。 基本調(diào)整與測(cè)量：放大器基本設(shè)置要求=1K、R=10K、高頻輸入信號(hào)，頻率=（“CW”波）。 參照實(shí)驗(yàn)3）方法，分別測(cè)試出放大器的Bw0.7與Bw0.1，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)

12、據(jù)，計(jì)算出該放大器的矩形系數(shù)，并畫出特性圖。3、單調(diào)諧高頻小信號(hào)諧振放大器電路仿真實(shí)驗(yàn) 用EWB電子工作平臺(tái)軟件構(gòu)建1-5所示設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，仿真時(shí)可完成下列內(nèi)容：圖1-5單調(diào)諧高頻小信號(hào)放大器仿真電原理圖 測(cè)量并調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。仿真條件：晶體管用理想庫(kù)（defauit）中的（ideal）器件。電感線圈用固定電感L1=2.8uH、L2=1.2uH，中間抽頭。其余元件參數(shù)參見(jiàn)圖1-5。IC=1.5mA。自建表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 諧振頻率的調(diào)測(cè)與電壓放大倍數(shù)的測(cè)量。仿真條件：輸入高頻信號(hào)頻率=fo=10.7MHz,幅度（峰-峰值）50mV。阻尼電阻R=、反饋電阻Re=1K、負(fù)載電阻RL=10K

13、。 研究阻尼電阻變化對(duì)放大器增益、帶寬、品質(zhì)因數(shù)的影響用頻率特性測(cè)試儀測(cè)試放大器的幅頻特性，并計(jì)算出增益、帶寬及品質(zhì)因數(shù)。測(cè)試條件：輸入高頻信號(hào)頻率=fo=10.7MHz,幅度（峰-峰值）50mV。反饋電阻Re=1K、負(fù)載電阻RL=10K。阻尼電阻R=（開(kāi)路）/阻尼電阻R=10K/阻尼電阻R=3K/阻尼電阻R=470。 研究反饋電阻變化對(duì)放大器的影響測(cè)試條件：輸入高頻信號(hào)頻率=fo=10.7MHz，幅度（峰-峰值）50mV。阻尼電阻R=10K、負(fù)載電阻RL=10K。四、思考題及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 思考題1試分析單調(diào)諧放大回路的發(fā)射極電阻Re和諧振回路的阻尼電阻R對(duì)放大器的增益、帶寬和中心頻率各有何影

14、響？2為什么發(fā)射極電阻 Re 對(duì)增益、帶寬和中心頻率的影響不及阻尼電阻 R大？3說(shuō)明高頻調(diào)諧放大器與阻容耦合放大器的區(qū)別？敘述單調(diào)諧回路的主要優(yōu)缺點(diǎn)。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)； 2. 計(jì)算直流工作點(diǎn)，與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果相比較； 3. 畫出不同回路電阻 R 時(shí)的幅頻特性曲線，并說(shuō)明不同 R對(duì)通頻帶的影響； 4. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，計(jì)算 f0 時(shí)的電壓放大倍數(shù)、回路通頻帶f0.7、矩形系數(shù) Kr0.1和 Q值。實(shí)驗(yàn)二 高頻諧振功率放大器在通信系統(tǒng)中，高頻諧振功率放大電路，是無(wú)線電發(fā)射機(jī)的重要組成部分，它的主要功用是實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻已調(diào)波信號(hào)的功率放大，然后經(jīng)天線將其轉(zhuǎn)化為電磁波輻射到空間，以實(shí)現(xiàn)用

15、無(wú)線信道的方式完成信息的遠(yuǎn)距離傳送。所以研究高頻功率放大器的主要任務(wù)是怎樣以高效率輸出最大的高頻功率。因此，高頻功放常采用效率較高的丙類工作狀態(tài)，即晶體管集電極電流導(dǎo)通時(shí)間小于輸入信號(hào)半個(gè)周期的工作狀態(tài)，導(dǎo)通角。雖然功率增益比甲類和乙類小，但效率卻比甲類和乙類高，一般可達(dá)到80%。 同時(shí)，為了濾除丙類工作時(shí)產(chǎn)生的眾多高次諧波分量，采用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)，故稱為高頻諧振功率放大器。顯然，諧振功放屬于窄帶功放電路。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握高頻諧振功率放大器的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本功能與工作原理。2掌握高頻諧振功率放大器的調(diào)諧方法和掌握高頻諧振功率放大器的調(diào)諧特性，負(fù)載特性以及激勵(lì)電壓、偏置電壓、電源

16、電壓變化時(shí)對(duì)其工作狀態(tài)的影響。3.了解高頻諧振功率放大器的主要性能指標(biāo)意義，掌握測(cè)試方法。學(xué)會(huì)電路設(shè)計(jì)方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器通原與高頻信號(hào)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)高頻諧振功率放大器電路模塊 一塊數(shù)字雙蹤示波器 一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)數(shù)字萬(wàn)用表 一塊三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求1、高頻諧振功放的基本電路結(jié)構(gòu)高頻諧振功率放大器的電路構(gòu)成，除電源電路外，主要由晶體管、輸入激勵(lì)電路、輸出諧振回路三個(gè)部分組成，諧振功率放大器原理電路如圖2-1所示。 圖2-1 諧振功率放大器的工作原理圖中為輸入交流信號(hào)，是基極偏置電壓，調(diào)整，可改變放大器的導(dǎo)通角，以使放大器工作在導(dǎo)通角丙類狀態(tài)。是集電極電源電壓。集電極外接LC并聯(lián)諧振回路的功

