LC電容反饋三點式振蕩器ppt課件

1、 LC電容反響三點式振蕩器一、實驗?zāi)康?1. 掌握三點式振蕩電路的根本構(gòu)成特點。掌握LC電容反響三點式振蕩電路的根本任務(wù)原理. 2. 掌握反響系數(shù)不同時，對起振點的影響。 3. 掌握靜態(tài)任務(wù)電流IBQ對振蕩頻率fo和振蕩幅度的影響。 4. 掌握振蕩回路Q值變化對頻率穩(wěn)定度的影響 二、實驗內(nèi)容1 1、熟習電容三點式、熟習電容三點式LCLC振蕩器電路振蕩器電路, ,調(diào)整實驗靜調(diào)整實驗靜態(tài)任務(wù)點。態(tài)任務(wù)點。2 2、測定實驗振蕩器的振蕩頻率與振蕩幅度、測定實驗振蕩器的振蕩頻率與振蕩幅度3 3、測定反響系數(shù)不同時、測定反響系數(shù)不同時, ,起振點、振幅與任務(wù)起振點、振幅與任務(wù)電流的關(guān)系電流的關(guān)系4 4、測

2、定負載電阻不同時、測定負載電阻不同時, ,振蕩器振幅與頻率的振蕩器振幅與頻率的關(guān)系。關(guān)系。三、實驗應(yīng)知知識 作為信號源，廣泛運用于廣播、電視、通訊設(shè)備和各種丈量儀器中，是電子技術(shù)領(lǐng)域中最根本的電子線路。1.1.振蕩器的定義振蕩器的定義: : 在無需外加鼓勵信號的情況下，能將直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定在無需外加鼓勵信號的情況下，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。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。3.3.振蕩器的功用振蕩器的功用: :2 2、正弦波振蕩器、正弦波振蕩器 正弦波振蕩器是指振蕩波形接近理想正弦波的正弦波振蕩器是指振蕩波形

3、接近理想正弦波的振蕩器。主要有振蕩器。主要有RC,LCRC,LC和晶體振蕩器三種電路。和晶體振蕩器三種電路。 4 4、三端式、三端式LCLC振蕩器振蕩器 三端式三端式LC振蕩電路是實踐工程中經(jīng)常被采用的一種振蕩電路，振蕩電路是實踐工程中經(jīng)常被采用的一種振蕩電路，其產(chǎn)生的任務(wù)頻率約在幾其產(chǎn)生的任務(wù)頻率約在幾MHz到幾百到幾百MHz的范圍，頻率穩(wěn)定度約的范圍，頻率穩(wěn)定度約為為103-104量級，采取一些穩(wěn)頻措施后，還可以再提高一點。量級，采取一些穩(wěn)頻措施后，還可以再提高一點。三端式三端式LCLC振蕩器有多種方式，主要有：振蕩器有多種方式，主要有：電容三端式，又稱考畢茲振蕩器電容三端式，又稱考畢茲振

4、蕩器(Coplitts)(Coplitts)；電感三端式，又稱哈特萊振蕩器電感三端式，又稱哈特萊振蕩器(Hartley)(Hartley)；串聯(lián)型改良電容三端式，又稱克拉潑振蕩器串聯(lián)型改良電容三端式，又稱克拉潑振蕩器(Clapp)(Clapp)；并聯(lián)型改良電容三端式，又稱西勒振蕩器并聯(lián)型改良電容三端式，又稱西勒振蕩器(Selier)(Selier)。什么是三點或什么是三點或( (三端三端) )式振蕩器？式振蕩器？4.1 LC4.1 LC振蕩器的電路組成振蕩器的電路組成 LC LC振蕩器的根本電路就是通常所說的三點式振蕩器的根本電路就是通常所說的三點式 ( (又稱三端式又稱三端式) )振蕩器。振

