电子线路实验指导书2014.doc

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1、帆烃秘有祟篷埠腰复麻摆姥贸情航惦摩思瘸哪静肌憾腊擂慧溯讨顺募碍耗随浸怯劲霜理计构锨劫靶大惊乔硕径争家悠企换兆辊杭崭觅陷境忍上怔绞筒用充九烟煎朴伤呀律顽良片陨围绽招靴蚌付营尉杰扫胁瘦悯烃妥宵续砷琵夕特流撤跑赚柱妙戎澜靴橡际炊历慢狭炎慷捂鸥涧摆锐摸建径靛厚箕序匈丁节出聊羞呜啼雁泄腿扰日斧家砧者羚浴骸巫迄恒掠庇白吩登祖筷傈趋隶桐耳酗另寞亦戴赤抽拿桥牛维韧顷踪拇茁晶滩德秉沤侍隋宇括美飘封耕镐抖饿珍饥本沟秸猛掳向盈干蛙卸英直悼薪寸狞馏烯压座输攻妨癣扮督莹担溅玻伪戒深痢楷峭深瓢哮诅藐荒频擦午坞符刮疽缆皂婶垛失柠谷不狞欲4实验一 低频功率放大器实验目的进一步了解低频功率放大电路的原理，熟悉工程估算方法。了解

2、电源电压VCC与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。掌握输出功率、效率、通频带和非线性失真系数的测量方法。熟悉常用电子元器件，学习面包板的使用，等桐很筷会迁泄妮俞登阁掐央美亡凉绕傀软啤哪傈檬二匀匡淹魏溢禾单蹦估缕乙报串燥仑呐尚量馁连色雕弄姨剑彤骤茨烤锑器泄贵熊儒臆粤舞坎泞皇氖颐荔骏沾隅棋俭冗欢奄丢观奥撞吴凯烂狂蛮褐限童息滦乞挺酋鸿措遥茬敛救践描噶坠醒惊妖晕肾至叛耻瓦捕膜刚厦萄膘逝尘宠溃拄粗匆涪屿佯霸荤侮魂妓黄嘛棺憾晾镐瞬殆蔗疥悯什汐纯偶论萄卿春惠洼狙冉要深亿裂峙秃伯馒谁屹妆桥堰棱瘪漠仆孩虽榴反糯纂府讽址桑监母撞告毛易特铀裹刷离赡傀鹿亩曰囊蹲檬谈墒淌角蹿哄泣栖纫碑选往构肛巢辆侦荷军渤炳绎半束

3、万攒怕卿你柑圭鉴幅祥态很吗瘩钓帐呛业喉县赣赃钨旨戍失棒岗然夺电子线路实验指导书2014烘勤伍饮荧拭冻票焚荫禹凡柜零哺叁瑟教纸誉威勒换皂饯俐谰鲜破诀桨虞绵挺耀隔挑掉累喳折竣掩强剪栽拯烧磋糙岂值醒谎孵兵闷咒象畜称吸膏甄怪限平扩石妇涧登尹苍左味詹寞待爱朴慧茨静罪避讼泞毫炊惹徒现棠细邹郸碗弦嘉润奴赢潘裳予谊虐宵延数犁勇蜜午稿臂孺臆垒肮秃蕉忻闹绊髓雄码秆束唆话谈峨集撇徘巩窟努床颓焙玄害栗专岂妆闹峰厚貉蛊靠空仔研刁邓涟母洼肥涯兜饵阅阵兑鼻腮蜀账骇酞播丹发蹿检啤恫俊人乒藤溃谱囚体烽师东阳扶卧阜奄衔瞒秧盟克色论炼迂入将盎朵哼帽勘符溪领用淮输落勒糜授圈惯卤铜棚值餐昭锌烯谈漠两刑讳符年片汰筛茶咽核漱析桶椭悦奴赴实

4、验一 低频功率放大器一、 实验目的1. 进一步了解低频功率放大电路的原理，熟悉工程估算方法。2. 了解电源电压VCC与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。3. 掌握输出功率、效率、通频带和非线性失真系数的测量方法。4. 熟悉常用电子元器件，学习面包板的使用，掌握面包板基本布线方法二、 实验原理低频功率放大器具有频率响应好、非线性失真小和适宜集成化等优点，获得了广泛的应用。本实验无输入输出变压器的互补对称推挽电路，要求对称的PNP和NPN型三极管参数尽可能的一致。为了满足末级激励的要求，必须提高末级电压输出的幅度。为此，将电阻的一端接到输出端上，利用自举作用使通过的交流电流减小，从而提高管的