17、用是作放大器負(fù)載，實(shí)現(xiàn)濾波選頻和阻抗匹配。2、高頻諧振功率放大器的工作原理與主要性能指標(biāo) 放大器工作時(shí)，設(shè)輸入信號(hào)電壓：則加到晶體管基極-發(fā)射極間的有效電壓為：由晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線可知，如圖2-2所示：當(dāng)時(shí)，管子截止，。當(dāng)時(shí)，管子導(dǎo)通，式中：為折線的斜率：圖2-2諧振功率放大器晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線所以有： 即功放輸出的Ic為一連串不連續(xù)的余弦脈沖。高功放為什么能不失真地放大信號(hào)呢?因?yàn)榧忭斢嘞颐}沖的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 若對(duì) 傅里葉級(jí)數(shù)分解，即：由此可知，任何一個(gè)余弦脈沖，都是由許多不同頻率的諧波（基波、二次諧波。n次諧波）分量所構(gòu)成，利用功放負(fù)載LC回路的選頻功能，適當(dāng)選擇LC的參數(shù)使之諧振與基

18、波頻率，盡管在集電極電流脈沖中含有豐富的高次諧波分量，但由于并聯(lián)諧振回路的選頻濾波作用，故功率放大器的輸出仍為不失真的正弦波。此時(shí)，諧振回路兩端的電壓可近似認(rèn)為只有基波電壓，即：式中，Ucm為uc的振幅；Ro為L(zhǎng)C回路的諧振電阻，為集電極基波電流振幅。在集電極電路中，LC諧振回路得到的高頻功率為:集電極電源EC供給的直流輸入功率為： ICO為集電極電流脈沖ic的直流分量。集電極效率C為輸出高頻功率Po與直流輸入功率PE之比，即：3、高頻諧振功率放大器的工作狀態(tài) 諧振功率放大器的工作狀態(tài)有三種，即欠壓、臨界和過(guò)壓。當(dāng)諧振功放的靜態(tài)工作點(diǎn)、輸入信號(hào)、負(fù)載發(fā)生變化，諧振功率放大器的工作狀態(tài)將發(fā)生變化

19、。如圖2-3所示。圖2-3 諧振功率放大器的工作狀態(tài)當(dāng)C點(diǎn)落在輸出特性(對(duì)應(yīng)uBEmax的那條)的放大區(qū)時(shí)，為欠壓狀態(tài)；當(dāng)C點(diǎn)正好落在臨界點(diǎn)上時(shí)，為臨界狀態(tài)；當(dāng)C點(diǎn)落在飽和區(qū)時(shí)，為過(guò)壓狀態(tài)。其中任何一個(gè)量的變化都會(huì)改變C點(diǎn)所處的位置，工作狀態(tài)就會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。 4、高頻諧振功率放大器的外部特性 負(fù)載特性負(fù)載特性是指當(dāng)保持EC、EB、Ubm不變而改變RO時(shí)，諧振功率放大器的電流IC0、Icm1，電壓Ucm，輸出功率Po，集電極損耗功率PC，電源功率PE及集電極效率C隨之變化的曲線。從上面動(dòng)特性曲線隨RO變化的分析可以看出，RO由小到大，工作狀態(tài)由欠壓變到臨界再進(jìn)入過(guò)壓。相應(yīng)的集電極電流由余弦脈

20、沖變成凹陷脈沖，如圖2-4所示。圖2-4諧振功率放大器的負(fù)載特性 集電極調(diào)制特性集電極調(diào)制特性是指當(dāng)保持EB、Ubm、RO不變而改變EC時(shí)，功率放大器電流IC0、Icm1，電壓Ucm以及功率、效率隨之變化的曲線。當(dāng)EC由小增大時(shí)，uCEmin=EC-Ucm也將由小增大，因而由uCEmin、uBEmax決定的瞬時(shí)工作點(diǎn)將沿uBEmax這條輸出特性由特性的飽和區(qū)向放大區(qū)移動(dòng)，工作狀態(tài)由過(guò)壓變到臨界再進(jìn)入欠壓，iC波形由iCmax較小的凹陷脈沖變?yōu)閕Cmax較大的尖頂脈沖，如圖2-5所示。圖2-5諧振功率放大器的集電極調(diào)制特性由集電極調(diào)制特性可知，在過(guò)壓區(qū)域，輸出電壓幅度Ucm與EC成正比。利用這一

21、特點(diǎn)，可以通過(guò)控制EC的變化，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率的相應(yīng)變化，這種功能稱為集電極調(diào)幅，所以稱這組特性曲線為集電極調(diào)制特性曲線。 基極調(diào)制特性基極調(diào)制特性是指當(dāng)EC、Ubm、RO保持不變而改變EB時(shí)，功放電流IC0、Icm1，電壓Ucm以及功率、效率的變化曲線。當(dāng)EB增大時(shí)，會(huì)引起、iCmax增大，從而引起IC0、Icm1、Ucm增大。由于EC不變，uCEmin=EC-Ucm則會(huì)減小，這樣勢(shì)必導(dǎo)致工作狀態(tài)會(huì)由欠壓變到臨界再進(jìn)入過(guò)壓。進(jìn)入過(guò)壓狀態(tài)后，集電極電流脈沖高度雖仍有增加，但凹陷也不斷加深，iC波形如圖2-6所示。圖2-6諧振功率放大器的基極調(diào)制特性利用這一特點(diǎn)，可通過(guò)控制EB實(shí)現(xiàn)對(duì)電流、電