5、蕩器。cebX1X2X3晶體管有三個電極B、E、C分別與三個電抗性元件相銜接構(gòu)成三個接點故稱為三點式振蕩器三點式三點式 ( (又稱三端式又稱三端式) )振蕩器要實現(xiàn)振蕩，必需滿足相位平衡條件振蕩器要實現(xiàn)振蕩，必需滿足相位平衡條件與振幅平衡條件與振幅平衡條件. .為此電路組成構(gòu)造必需遵照兩個原那么為此電路組成構(gòu)造必需遵照兩個原那么. .cebX3X1X2與晶體管發(fā)射極相結(jié)合的電抗X1、X2性質(zhì)必需一樣。即be、ce間電抗性質(zhì)一樣不與晶體管發(fā)射極相結(jié)合的另一電抗X3的性質(zhì)必需與其相反。即與 Bc間性質(zhì)相反遵照以上兩個原那么才遵照以上兩個原那么才干滿足：干滿足： 相位條件相位條件適中選擇適中選擇X1

6、與與X2的比值就的比值就能滿足：振幅條件能滿足：振幅條件原那么一原那么一原那么二原那么二ceb4 4、2 2 三點式振蕩器的根本電路構(gòu)成三點式振蕩器的根本電路構(gòu)成電容反響三點振蕩器電容反響三點振蕩器C1C2L 由圖可見由圖可見: :與晶體管發(fā)射與晶體管發(fā)射極相銜接的電抗性元件極相銜接的電抗性元件C1C1和和C2C2為容性為容性, , 不與發(fā)射極相銜不與發(fā)射極相銜接段另一電抗性元件接段另一電抗性元件X3X3為感為感性性, , 滿足三端式振蕩器的組滿足三端式振蕩器的組成原那么。因反響網(wǎng)絡(luò)是由成原那么。因反響網(wǎng)絡(luò)是由電容元件完成的電容元件完成的, ,適中選擇適中選擇C1C1與與C2C2的比的比 值值

7、, ,那么可滿足振那么可滿足振幅條件幅條件, ,故稱為電容反響三點故稱為電容反響三點振蕩器振蕩器. .三端式振蕩器有二種根本電路三端式振蕩器有二種根本電路:其一為其一為 電容反響三點振蕩器也稱為考必茲振蕩器電容反響三點振蕩器也稱為考必茲振蕩器, ,電路組成電路組成特點是特點是: : 4 4、2 2 三點式振蕩器的根本電路構(gòu)成三點式振蕩器的根本電路構(gòu)成ceb電感反響三點振蕩器電感反響三點振蕩器L1L2C其二為其二為 電感反響三點振蕩器也稱為哈特萊振蕩器電感反響三點振蕩器也稱為哈特萊振蕩器, ,電路組成電路組成特點是特點是: : 由圖可見由圖可見: :與晶體管發(fā)射與晶體管發(fā)射極相銜接的電抗性元件極

8、相銜接的電抗性元件L1L1和和L2L2為感性為感性, , 不與發(fā)射極相銜不與發(fā)射極相銜接的另一電抗性元件接的另一電抗性元件C C為容性為容性, , 滿足三端式振蕩器的組成原滿足三端式振蕩器的組成原那么。因反響網(wǎng)絡(luò)是由電感那么。因反響網(wǎng)絡(luò)是由電感元件完成的元件完成的, ,適中選擇適中選擇L1L1與與L2L2的比的比 值值, ,那么可滿足振幅條那么可滿足振幅條件件, ,故稱為電感反響三點振蕩故稱為電感反響三點振蕩器器. .5 5、1 1 電容反響三端振蕩器電容反響三端振蕩器( (考畢茲電路考畢茲電路) )v1CbReCe VCCLRsCcC1C2v1C1C2+Lvivf電容三端式振蕩電路電容三端式

9、振蕩電路ab電容反響三端電路的振蕩頻率電容反響三端電路的振蕩頻率21ieoe21210CChhCLCCC21f5 5、實踐常見、實踐常見LCLC反響振蕩器電路反響振蕩器電路考畢茲電路的優(yōu)點：考畢茲電路的優(yōu)點：1電容反響三端電路的振蕩波形好。電容反響三端電路的振蕩波形好。 2電路的頻率穩(wěn)定度較高，適當加電路的頻率穩(wěn)定度較高，適當加大回路的電容量，就可以減小不穩(wěn)定大回路的電容量，就可以減小不穩(wěn)定要素對振蕩頻率的影響。要素對振蕩頻率的影響。3電容三端電路的任務(wù)頻率可以做得電容三端電路的任務(wù)頻率可以做得較高，可直接利用振蕩管的輸出、輸較高，可直接利用振蕩管的輸出、輸入電容作為回路的振蕩電容。它的任入電