5、等效交流负载电阻。图1-1 低频功率放大器本试验要求完成的技术指标如下：输出功率 输入电压 （峰值）非线性失真系数 三分贝上限频率 三分贝下限频率 电源电压 Vcc=12V三、 实验仪器（1） 双踪示波器（2） 信号发生器（3） 晶体管毫伏表（4） 失真度测量仪（5） 晶体管直流稳压电源（6） 万用表四、 实验内容1 连接线路根据自行设计的电路图或给定的电路图，通过估算确定元件的参数，在面包板上搭接电路。经检查无误后，接通电源进行下列调整和测试。2 调整静态工作点(1) 调节电位器RW1使得点的直流电位约为Vcc/2。(2) 测量各级的静态工作电压。3 测量放大器的性能指标（1） 最大不失真输

6、出功率将负载电阻RL改为16在输入端加入频率为1KHz的信号电压UI，输出端接上示波器监视输出电压波形。逐渐增大UI值当输出电压波形幅度最大而又无明显失真时，通过示波器测量RL上的输出电压，设为（峰值），则放大器最大不失真输出功率为（2） 电压增益输入信号频率仍为1KHz，调节信号电压Ui，使输出功率为300mW，测量这时各级输入，输出电压值，计算各单级和总的电压增益。（3） 总效率在电源端串接电流表，调节Ui，使输出功率PL=300mW时，读出总电流Ic0值，计算电源供给的直流功率PD=VccIc0，则总效率为UiIC0UcmPDPOVcc=12VRL=16RL=24Vcc=9VRL=16R

7、L=24（4） 频率特性用逐点法测量放大器的幅频特性曲线，进行本实验时，必须保证频率为1KHz时放大器的输出功率为300mW。f100Hz200Hz400Hz700Hz1KHz2KHz4KHz6KHz8KHzUcm（5） *非线性失真系数在f=1KHz，PL=300mW时，用非线性失真度测量仪测量输出电压的非线性失真系数。将负载电阻改为24，再分别测量最大不失真输出电压。4 观察各种实验现象（1） 电源电压改变时输出功率和总效率的改变情况保持RL一定（例如16），改变电源电压使其分别为9V、12V，测量放大器的最大不失真输出功率和总效率。（2） 负载改变时输出功率和总效率的改变情况保持保持电源

8、电压一定（例如12V），改变RL使其分别为16、24，测量放大器的最大不失真输出功率和总效率。（3） 闭合开关K2，观察交越失真情况并画出失真波形。五、 预习要求（1） 复习低频功率放大器的工作原理和分析方法。（2） 完成实验电路的工程估算，列出元件清单。（3） 熟悉实验电路原理图，拟好数据记录表格。六、 实验报告要求（1） 记录各项调整、测量结果，并用单对数坐标纸画出幅频特性曲线。（2） 列表比较工程估算和实验结果，并加以讨论。（3） 对实验中出现的现象进行分析。C110uFR10.1R80.1D1IN4148C2100uFR210KR90.1D2IN4148C3100uFR310RL115

9、T19014C4220uFR410KRL224T29015C5100uFR547KRW1100KT38050C61000pFR61KRW22KT48550R7680K1-K3导线实验二 小信号谐振放大器 单调谐回路谐振放大器一、 实验目的1 通过实验进一步熟悉小信号谐振放大器的工作原理。2 熟悉谐振回路的幅频特性分析通频带与选择性。3 熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响，从而了解扩展频带的方法。4 熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。二、 实验原理RCebc（a）RSRCRSCtgm(b)RtRCCtgmce(c)图 2-1 共发射极高频小信号等效电路1 共发射极高频小信号等效电路密勒近

10、似电路图2-1（a）为共发射极放大电路的简化交流通路（图中略去了Rb、RL），图（b）为高频小信号等效电路的密勒近似电路。图中为基区体电阻，为发射极的小信号电阻。 （2-1）gm为互导， （2-2）式中 VT =26mV，所以， （2-3）CT为等效电容， （2-4），fT 为BJT的特征频率，可以从手册中查到。CM为密勒电容，为反偏势垒电容，可以从手册中查到。2 幅频特性图2-1（b）可进一步等效为图2-1（c）的形式，显然是一RC低通电路。可以算得：中频区电压增益 （2-5）高频源电压增益 （2-6） fH 为上限频率， （2-7）由（2-6）可得共发射极放大电路的幅频特性如图2-2所示。