22、壓、功率的控制，稱這種工作方式為基極調(diào)制，所以稱這組特性曲線為基極調(diào)制特性曲線。 調(diào)諧特性由于高功放的負(fù)載是LC諧振回路,在調(diào)諧過(guò)程中，其負(fù)載是一阻抗Zp，當(dāng)改變回路的元件數(shù)值，如改變回路的電容C (或L）時(shí)，高功放的外部電流Ico（直流）、Icm1（基波）和相應(yīng)的Ucm（輸出）等隨C （L）的變化特性稱為高功放的調(diào)諧特性。 當(dāng)回路諧振時(shí)，阻抗最大，此時(shí)，電路中Ico、Icm1最小，而Ucm最大。圖2-7諧振功率放大器的調(diào)諧調(diào)制特性當(dāng)回路參數(shù)變化后，將使LC回路失諧，則使阻抗Zp的模值減小，根據(jù)負(fù)載特性可知，功放的工作狀態(tài)將由臨界向欠壓狀態(tài)或過(guò)壓狀態(tài)變化，此時(shí)Ico和Icml要增大，而Ucm將

23、下降 。波形如圖2-7所示。 由此可見(jiàn)，高功放的回路失諧后直流輸入功率Po=Ico E 將隨Ico的增加而增加，而輸出功率Pc=Icm1 Ucm cos將主要因cos因子而下降，因此失諧后集電極功耗Po將迅速增加。這表明高頻功放必須經(jīng)常保持在諧振狀態(tài)。 放大特性圖2-8諧振功率放大器的放大特性放大特性是指當(dāng)保持EC、EB、Re不變，而改變Ubm時(shí)，功率放大器電流IC0、Icm1，電壓Ucm以及功率、效率的變化曲線。Ubm變化對(duì)諧振功率放大器性能的影響與基極調(diào)制特性相似。iC波形及IC0、Icm1、Ucm、Po、PE、C隨Ubm的變化曲線如圖2-8所示。由圖可見(jiàn)，在欠壓區(qū)域，輸出電壓振幅與輸入電

24、壓振幅基本成正比，即電壓增益近似為常數(shù)。利用這一特點(diǎn)可將諧振功率放大器用作電壓放大器，所以稱這組曲線為放大特性曲線。 5、實(shí)驗(yàn)電路及說(shuō)明實(shí)驗(yàn)提供的電路如圖2-9所示。本電路的主要技術(shù)指標(biāo)：輸出功率Po125mW，工作中心頻率fo=6 MHz，負(fù)載電阻RL=51,電源供電為12V。圖 2-9 高頻諧振功率放大器原理圖圖中，激勵(lì)級(jí)BG1 為甲類線性功率放大器，采用固定偏壓形式，靜態(tài)工作點(diǎn)。其集電極負(fù)載為L(zhǎng)C 選頻諧振回路，諧振電容C取150Pf，電感L取6uH、諧振頻率為6-6.5MHz，集電極輸出由變壓器耦合輸出到下一級(jí)。變壓器TE1的參數(shù)為：N2=23匝，N1=9匝。R1和Rw1可調(diào)節(jié)甲類放大

25、器的偏置電壓，以獲得較寬的動(dòng)態(tài)范圍；R3、R4、Ce為發(fā)射極偏置電路，R3/10為交直流負(fù)反饋電阻。 R4為300直流負(fù)反饋電阻，控制甲類功放的輸出電平，以滿足丙類功放對(duì)輸入電平的要求。功放級(jí)BG2采用丙類放大，使用3DG12C。導(dǎo)通角為70°，基極偏壓采用發(fā)射極電流的直流分量IEO在發(fā)射極偏置電阻Re上產(chǎn)生所需要的VBB，其中直流反饋電阻R6為20，交流反饋電阻為10，集電極諧振回路電容為150P ，負(fù)載為51，輸出由變壓器耦合輸出，采用中間抽頭，以利于阻抗匹配。它們的匝數(shù)分別為：N39匝，N19匝，N223匝。跳線開(kāi)關(guān)K1、K3分別控制BG1與BG2的集電極電流測(cè)量，K2控制諧振

26、功放激勵(lì)信號(hào)，SW1可選擇丙類放大器的輸出負(fù)載電阻。各測(cè)試點(diǎn)分別為：TP1：甲類功放基極輸入。TP2：甲類功放信號(hào)輸出。TP3：功放發(fā)射極電流，即余弦脈沖觀測(cè)點(diǎn)OUT：丙類放大諧振輸出。6、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法步驟本實(shí)驗(yàn)需使用高頻諧振功率放大器電路模塊。實(shí)驗(yàn)前首先分析并熟悉實(shí)驗(yàn)線路圖，對(duì)照實(shí)驗(yàn)電路模塊，找出信號(hào)的連接關(guān)系及主要元器件的位置，即可開(kāi)始正常工作。 丙類諧振功率放大器工作狀態(tài)測(cè)定 測(cè)試電路框圖如圖2-10所示。 圖2-10 高頻功率放大器測(cè)試連接框圖（1）將電路中的開(kāi)關(guān)K1、K2與K3分別置“右”，撥碼開(kāi)關(guān)SW1開(kāi)關(guān)置“470”位。 （2）接通實(shí)驗(yàn)板電源，調(diào)節(jié)Rw1，使BG1的發(fā)射極電壓V