10、容作為回路的振蕩電容。它的任務(wù)務(wù) 頻率可做到幾十頻率可做到幾十MHz到幾百到幾百MHz的的甚高頻波段范圍。甚高頻波段范圍。 電路的缺陷：電路的缺陷： 調(diào)調(diào)C1或或C2來改動振蕩頻率時，反來改動振蕩頻率時，反響系數(shù)也將改動。但只需在響系數(shù)也將改動。但只需在L兩端并兩端并上一個可變電容器，并令上一個可變電容器，并令C1與與C2為固為固定電容，那么在調(diào)整頻率時，根本上定電容，那么在調(diào)整頻率時，根本上不會影響反響系數(shù)。不會影響反響系數(shù)。v1Rb1Rb2Cb VCCCLL1L2CeRe (a) 共發(fā)電感反響三端式振蕩器電路v1CN1N2L1L2+vivf(b) 等效電路等效電路電感三端式振蕩電路電感三端

11、式振蕩電路電感反響三端電路的振蕩頻率為電感反響三端電路的振蕩頻率為LC121)MLL(hh)M2LL(C121f221ieoe2105 5、2 2電感反響三端式振蕩器電感反響三端式振蕩器( (哈特萊電路哈特萊電路) )哈特萊電路的優(yōu)點：哈特萊電路的優(yōu)點： 1、L1、L2之間有互感，之間有互感，反響較強，容易起振；反響較強，容易起振； 2、振蕩頻率調(diào)理方便，只、振蕩頻率調(diào)理方便，只需調(diào)整電容需調(diào)整電容C的大小即可。的大小即可。 3、而且、而且C的改動根本上不的改動根本上不影響電路的反響系數(shù)。影響電路的反響系數(shù)。電路的缺陷：電路的缺陷：1、振蕩波形不好，由于反響、振蕩波形不好，由于反響電壓是在電感

12、上獲得，而電感電壓是在電感上獲得，而電感對高次諧波呈高阻抗，因此對對高次諧波呈高阻抗，因此對高次諧波的反響較強，使波形高次諧波的反響較強，使波形失真大；失真大；2、電感反響三端電路的振蕩、電感反響三端電路的振蕩頻率不能做得太高，這是由于頻率不能做得太高，這是由于頻率太高，頻率太高，L太小且分布參數(shù)太小且分布參數(shù)的影響太大。的影響太大。NoImage5 5、3 3串聯(lián)型改良電容三端式振蕩器串聯(lián)型改良電容三端式振蕩器( (克拉潑電路克拉潑電路) )CbRe VC CRsC3C1C2LRb 2Rb 1ABRLC1LABCceCbeC2RebCcbceRLReoC3a a克拉潑電路的適用用電路克拉潑電

13、路的適用用電路b b高平等效電路高平等效電路由于由于C3遠遠小于遠遠小于C1或或C2，所以三電容串聯(lián)后的等效電容，所以三電容串聯(lián)后的等效電容323133313221321CCCCC1CCCCCCCCCCC30LC1LC1振蕩角頻率振蕩角頻率故克拉潑電路的振蕩頻率幾乎與故克拉潑電路的振蕩頻率幾乎與C1、C2無關(guān)。無關(guān)。 以下圖是克拉潑振蕩器的實踐電路和交流等效電路。特點是用一電容以下圖是克拉潑振蕩器的實踐電路和交流等效電路。特點是用一電容C3C3與與原電路中的電感原電路中的電感L L相串聯(lián)后替代相串聯(lián)后替代L L，功用主要是以添加回路總電容和減小管子與，功用主要是以添加回路總電容和減小管子與回路

