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实验报告
课程名称:高频电子线路实验
实验项目:正弦波振荡器、振幅调制与解波
实验仪器:
系别:光电信息与通信工程
专业:通信工程
班级/学号:0901/2009010371
学生姓名:刘玉
实验日期
成绩
实验一正弦波振荡器
实验目的:
1、掌握三端式振荡电路的基本原理,起震条件,振荡电路设计及电路参数计算。
2、通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。
3、研究外界条件(电源电压、负载变化)对振荡器频率稳定度的影响。
4、比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。
二、实验内容:
1、熟悉振荡器模块各元件及其作用。
2、进行LC振荡器波段工作研究。
3、研究LC振荡器和晶体振荡器中静态工作点,反馈系数以及负载对振荡器的影响。
4、测试、分析比较LC振荡器与晶体振荡的频率稳定度。
三、基本原理
晶体稳频振荡器是一种以石英晶体为谐振器件,利用石英晶体的压电效应来产生振荡信号的电路。振荡器利用石英晶体的固有谐振频率稳定度高地特点来控制振荡器的频率,从而达到使振荡器频率稳定度高地的目的。在LC振荡电路中,要提高振荡器的频率稳定度需要提高LC谐振回路的品质因数,有载Q值。由于材料和生产工艺水平等因素的限制,目前LC谐振回路的空载Q值仅能做到100—250。因此采用电感为谐振元件设计的LC振荡电路的频率稳定性一般不会优于10-4,只能用于对频率稳定性要求不高的电路。
在石英晶体两个管脚加交变电场时,,它将会产生一定频率的机械变形,而这种机械振动又会产生交变电场,上述物理现象称为压电效应。当交变电场的频率为一特定值时,振幅骤然增大,称之为压电振荡。这一特定频率就是石英晶体的固有频率,也称为谐振频率。当石英晶体不振动时可等效为一个平板电容C0,称为静态电容,其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积,一般为几到几十PF。当晶片产生振动时,机械振动的惯性等效为电感,其值为几豪亨到几十豪亨。晶片的弹性等效为电容Cq,,因此Cq<<C0,晶片的摩擦损耗等效为电阻R,其值约为100欧姆,等效电路中的Lq、Cq、Rq支路产生串联谐振时,该电路呈现纯阻性,等效电阻为Rq,谐振频率fs=1/2∏√LC。当f>fs时,Lq、Cq、Rq支路呈现感性,将于C0产生并联谐振,石英晶体又呈现纯阻性,谐振频率fq。fs和fq非常接近,故晶体调频电路中一般频偏都较小,为了加大频偏量可以采用倍频方式。本电路中的调频功能用LC振荡器完成。由于晶体振荡器的振荡频率几乎可以由石英晶振的参数决定,在实际电路中要在晶振两端并联可变电容微调回路的谐振频率。本电路中就是电容CT3。
本实验中正弦波振荡器包含工作频率为10MHz左右的电容反馈LC三端振荡器和10MHz的晶体振荡器,由红色拨码开关S2决定是LC振荡器还是晶体振荡器(1拨向ON为LC振荡器,4拨向ON为晶体振荡器)。
由交流等效电路图可知电路为针对克拉波电路做的一种改进型电容
反馈LC三端式电路——西勒电路。其反馈系数F=(C11+CT3)/CAP,
CAP可变为C7、C14、C23、C19其中一个。为了满足起振条件的要求F的值不能太大也不能太小,通常取为1/3-1/8。1B,根据所加的静态电压对去静态电容,CT3为5-20PF的半可变电容。该高频等效电路未考虑负载电阻。西勒电路是在克拉波电路的基础上在电感两端并联了一个小电容,且满足CAP远大于(CT1+CT17),故其回路等效电容C≈CT1+CT17+Cj。故振荡频率f0=1/2л。西勒电路在分立元件系统或集成高频电路系统中均获得广泛的应用。
若S2拨向“4”通,则以晶体JT代替电感L,此即为晶体整荡器。用晶体的交流等效电路图的电感L就可得到采用晶体的正弦波正当电路的交流等效电路。
实验步骤
,反馈系数以及负载对振荡幅度的影响。
1)红色拨码开关S2置于1,S3开路,S4中的1、2、3、4分别置于“ON”从而改变反馈的电容大小,计算反馈系数,反馈系数的计算公式:F=(C11+CT3)/CAP。并用示波器CH1记下振荡幅度与开始起振以及停振时的反馈电容值。由于电容只是不连续可变的,所以无需精确测得开始起振以及停振时的反馈电容值。在振荡幅度几乎为0时就为停振时的电容,在振荡波形为标准的正弦波时就为起振电容。
反馈电容
S4=4 100P
S4=3 360P
S4=2 560P
S4=1 502P
反馈系数F

1/6
3/28
30/251
振荡幅度Vpp
红色拨码开关S2置于1,S4置于2,S3中的1、2、3、4分别置于“ON”从而改变负载电阻的大小,记下振荡幅度及停振时的负载电阻。
负载电阻
空