27、E2.2V（即使ICQ=7mA，通過(guò)測(cè)量Q1發(fā)射極與地的電壓）。（3）用高頻信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為6MHz，幅度為100mVp-p的等幅信號(hào)，加入“TP1”。（4）用示波器分別觀察“TP1”與“TP2”點(diǎn)的信號(hào)波形。調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的頻率與Ct1，使甲類功放諧振，輸出信號(hào)最大。（5）用示波器分別觀察“TP1”與“OUT”點(diǎn)的信號(hào)波形。調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的頻率與Ct2，使丙類功放諧振，使放大輸出信號(hào)最大且不失真。 （6）分別將TP1、TP3與OUT點(diǎn)的信號(hào)波形與幅度記錄于圖2-11（a）中。（7）將高頻信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)幅度緩慢減小到丙類功放輸出為零止，再分別將TP1、TP3與OUT點(diǎn)的信號(hào)波形與幅度

28、記錄于圖2-11（C）中。并記錄本實(shí)驗(yàn)電路，當(dāng)P1（即丙類功放基極激勵(lì)信號(hào)）0，但I(xiàn)c =0，Vo=0時(shí)，所需的最小激勵(lì)信號(hào)電壓幅度=?（8）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K2，使丙類功放無(wú)激勵(lì)信號(hào)輸入。再分別將TP1、TP3與OUT點(diǎn)的信號(hào)波形與幅度記錄于圖2-11（b）中。圖2-11 波形記錄結(jié)果依據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，分析比較TP1、TP3與OUT波形特點(diǎn)，體會(huì)丙類功放工作狀態(tài)的特點(diǎn)。 丙類功率放大器調(diào)諧特性測(cè)定測(cè)試電路框圖如圖2-12所示：圖2-12 高頻功率放大器測(cè)試連接框圖測(cè)試條件：輸入信號(hào)f=fo/100mVP-P， RL=470。(1) 使高功放處于最佳諧振狀態(tài)。(2) 按表2-1所列格式，以諧振頻率作標(biāo)

29、準(zhǔn)，并以0.05MHZ為步進(jìn)，改變高信器的輸入信號(hào)的頻率，保持輸入信號(hào)幅度100mVp-p不變，記錄各頻率點(diǎn)的輸出電壓值，得出結(jié)論。 表2-1F(MHz)foVi(V)Vo(V)結(jié)論 丙類功率放大器的負(fù)載特性測(cè)定測(cè)試原理電路參見(jiàn)圖2-12。測(cè)試條件：輸入信號(hào)f=fo/100mVP-P， RL=。(1) 使高功放處于最佳諧振狀態(tài)。(2) 用示波器分別觀察“TP1”與“TP3”點(diǎn)的信號(hào)波形。適當(dāng)調(diào)整高頻信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)幅度，使放大器處于略過(guò)壓工作狀態(tài)。(3) 改變負(fù)載（撥碼開(kāi)關(guān)SW1 的連接），使負(fù)載電阻依次變?yōu)?175240470。觀察并記錄不同負(fù)載時(shí)的電流波形，得出結(jié)論。 丙類功率放大器放

30、大特性測(cè)定測(cè)試原理電路參見(jiàn)圖2-12。測(cè)試條件：輸入信號(hào)f=fo/100mVP-P， RL=240。(1) 使高功放處于最佳諧振狀態(tài)。(2) 用示波器分別觀察“TP1”與“TP3”點(diǎn)的信號(hào)波形。適當(dāng)調(diào)整高頻信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)幅度，即改變基極激勵(lì)電壓幅度，使放大器處于欠壓工作狀態(tài)，即Ie波形為尖頂余弦脈沖。再逐漸增大信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)幅度。用示波器觀察并記錄“TP3”處ie的波形變化。體會(huì)丙類功放的放大特性，說(shuō)明高功放的最佳工作狀態(tài)。 丙類功率放大器主要性能測(cè)量測(cè)試原理電路參見(jiàn)圖2-12。測(cè)試條件：輸入信號(hào)f=fo/100mVP-P；RL=75。(1) 使高功放處于最佳諧振狀態(tài)。(2) 按表

31、2-2所列格式，測(cè)試并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 表2-2 功放性能指標(biāo)測(cè)量Fo=實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)計(jì)算RL=75VbVeVCC ViP-PVoP-PIcP=PoPc丙類放大器(3) 依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算出本諧振功率放大器的主要性能指標(biāo)。其中：VCC：電源電壓ViP-P：輸入電壓峰峰值 VoP-P：輸出電壓峰峰值IC： 集電極電流（近似計(jì)算：發(fā)射極直流電壓÷發(fā)射極電阻值） P=：電源給出直流功率（P= = Vcc*IC） Po：輸出功率 （Po =(VoP-P)2/(8RL)） Pc：為管子損耗功率（PcP=- Po） 四、思考題與實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容： 1寫明實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?2畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖并說(shuō)明