14、間的耦合來提高振蕩回路的規(guī)范性。使振蕩頻率的穩(wěn)定度得以提高?；芈烽g的耦合來提高振蕩回路的規(guī)范性。使振蕩頻率的穩(wěn)定度得以提高。電路的振蕩頻率主要由C3 來決議，根本不受其它的電容C1、C2的影響。這對提高振蕩頻率的穩(wěn)定性是有利的。但也有缺陷：1、如C1、C2 過大，振蕩幅度就太低；2、假設(shè)減小C3 ，以提高振蕩頻率，但能夠停振，因此也就限制了振蕩頻率的提高。3、頻率覆蓋系數(shù)不高。普通在1.21.3。5、4 并聯(lián)型改良電容三端式振蕩器并聯(lián)型改良電容三端式振蕩器(西勒西勒(Seiler)電路電路)CbReVCCRsC1C2LRb2Rb1C3C4C2LC1C4C3(a)(a)實踐電路實踐電路(b)(b

15、)高頻等效電路高頻等效電路其回路等效電容其回路等效電容434323121321CCCCCCCCCCCCC振蕩頻率振蕩頻率)CC(L21LC21f430 以下圖是另一種改良型的電容反響振蕩器的實踐電路和交流等以下圖是另一種改良型的電容反響振蕩器的實踐電路和交流等效電路。特點是用一可變電容效電路。特點是用一可變電容C4與原電路中的與原電路中的L相并聯(lián)，功用是堅相并聯(lián)，功用是堅持了晶體管與振蕩回路弱藕合，振蕩頻率的穩(wěn)定度高，調(diào)整范圍大。持了晶體管與振蕩回路弱藕合，振蕩頻率的穩(wěn)定度高，調(diào)整范圍大。與克拉潑振蕩電路相比，在電與克拉潑振蕩電路相比，在電感感L L上并聯(lián)一個電容。但它有以上并聯(lián)一個電容。但它

16、有以下特點：下特點：1 1、振蕩幅度比較穩(wěn)定；、振蕩幅度比較穩(wěn)定；2 2、振蕩頻率可以比較高，如可、振蕩頻率可以比較高，如可達千兆赫；頻率覆蓋率比較大，達千兆赫；頻率覆蓋率比較大，可達可達1.6-1.81.6-1.8； 所以在一些短波、超短波所以在一些短波、超短波通訊機，電視接納機中用的比通訊機，電視接納機中用的比較多。較多。 6 6、實驗用、實驗用LCLC電容反響三點式振蕩器的構(gòu)成與任務(wù)原理分析電容反響三點式振蕩器的構(gòu)成與任務(wù)原理分析 晶體管VT2、電容CT3、C11、C1、C14、C17、CT1、VD1和L1構(gòu)成西勒振蕩器VR2調(diào)整靜態(tài)電流 S4改動反響系數(shù) S2選擇振蕩電路 S3改動負載

17、電阻回路Q值7 7 實驗用實驗用LCLC電容反響三點式振蕩器的實踐電路規(guī)劃圖電容反響三點式振蕩器的實踐電路規(guī)劃圖 晶體管VT2J1VR1VR2VR5S2S3S4變?nèi)莨躒D1晶體四、實驗應(yīng)會技藝1、LC振蕩器的振蕩頻率與振蕩幅度丈量1 1將將S2S2置置“1 1ONON，為，為LCLC振蕩器。振蕩器。S4S4置置“2 2ONON。選反響電容為選反響電容為560Pf,S3560Pf,S3開路開路, ,使負載為使負載為。2 2調(diào)調(diào)VR1VR1，使變?nèi)荻O管，使變?nèi)荻O管VD1VD1負端為負端為+2V+2V。3 3用示波器檢測用示波器檢測“J6J6處振蕩輸出信號，適當調(diào)處振蕩輸出信號，適當調(diào)整整VR2

