實驗二 LC電容反饋式三點式振蕩器

PAGE11實驗二LC電容反饋式三點式振蕩器實驗?zāi)康氖煜る娙萑c式振蕩器（考畢茲電路）、改進型電容三點式振蕩器（克拉潑電路及西勒電路）的電路特點、結(jié)構(gòu)及工作原理。掌握振蕩器靜態(tài)工作點調(diào)整方法。熟悉頻率計、示波器等儀器的使用方法。預(yù)習要求復習LC振蕩器的工作原理。分析圖1電路的工作原理，及各元件的作用。結(jié)合圖2的等效電路，思考怎樣跳線連接，才能構(gòu)成三種不同的電容三點式振蕩電路。實驗儀器設(shè)備雙蹤示波器頻率計萬用表TPE-GP5通用實驗平臺G1N實驗?zāi)K實驗原理及電路簡介：實驗原理：振蕩器是一種在沒有外來信號的作用下，能自動地將直流電源的能量轉(zhuǎn)換為一定波形的交變振蕩能量的裝置。根據(jù)振蕩器的特性，可將振蕩器分為反饋式振蕩器和負阻式振蕩器兩大類，LC振蕩器屬于反饋式振蕩器。工作時它應(yīng)滿足兩個條件：相位條件：反饋信號必須與輸入信號同相，以保證電路是正反饋電路，即電路的總相移Σφ=φk+φF=n×3600。振幅條件：反饋信號的振幅應(yīng)大于或等于輸入信號的振幅，即│?F│≥1，式中?為放大倍數(shù)，F(xiàn)為反饋系數(shù)。當振蕩器接通電源后，電路中存在著各種電的擾動（如熱噪聲、晶體管電流的突變等），它們就是振蕩器起振的初始激勵。經(jīng)過電路放大和正反饋的作用，它們的幅度會得到不斷的加強。同時，由于電路中LC諧振回路的選頻作用，只有等于其諧振頻率的電壓分量滿足振蕩條件，最終形成了單一頻率的振蕩信號。電路特點：圖1為實驗電路，V1001及周邊元件構(gòu)成了電容反饋振蕩電路及石英晶體振蕩電路。V1002構(gòu)成射極輸出器。S1001、S1002、S1003、J1001分別連接在不同位置時，就可分別構(gòu)成考畢茲、克拉潑和西勒三種不同的LC振蕩器以及石英晶體振蕩器。思路提示：圖2給出了幾種振蕩電路的交流等效電路圖。圖2(a)是考畢茲電路，是電容三點式振蕩電路的基本形式，可以看出晶體管的輸出、輸入電容分別與回路電容C1、C2相并聯(lián)（為敘述方便，圖中C1001、C1002等均以C1、C2表示，其余類推），當工作環(huán)境改變時，就會影響振蕩頻率(a)考畢茲電路(b)克拉潑電路(c)西勒電路(d)皮爾斯電路圖2幾種振蕩電路計入Co、Ci時的交流等效電路及其穩(wěn)定性。加大C1、C2的容值可以減弱由于Co、Ci的變化對振蕩頻率的影響，但在頻率較高時，過分增加C1、C2，必然減小L的值（以維持震蕩頻率不變），從而導致回路Q值下降，振蕩幅度下降，甚至停振。圖2(b)為克拉潑電路，回路電容1/CΣ=1/C3+1/(C2+Ci)+1/(C1+Co)，因C3<<C1、C3<<C2，1/CΣ≈1/C3，即CΣ≈C3，故：回路電容主要取決于C3，從而使晶體管極間電容的影響降低。但應(yīng)注意的是：C3改變，接入系數(shù)改變，等效到輸出端的負載電阻RL也將隨之改變，放大器的增益也會將發(fā)生改變，即C3↓→RL↓→增益↓，有可能因環(huán)路增益不足而停振。圖2(c)為西勒電路，同樣有C3<<C1、C3<<C2，故CΣ≈C3+C4，振蕩頻率為：而接入系數(shù)為：由于C4的接入并不影響接入系數(shù)，故對增益影響較小，這樣不僅使電路的頻率穩(wěn)定性提高了，而且使得頻率覆蓋范圍擴大。圖2(d)所示的是并聯(lián)晶體振蕩器（皮爾斯電路），該電路的振蕩頻率近似為晶體的標稱頻率，C5可以減小晶體管與晶體之間的耦合作用。實驗內(nèi)容與方法：實驗內(nèi)容：分析電路結(jié)構(gòu)，正確連接電路，使電路分別構(gòu)成三種不同的振蕩電路。研究反饋大小及工作點對考畢茲電路振蕩頻率、幅度及波形的影響。研究克拉潑電路中電容C1003-1、C1003-2、C1003-3對振蕩頻率及幅度的影響。研究西勒電路中電容C1004對振蕩頻率及幅度的影響。實驗方法：取出G1N模塊，并將其正確固定在TPE-GP5通用實驗平臺的實驗區(qū)上?？籍吰濍娐罚豪锰€端子將實驗電路連接成考畢茲電路。S1001開路S1002按需要接入C1002的值S1003接C1003-4(1000P)S1004開路調(diào)整靜態(tài)工作點，使Ue分別為1V、1.5V、2V時，測量C1=200pf、C1002=1000pf的幅度、頻率及波形。Ue幅值頻率備注1V1.5V2V固定Ue=1V，C1=200pf，改變C1002的值，測量幅度、頻率計波形。C1002幅值頻率備注510P300P問題：分析比較測量數(shù)據(jù)，可以得出什么結(jié)論？克拉潑電路：利用跳線端子將實驗電路連接成克拉潑電路。S1001開路S1002接入C1002-3=1000pfS1003按需要接入C1003的值S1004開路固定Ue=1.5V，C1001=200pf，C1002-3=1000pf，改變C1003的數(shù)值測量幅度、頻率及波形。C1003幅值頻率備注1000P100P62P6.2P問題：分析比較測量數(shù)據(jù)，可以得出什么結(jié)論？西勒電路：利用跳線端子將實驗電路連接成西勒電路。S1001開路S1002C1002-3(1000pf)S1003C1003-2(62pf)S1004按需要接入C1004的值固定Ue=2V，C1001=200pf，C1002-3=1000pf，改變C1004的數(shù)值測量幅度