32、實(shí)驗(yàn)電路的工作原理。 3寫明實(shí)驗(yàn)所用儀器。 4寫明實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 實(shí)驗(yàn)思考題：1當(dāng)分別改變激勵(lì)信號(hào)和電源電壓時(shí)，功放級(jí)電流如何變化？2說(shuō)明功放電路欠壓、過(guò)壓與臨界工作狀態(tài)的特點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)三 LC與晶體正弦波振蕩器在電子線路中，除了要有對(duì)各種電信號(hào)進(jìn)行放大的電子線路外，還需要有能在沒(méi)有激勵(lì)信號(hào)的情況下產(chǎn)生周期信號(hào)的電子電路，這種在無(wú)需外加激勵(lì)信號(hào)的情況下，能將直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定波形、一定頻率和一定幅度的交變能量的電子電路稱為振蕩器。振蕩器的種類很多，根據(jù)工作原理可以分為反饋型振蕩器和負(fù)阻型振蕩器。根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)采用的器件可分為L(zhǎng)C振蕩器、晶體振蕩器、變壓器耦合振蕩器等。振蕩器的功能是產(chǎn)生

33、標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)源，廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備中。為此，振蕩器是電子技術(shù)領(lǐng)域中最基本的電子線路,也是從事電子技術(shù)工作人員必須要熟練掌握的基本電路。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握振蕩器工作原理及其工作狀態(tài)、起振條件、反饋量等對(duì)振蕩器的影響。2研究外界條件和電源電壓、電路品質(zhì)因素及環(huán)境溫度、負(fù)載變化時(shí)對(duì)振蕩器的幅度、波形及頻率穩(wěn)定度的影響。3掌握改進(jìn)型電容三點(diǎn)式正弦波振蕩器的工作原理及振蕩性能的測(cè)量方法。4比較LC振蕩器和晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度，加深對(duì)晶體振蕩器頻率穩(wěn)定高的理解。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器通原與高頻信號(hào)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)LC與晶體振蕩器電路模塊 一塊數(shù)字雙蹤示波器 一臺(tái)數(shù)字萬(wàn)用表 一塊三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求1、反饋振蕩器的

34、振蕩條件與工作原理分析反饋式正弦波振蕩器有RC、LC和晶體振蕩器三種形式，電路主要由放大網(wǎng)絡(luò)、選頻回路和反饋網(wǎng)絡(luò)三個(gè)部分構(gòu)成。本實(shí)驗(yàn)中，我們研究的主要是LC三點(diǎn)式振蕩器。所謂三點(diǎn)式振蕩器，是晶體管的三個(gè)電極（B、E、C），分別與三個(gè)電抗性元件相連接，形成三個(gè)接點(diǎn)，故稱為三點(diǎn)式振蕩器，其基本電路如圖3-1所示。圖3-1 三點(diǎn)式振蕩器的基本電路根據(jù)相位平衡條件，圖3-1 (a)中構(gòu)成振蕩電路的三個(gè)電抗元件，X1、X2必須為同性質(zhì)的電抗，X3必須為異性質(zhì)的電抗。若X1和X2均為容抗，X3為感抗，則為電容三點(diǎn)式振蕩電路（如圖3-1 (b)）；若X2和X1均為感抗，X3為容抗，則為電感三點(diǎn)式振蕩器（如圖

35、3-1 (c)）。由此可見(jiàn)，為射同余異。根據(jù)振幅條件，則必須適當(dāng)選擇電抗元件X1與X2的比值（即圖3-1 (b)）中C1/C2，圖3-1 (c)中L1/L2.。下面以電容三點(diǎn)式振蕩器為例分析其原理。共基電容三點(diǎn)式振蕩器的基本電路如圖3-2所示。 圖3-2 電容三點(diǎn)式振蕩器由圖可見(jiàn)：與發(fā)射極連接的兩個(gè)電抗元件為同性質(zhì)的容抗元件C1和C2；與基極和集電極連接的為異性質(zhì)的電抗元件L，根據(jù)前面所述的判別準(zhǔn)則，該電路滿足相位條件。 其工作過(guò)程是：振蕩器接通電源后，由于電路中的電流從無(wú)到有變化，將產(chǎn)生脈動(dòng)信號(hào)，因任一脈沖信號(hào)包含有許多不同頻率的諧波，因振蕩器電路中有一個(gè)LC諧振回路，具有選頻作用，當(dāng)LC諧

36、振回路的固有頻率與某一諧波頻率相等時(shí)，電路產(chǎn)生諧振。雖然脈動(dòng)的信號(hào)很微小，通過(guò)電路放大及正反饋使振蕩幅度不斷增大。當(dāng)增大到一定程度時(shí)，導(dǎo)致晶體管進(jìn)入非線性區(qū)域，產(chǎn)生自給偏壓，使放大器的放大倍數(shù)減小，最后達(dá)到平衡，即AF=1，振蕩幅度就不再增大了。于是使振蕩器只有在某一頻率時(shí)才能滿足振蕩條件，于是得到單一頻率的振蕩信號(hào)輸出。該振蕩器的振蕩頻率為：反饋系數(shù)F為： F=C1/(C1+C2) 若要它產(chǎn)生正弦波，必須滿足F= 1/21/8，太小不容易起振，太大也容易停振。一個(gè)實(shí)際的振蕩電路，在F確定之后，其振幅的增加主要是靠提高振蕩管的靜態(tài)電流值。但是如靜態(tài)電流取得太大，振蕩管工作范圍容易進(jìn)入飽和區(qū)，輸