18、VR2、VR5VR5，使輸出的信號最大且不失真。記錄，使輸出的信號最大且不失真。記錄此時的：此時的： 振蕩輸出振蕩輸出VZD= (V)VZD= (V) 集電極電流集電極電流Ic = mA (Ic=Ve/R15)Ic = mA (Ic=Ve/R15)4 4用頻率計測定此時的振蕩頻率：用頻率計測定此時的振蕩頻率：f= (MHz)f= (MHz)5) 5) 將將CT1CT1和和CT3CT3容量調(diào)到最大動容量調(diào)到最大動/ /靜片重合，靜片重合，記錄此時的頻率與幅度：記錄此時的頻率與幅度：f= MHz, VZD (V). f= MHz, VZD (V). 6) 6) 將將CT1CT1和和CT3CT3容量

19、調(diào)到最小動容量調(diào)到最小動/ /靜片分開，記錄此時的頻率與幅度靜片分開，記錄此時的頻率與幅度f= MHzVZD= f= MHzVZD= (V).(V).7) 7) 將將CT1CT1和和CT3CT3容量調(diào)到中間動容量調(diào)到中間動/ /靜片垂直，記錄此時的頻率與幅度：靜片垂直，記錄此時的頻率與幅度：f= MHz, VZD= f= MHz, VZD= (V)(V)8 8本實驗電路的本實驗電路的LCLC振蕩器輸出頻率：最大頻率振蕩器輸出頻率：最大頻率f= MHz,f= MHz,最小頻率最小頻率f= MHzf= MHz2、LC振蕩器的IC變化對振蕩器影響的研討1 1將將S2S2置置“1 1ONON，為，為L

20、CLC振蕩器。振蕩器。S4S4置置“3 3ONON。選反響電容為選反響電容為360Pf,S3360Pf,S3開路開路, ,使負載為使負載為。2 2調(diào)調(diào)VR1VR1，使變?nèi)荻鴺O管，使變?nèi)荻鴺O管VD1VD1負端為負端為+2V+2V。用示波。用示波器與頻率計檢測器與頻率計檢測“J6J6處振蕩輸出信號和頻率。處振蕩輸出信號和頻率。3 3調(diào)整調(diào)整VR2VR2，使振蕩器的集電極電流，使振蕩器的集電極電流ICIC按表中所按表中所給數(shù)據(jù)變化，并逐點記錄振蕩頻率與輸出電壓幅給數(shù)據(jù)變化，并逐點記錄振蕩頻率與輸出電壓幅度度VZDVZD，將結(jié)果記于表中。，將結(jié)果記于表中。Ic(mA)Ic(mA)1.51.52 22.

21、52.5注注1 1：實踐電壓調(diào)整值應(yīng)根據(jù)實驗設(shè)備的：實踐電壓調(diào)整值應(yīng)根據(jù)實驗設(shè)備的實踐情況而定。此值僅作參考。實踐情況而定。此值僅作參考。注注2 2：頻率的變化應(yīng)留意察看小數(shù)點后兩：頻率的變化應(yīng)留意察看小數(shù)點后兩位的數(shù)字。位的數(shù)字。Ve(V)Ve(V)4.954.956.66.68.258.25VZD(V)VZD(V)F(MHz)F(MHz)知知Re=3.3K Ve=IcRe=3.3K Ve=Ic* *Re Ic=Ie=Ve/R15Re Ic=Ie=Ve/R15結(jié)結(jié)論論最正確最正確IC= IC= mA) mA) 停振停振Ic= (mA)Ic= (mA)ICIC變化對振蕩幅度與頻率的影響：變化對

22、振蕩幅度與頻率的影響：反響電容S4=4/100PS4=3/360PS4=2/560PS4=1/5000P反響系數(shù)振蕩幅度振蕩頻率已知F=C17/C7等 C17=50P結(jié)論3、LC振蕩器的反響系數(shù)對振蕩器影響的研討1 1將將S2S2置置“1 1ONON，為，為LCLC振蕩器。振蕩器。S4S4置置“2 2ONON。選反響電容為。選反響電容為560Pf,S3560Pf,S3開路開路, ,使負載為使負載為。2 2變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管VD1VD1負端為負端為+2V+2V不不變?；謴?fù)振蕩器到最正確任務(wù)形變?；謴?fù)振蕩器到最正確任務(wù)形狀。狀。3 3按表中所列數(shù)據(jù)要求，分別按表中所列數(shù)據(jù)要求，分別撥動撥動S4S