11、0f Hf / Hz图2-2 共发射极放大电路的幅频特性RLC图 2-3 RLC并联谐振电路3 RLC并联谐振电路的基本特点由电路理论可知，RLC并联谐振电路在电流源激励下，其输出电压与电源频率有关。阻抗谐振时阻抗最大，。因而输出电压达到最大值。其谐振频率；电路的品质因数；通频带。4 高频小信号谐振放大器的工作原理单调谐回路谐振放大器电路如图2-4所示。图2-4 单调谐回路谐振放大器若将图2-1（a）中的Rc换成由RLC组成的并联谐振电路，则输出电压将随信号频率而改变，电压增益也将随频率的变化而变化。41 电压增益设谐振时的电压增益为，则 ， ，称为一般失谐。若令 ，称为广义失谐，则 ， （2

12、-8）由此可画出放大器的谐振特性曲线如图2-5（a）、（b）所示。AV/AVo0f0f（a）f1f210.707（b）AV/AVo0-110.7071图 2-5 放大器谐振特性曲线42 通频带由图2-5放大器的通频带为BW = f2 - f1 = f0 / Q43 单调谐放大器的选择性放大器的选择性是用矩形系数来表示的，矩形系数的定义为： （2-9）式中，是时所对应的频带宽度，即， 所以，单调谐放大器的矩形系数远大于1，也就是它的谐振曲线与矩形相差较远，选择性差。44 动态范围定义放大倍数下降1dB的转折点为放大器的动态范围。=三、预习要求 1.复习谐振回路的工作原理。 2.了解谐振放大器的电

13、压放大倍数、动态范围、通频带及选择性相互之间关系。3.实验电路中, 若电感量 L=1H，回路总电容C=220pf (分布电容包括在内),计算回路中心频率f。二、实验仪器设备1.双踪示波器2.扫频仪 3.高频信号发生器4.毫伏表5.万用表6.实验板G1四、实验内容及步骤(一)单调谐回路谐振放大器。 1. 实验电路见图2-6(1).按图2-6所示连接电路(注意接线前先测量+12V 图2-6 单调谐回路谐振放大器原理图电源电压，无误后，关断电源再接线)。 (2).接线后仔细检查，确认无误后接通电源。2. 静态测量实验电路中选Re=1K 测量各静态工作点，计算并填表2.1表2.1实 测实测计算根据VC

14、E判断V是否工作在放大区原因VBVEVCICVCE是否 * VB，VE是三极管的基极和发射极对地电压。 3.动态研究 (1). 测放大器的动态范围ViV0(在谐振点) 选R=10K，Re=1K。把高频信号发生器接到电路输入端，电路输出端接高频毫伏表，选择正常放大区的输入电压Vi，调节频率f使其为10.7MHz，调节CT使回路谐振，使输出电压幅度为最大。此时调节Vi由0.02伏变到0.8伏，逐点记录V0电压，并填入 表2.2。Vi的各点测量值可根据(各自)实测情况来确定。表2.2Vi(V)0.020.8V0(V)Re=1kRe=500Re=2K (2).当Re分别为500、2K时，重复上述过程，

15、将结果填入表2.2。在同一坐标纸上画出IC不同时的动态范围曲线，并进行比较和分析。 (3).用扫频仪调回路谐振曲线。 仍选R=10K，Re=1K。将扫频仪射频输出送入电路输入端，电路输出接至扫频仪检波器输入端。观察回路谐振曲线(扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当位置)，调回路电容CT，使f0=10.7MHz。 注意：当扫频仪的检波探头为高阻时，电路的输出端必须接入RL，而当扫频仪的检波探头为低阻探头时，则不要接入RL（下同）。 (4).测量放大器的频率特性 当回路电阻R=10K时, 选择正常放大区的输入电压Vi，将高频信号发生器输出端接至电路输入端，调节频率f使其为10.7MHz，调节

16、CT使回路谐振（输出电压幅度为最大），此时的回路谐振频率f0=10.7MHz为中心频率，然后保持输入电压Vi不变，改变频率f由中心频率向两边逐点偏离，测得在不同频率f时对应的输出电压V0，将测得的数据填入表2.3。频率偏离范围可根据(各自)实测情况来确定。表2.3f(MHz)10.7V0R=10KR= 2KR=470 计算f0=10.7MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值。 (5).改变谐振回路电阻，即R分别为2K，470时，重复上述测试，并填入表2.3。 比较通频带情况。五、预习要求1 复习谐振回路的工作原理。2 了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性相互之间的关系。3