37、出阻抗降低使振蕩波形失真，嚴(yán)重時(shí)，甚至使振蕩器停振。所以在實(shí)用中，靜態(tài)電流值一般取ICO=0.5mA4mA。共基電容三點(diǎn)式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是：1）振蕩波形好。2）電路的頻率穩(wěn)定度較高。工作頻率可以做得較高，可達(dá)到幾十MHz到幾百M(fèi)Hz的甚高頻波段范圍。 電路的缺點(diǎn)：振蕩回路工作頻率的改變，若用調(diào)C1或C2實(shí)現(xiàn)時(shí)，反饋系數(shù)也將改變。使振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高。為克服共基電容三點(diǎn)式振蕩器的缺點(diǎn)，可對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)電路有兩種： 串聯(lián)型改進(jìn)電容三端式振蕩器(克拉勃電路)電路組成如圖3-3示。圖3-3 克拉勃振蕩電路電路特點(diǎn)是在共基電容三點(diǎn)式振蕩器的基礎(chǔ)上，用一電容C3，串聯(lián)于電感L支路。 功用主要是以增加

38、回路總電容和減小管子與回路間的耦合來(lái)提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性，使振蕩頻率的穩(wěn)定度得以提高。因?yàn)镃3遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于C1或C2，所以電容串聯(lián)后的等效電容約為C3。電路的振蕩頻率為：與共基電容三點(diǎn)式振蕩器電路相比，在電感L支路上串聯(lián)一個(gè)電容，它有以下特點(diǎn)：1）振蕩頻率改變可不影響反饋系數(shù)。2）振蕩幅度比較穩(wěn)定；3）但C3不能太小，否則導(dǎo)致停振，所以克拉勃振蕩器頻率覆蓋率較小，僅達(dá)1.21.4。 為此，克拉勃振蕩器適合作固定頻率的振蕩器 。 并聯(lián)型改進(jìn)電容三端式振蕩器(西勒電路)電路組成如圖3-4示。電路特點(diǎn)是在克拉勃振蕩器的基礎(chǔ)上，用一電容C4，并聯(lián)于電感L兩端。功用是保持了晶體管與振蕩回路弱耦合，振蕩頻率的

39、穩(wěn)定度高，調(diào)整范圍大。電路的振蕩頻率為：圖3-4 西勒振蕩電路 特點(diǎn)：1）振蕩幅度比較穩(wěn)定；2）振蕩頻率可以比較高，如可達(dá)千兆赫茲；3）頻率覆蓋率比較大，可達(dá)1.6-1.8。所以在一些短波、超短波通信機(jī)，電視接收機(jī)中用的比較多。頻率穩(wěn)定度是振蕩器的一項(xiàng)十分重要技術(shù)指標(biāo)，它表示在一定的時(shí)間范圍內(nèi)或一定的溫度、濕度、電壓、電源等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對(duì)變化程度，振蕩頻率的相對(duì)變化量越小，則表明振蕩器的頻率穩(wěn)定度越高。改善振蕩頻率穩(wěn)定度，從根本上來(lái)說(shuō)就是力求減小振蕩頻率受溫度、負(fù)載、電源等外界因素影響的程度，振蕩回路是決定振蕩頻率的主要部件。因此改善振蕩頻率穩(wěn)定度的最重要措施是提高振蕩回路在外界因素

40、變化時(shí)保持頻率不變的能力，這就是所謂的提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性。提高振蕩回路標(biāo)準(zhǔn)性除了采用穩(wěn)定性好和高Q的回路電容和電感外，還可以采用與正溫度系數(shù)電感作相反變化的具有負(fù)溫度系數(shù)的電容，以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償作用。石英晶體具有十分穩(wěn)定的物理和化學(xué)特性，在諧振頻率附近，晶體的等效參量Lq很大，Cq很小，Rq也不大，因此晶體Q值可達(dá)到百萬(wàn)數(shù)量級(jí)，所以晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度比LC振蕩器高很多。2、實(shí)驗(yàn)線路設(shè)計(jì)及說(shuō)明實(shí)驗(yàn)電路的主要技術(shù)性能指標(biāo)：振蕩頻率：；頻率穩(wěn)定度：；輸出幅度：。實(shí)驗(yàn)電路采用的是串聯(lián)（克拉勃）/并聯(lián)（西勒）改進(jìn)三點(diǎn)電容反饋與晶體振蕩電路，當(dāng)撥碼開(kāi)關(guān)SW3撥置“左”、“左”“中”或“右”端時(shí)，可分別

41、構(gòu)成串聯(lián)/并聯(lián)改進(jìn)三點(diǎn)電容反饋與并聯(lián)型石英晶體振蕩器。為了盡可能地減小負(fù)載對(duì)振蕩電路的影響，采用了射隨器作為隔離級(jí)，其電路的電原理圖如圖3-5所示。圖3-5 LC與晶體振蕩器電原理圖圖中，撥碼開(kāi)關(guān)SW1為驗(yàn)證反饋系數(shù)，SW3為L(zhǎng)C振蕩器與晶體振蕩器轉(zhuǎn)換選擇，SW2為驗(yàn)證負(fù)載（即回路Q值）變化對(duì)振蕩器的影響，跳線開(kāi)關(guān)K為振蕩器輸出信號(hào)經(jīng)由或不經(jīng)由射隨器隔離輸出轉(zhuǎn)換?；驹O(shè)計(jì)條件是：電源供電為12V，振蕩管BG1為9018（其主要參數(shù)ICM=50/A，VCEQ=5V，VCEQ0.1/V，hFE28-198，取=100，fT>1100MHz）。隔離級(jí)射隨器晶體管BG2也為9018，LC振工作頻