23、4開關(guān)，從而改動反響電容開關(guān)，從而改動反響電容大小，計算反響系數(shù)，并用示波大小，計算反響系數(shù)，并用示波器記錄振蕩頻率與幅度及開場起器記錄振蕩頻率與幅度及開場起振以及停振時的反響電容值。振以及停振時的反響電容值。負載電阻S3全開路S3=4/10KS3=3/1KS3=2/500S3=1/100振蕩幅度振蕩頻率結(jié)論4、LC振蕩器的負載變化對振蕩器影響的研討1 1將將S2S2置置“1 1ONON，為，為LCLC振蕩器。振蕩器。S4S4置置“2 2ONON。選反響電容為。選反響電容為560Pf,S3560Pf,S3置置“4 4ON,ON,使負載使負載RL=10KRL=10K。2 2調(diào)調(diào)VR1VR1，堅持

24、變?nèi)荻O管，堅持變?nèi)荻O管VD1VD1負端為負端為+2V+2V不變。不變。3 3按表中所列數(shù)據(jù)要求，分別按表中所列數(shù)據(jù)要求，分別撥動撥動S3S3開關(guān)，從而改動負載電阻開關(guān)，從而改動負載電阻的大小，并用示波器記錄振蕩幅的大小，并用示波器記錄振蕩幅度、振蕩頻率的變化與停振時的度、振蕩頻率的變化與停振時的負載電阻值。負載電阻值。五、實驗報告內(nèi)容與思索題一、實驗報告內(nèi)容： 1、寫明實驗?zāi)康? 2、畫出實驗電路原理圖并闡明實驗電路的構(gòu)造方式與任務(wù)原理。 3、寫明實驗所用儀器。 4、寫明實驗工程并整理實驗數(shù)據(jù)。第一題：第一題： 為什么起振后的直流任務(wù)點電流不同于起振前的靜態(tài)任務(wù)點電流？對為什么起振后的直流

25、任務(wù)點電流不同于起振前的靜態(tài)任務(wù)點電流？對 于一個實踐的振蕩器，用萬用電表檢查它，能否判別它能否起振？于一個實踐的振蕩器，用萬用電表檢查它，能否判別它能否起振？ 第二題：為什么反響系數(shù)要選取第二題：為什么反響系數(shù)要選取F=0.5-0.01,F=0.5-0.01,過大，過小有什么不好？過大，過小有什么不好？ 第三題第三題 對于對于LCLC電路，為什么當靜態(tài)電流發(fā)生變化時，其振蕩頻率會發(fā)生變化？電路，為什么當靜態(tài)電流發(fā)生變化時，其振蕩頻率會發(fā)生變化？ 第四題：第四題： 對于西勒電路，當頻率變化時，為什么幅度變化不太明顯？對于西勒電路，當頻率變化時，為什么幅度變化不太明顯？一、實驗思索題：答答1 1：從構(gòu)成振蕩的過程可知，電路在起振之初為小信號任務(wù)形狀，隨著振蕩的：從構(gòu)成振蕩的過程可知，電路在起振之初為小信號任務(wù)形狀，隨著振蕩的不斷增長，將進入大信號任務(wù)形狀。由于晶體管特性曲線的非線性不斷增長，將進入大信號任務(wù)形狀。由于晶體管特性曲線的非線性( (對于小功率對于小功率振蕩器而言振蕩器而言, ,非線性主要表現(xiàn)為截止失真非線性主要表現(xiàn)為截止失真) )，使其集電結(jié)電流的通角減小，此時的，使其集電結(jié)電流的通角減小，此時的平均電流為起振后的直流電流，它必大于靜態(tài)時的任務(wù)點電流。能，主要根據(jù)起平均電流為起振后的直流電流，它必大于靜態(tài)時的任務(wù)點電流。能，