42、率約為6MHz，晶體為6 MHz。 靜態(tài)工作電流的確定合理地選擇振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)，對(duì)振蕩器的起振、工作的穩(wěn)定性、波形質(zhì)量的好壞有著密切的關(guān)系。般小功率振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選在遠(yuǎn)離飽和區(qū)而靠近截止區(qū)的地方。根據(jù)上述原則，一般小功率振蕩器集電極電流ICQ大約在0.84mA之間選取，故本實(shí)驗(yàn)電路中： 選ICQ=2mA；VCEQ=6V；=100 則有為提高電路的穩(wěn)定性適當(dāng)增大Re值，可取Re=1K則Rc2K。 因：UEQ=ICQ·RE 則： UEQ =2mA×1K=2V 因： IBQ=ICQ/ 則： IBQ =2mA/100=0.02mA 一般取流過(guò)Rb2的電流為（510）IBQ

43、，若取10IBQ， 因： 則： 取標(biāo)稱電阻12K。因： ： 為調(diào)整振蕩管靜態(tài)集電極電流的方便，Rb1由27K電阻與50K電位器串聯(lián)構(gòu)成。 確定主振回路元器件回路中的各種電抗元件都可歸結(jié)為總電容C和總電感L兩部分。確定這些元件參量的方法，是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先選定一種，而后按振蕩器工作頻率再計(jì)算出另一種電抗元件量。從原理來(lái)講，先選定哪種元件都一樣，但從提高回路標(biāo)準(zhǔn)性的觀點(diǎn)出發(fā)，以保證回路電容Cp遠(yuǎn)大于總的不穩(wěn)定電容Cd原則，先選定Cp為宜。若從頻率穩(wěn)定性角度出發(fā)，回路電容應(yīng)取大一些，這有利于減小并聯(lián)在回路上的晶體管的極間電容等變化的影響。但C不能過(guò)大，C過(guò)大，L就小，Q值就會(huì)降低，使振蕩幅度減小，為了解決

44、頻穩(wěn)與幅度的矛盾，通常采用部分接入。反饋系數(shù)F=C1/（C1+C2），不能過(guò)大或過(guò)小，適宜1/81/2。因振蕩器的工作頻率為： 當(dāng)LC振蕩時(shí)，f0=6MHz，L10H 本電路中，則回路的諧振頻率fo主要由C3、C4決定，即有 。取C3 =120pf，C4=51pf（用33Pf與5-20Pf的可調(diào)電容并聯(lián)），因要遵循C1，C2>>C3，C4，C1/（C1+C2）=1/81/2的條件，故取C1=200pf，則C2=510pf。對(duì)于晶體振蕩，只需對(duì)晶體并聯(lián)的可調(diào)電容進(jìn)行微調(diào)即可。為了盡可能地減小負(fù)載對(duì)振蕩電路的影響，振蕩信號(hào)應(yīng)盡可能從電路的低阻抗端輸出。例如發(fā)射極接地的振蕩電路，輸出宜取

45、自基極；如為基級(jí)接地，則應(yīng)從發(fā)射極輸出。綜合上述計(jì)算結(jié)果，得實(shí)際電路如圖3-5所示。3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求3-1 振蕩電路靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整與測(cè)量 振蕩器基本設(shè)置條件：SW1全開(kāi)路（停振）。Re=3.3K。測(cè)量時(shí)采用間接測(cè)量法：即用直流電壓表測(cè)量晶體管發(fā)射極對(duì)地電壓，調(diào)整使為5V即可。當(dāng)靜態(tài)電流調(diào)整完畢后，用萬(wàn)用表測(cè)量晶體管Q1的各電極的靜態(tài)工作電壓。將結(jié)果記錄于表3-1中。 表3-1靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)表 BG1VbVeVceIc計(jì)算值3-2 振蕩器振蕩頻率的調(diào)測(cè) 振蕩器基本設(shè)置條件：SW1=“1”=470pF；RL=10 K（SW2“1”）；K“上”；SW3“1”（LC克拉伯振蕩）； 用示波器測(cè)量振蕩器

46、的輸出端“OUT”，觀察Vo波形，若無(wú)振蕩輸出，則需檢查電路，調(diào)整RW，直至電路振蕩。繼續(xù)調(diào)整RW，調(diào)整到振蕩器的最佳工作狀態(tài)，即使振蕩器輸出信號(hào)最大且不失真。并記錄最佳狀態(tài)時(shí)的振蕩器集電極IC、信號(hào)數(shù)據(jù)（頻率、幅度）與波形在圖3-6坐標(biāo)中。圖3-6 振蕩波形記錄保持以上基本設(shè)置不變，分別改變SW1控制開(kāi)關(guān)位置，使之分別為希勒振蕩器和晶體振蕩器。觀察并記錄希勒振蕩器和晶體振蕩器最佳狀態(tài)下的振蕩器集電極IC、信號(hào)數(shù)據(jù)（頻率、幅度）與波形在圖3-6坐標(biāo)中。3-3 研究反饋系數(shù)F的變化對(duì)振蕩器性能的影響 振蕩器基本設(shè)置條件：SW1=470pF；RL=10 K（SW2“1”）；SW3=西勒振蕩；K“上

47、”端。適當(dāng)調(diào)整Rw，使振蕩器Ic=最佳數(shù)值。 分別按表3-2所列數(shù)據(jù)要求，撥動(dòng)SW1撥碼開(kāi)關(guān)，改變C2的數(shù)值，將測(cè)試結(jié)果記錄于表中。說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)電路停振時(shí)的F是多大？（F=C1/(C1+C2)，C1=300pF）表3-2 反饋系數(shù)F的變化對(duì)振蕩器性能的影響LC西勒振蕩器反饋電容470P510P680P5600P反饋系數(shù)振蕩幅度振蕩頻率信號(hào)波形晶體振蕩器振蕩幅度振蕩頻率信號(hào)波形注：調(diào)整一項(xiàng)數(shù)據(jù)后，切換SW3開(kāi)關(guān)，記錄晶體振蕩器的數(shù)據(jù)3-4 研究負(fù)載RL變化對(duì)振蕩器性能的影響 振蕩器基本設(shè)置條件：SW1=510pF；SW2= ；SW3=西勒振蕩；K“上”端。適當(dāng)調(diào)整Rw，使振蕩器Ic=最佳數(shù)值。按表

48、3-3所列數(shù)據(jù)，分別改變負(fù)載電阻，將測(cè)試結(jié)果記錄于表中。表3-3 負(fù)載RL變化對(duì)振蕩器性能的影響LC西勒振蕩器RL（）f（MHz）振蕩幅度(mV)波形SW2“全開(kāi)路”      SW2 “1”O(jiān)N 10k      SW2 “2”O(jiān)N 2KSW2 “3”O(jiān)N 1K            SW2 “4”O(jiān)N 470晶體振蕩器SW2“全開(kāi)路”SW2 “1”O(jiān)M 10kSW2 “2”O(jiān)N 2KSW2 “3”O(jiān)N 1KSW2 “4”O(jiān)N 470注：調(diào)整一項(xiàng)數(shù)據(jù)后，切換SW3跳線開(kāi)關(guān)，

49、記錄晶體振蕩器的數(shù)據(jù)3-5 研究工作點(diǎn)Ic的變化對(duì)振蕩器性能的影響 振蕩器基本設(shè)置條件：SW1=510pF；RL=10 K（SW2“1”）；SW3=西勒振蕩；K“上”端。適當(dāng)調(diào)整Rw，使振蕩器Ic=最佳數(shù)值。分別按表3-4所列數(shù)據(jù)要求，用SW3分別選擇不同的振蕩器電路，調(diào)RW電位器，改變振蕩器Q1管的集電極電流ICO，將測(cè)試結(jié)果記錄于表中。記錄本實(shí)驗(yàn)電路停振時(shí)的最大ICO=？表3-4 Ic的變化對(duì)振蕩器性能的影響西勒LC振蕩器晶體振蕩器Ic(mA)VEQ(V)F(MHz)振幅（V）波形F(MHz)振幅（V）波形 1.34.51.551.65.51.862.48最大Ic：結(jié)論：注：調(diào)整一項(xiàng)數(shù)據(jù)后

50、，將SW3撥碼開(kāi)關(guān)切換至晶體振蕩器，記錄晶體振蕩器的數(shù)據(jù)3-6 研究起振前后振蕩器工作點(diǎn)的偏離情況 振蕩器基本設(shè)置條件：振蕩電路調(diào)整在最佳工作狀態(tài)。RL=10K。將SW3撥碼開(kāi)關(guān)全開(kāi)路“OFF”，使振蕩回路電感L2開(kāi)路，這時(shí)電路停振，測(cè)量此時(shí)的VEQ1。接著接通SW3”1”O(jiān)N，電路起振，再次測(cè)量此時(shí)的VEQ1?？磧烧呤欠裣嗟龋f(shuō)明變化的原因。 比較兩類振蕩器的頻率穩(wěn)定度：1）LC 振蕩器 振蕩器基本設(shè)置條件：SW1“3”短接（680P），SW3“左”（LC振蕩），RL=10K（SW2“1”O(jiān)N），并調(diào)整Rw，使Ic=最佳數(shù)值。用示波器在振蕩器的輸出端“OSC/OUT”觀察并記錄振蕩器輸出信號(hào)

51、的波形、幅度和頻率。2）晶體振蕩器 振蕩器基本設(shè)置條件：SW1“3”短接（680P），SW3“右”（晶體振蕩），RL=10K（SW2“1”O(jiān)N），并調(diào)整Rw，使Ic=最佳數(shù)值。示波器在振蕩器的輸出端“OSC/OUT”觀察并記錄振蕩器輸出信號(hào)的波形、幅度和頻率。根據(jù)以上的測(cè)量結(jié)果，試計(jì)算并比較兩種振蕩器頻率的穩(wěn)定度f(wàn)/ f0 ：LC振蕩器 晶體振蕩器 四、思考題與實(shí)驗(yàn)報(bào)告 思考題1. 為什么振蕩器起振后的直流工作點(diǎn)電流不同于起振前的靜態(tài)工作點(diǎn)電流？對(duì)于一個(gè)實(shí)際的振蕩器，用萬(wàn)用表檢查它，能否判斷它是否起振？ 2. 為什么反饋系數(shù)要選取F=1/21/8，過(guò)大、過(guò)小有什么不好？3. 對(duì)于LC電路，為什么當(dāng)靜態(tài)電流發(fā)生變化時(shí)，其振蕩頻率會(huì)發(fā)生變化？ 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 用表格形式列出實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)，繪出實(shí)驗(yàn)曲線，并用所學(xué)理論加以分析解釋。 2. 分析靜態(tài)工作點(diǎn)、反饋系數(shù)F和負(fù)載對(duì)振蕩器起振條件和輸出波