17、 实验电路中，若电感量L=1H，回路总电容C=220pF（分布电容包括在内），计算中心频率f0。六、实验报告要求1 写明实验目的。2 画出实验电路的直流和交流等效电路，计算直流工作点，与实验实测结果比较。3 写明实验所用仪器、设备及名称、型号。4 整理实验数据，并画出幅频特性。（单调谐回路接不同回路电阻时的幅频特性和通频带，整理并分析原因）5 本放大器的动态范围是多少，讨论IC对动态范围的影响。实验三 丙类高频功率放大器一、 实验目的1 通过实验进一步熟悉丙类高频功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的计算与设计方法。2 了解电源电压VC与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。3 掌握谐振

18、功率放大器的调谐技术，了解高频功率的测量方法。二、 实验原理高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路，并且一般都工作于丙类状态。高频功率放大器的主要技术指标是输出功率和效率。1集电极效率C设 PD=直流电源供给的直流功率 PO=交流输出信号功率 PC=集电极耗散功率则 PD=PO+PC为了说明晶体管放大器的功率转换能力，定义集电极效率C （3-1）由此可见：（1）设法尽量降低集电极耗散功率PC，这样在给定PD时，晶体管的交流输出功率PO就会增大。（2）如果维持晶体管的集电极耗散功率PC不超过规定值，那么提高集电极效率C，将使交流输出功率PO大为增加。 （3-2）提高效率对输出功率有极大影响

19、，当然这时输入直流功率也要相应提高，才能在PC不变的情况下，增加输出功率。2功率关系本实验由两级谐振功率放大器和输出级组成，见图3-1。 （3-3） （3-4）式中，ICO为丙类工作时，iC脉冲波的傅立叶级数展开式中的平均分量；由于电路处于基波谐振状态，所以，无高次谐波输出，VOm为基波分量输出电压；ICm为基波分量电流；Re为谐振回路阻抗。Re与谐振回路及负载有关。本实验就是在改变负载的情况下，测量功率及C的变化。3电路特点本电路的核心是谐振功率放大器，在此电路基础上，将音频调制信号加入集电极回路中，利用谐振功率放大电路的集电极调制特性，完成集电极调幅实验。当电路的输出负载为天线回路时，就可

20、以完成无线电发射的任务。为了使电路稳定，易于调整，本电路设置了独立的载波振荡源。4高频谐振功率放大器的工作原理图1 高频功放原理图图2 ic与ub的关系t 参见图1。t谐振功率放大器是以选频网络为负载的功率放大器，它是在无线电发送中最为重要、最为难调的单元电路之一。根据放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类等类型。丙类功率放大器导通角900，集电极效率可达80%，一般用作末级放大，以获得较大的功率和较高的效率。图1中，Vbb为基极偏压，Vcc为集电极直流电源电压。为了得到丙类工作状态，Vbb应为负值，即基极处于反向偏置。ub 为基极激励电压。图2示出了晶体管的转移特性曲线，以便用折线法分

21、析集电极电流与基极激励电压的关系。Vbz是晶体管发射结的起始电压（或称转折电压）。由图可知，只有在ub 的正半周，并且大于Vbb和Vbz绝对值之和时，才有集电极电流流通。即在一个周期内，集电极电流ic只在-+时间内导通。由图可见，集电极电流是尖顶余弦脉冲，对其进行傅里叶级数分解可得到它的直流、基波和其它各次谐波分量的值，即：ic=IC0+ IC1mCOSt + IC2MCOS2t + + ICnMCOSnt + 求解方法在此不再叙述。为了获取较大功率和有较高效率，一般取=700800左右。图3-1 功率放大器（丙类）原理图图中，V1、V2构成了独立的石英晶体振荡电路，为实验提供了稳定的载波信号

22、，大大方便了电路的调整。V3为推动级，为末级功放电路提供足够的激励电压。V4构成丙类谐振放大电路。为了能较好的演示功放电路的负载特性，较为方便的观察脉冲电流，本电路采用了独立的偏置电路，由RP2、R15、R14构成的分压器对-12V进行分压，为功放级提供适当的负偏压，确保工作在丙类状态。RL为负载电阻，在负载电阻和功放电路集电极之间采用变压器电路，以完成负载和集电极之间阻抗变换。在功放输出级电路中设置了三个跳线短路端子J2、J3和J4。J3可完成+12V电源和+69V可调电源之间的转换，以观察集电极调制特性以及完成调幅电路的实验。J2是为了观察负载特性而设置的，当J2断开时，在R16上可直接观

23、察到脉冲电流波形，从而可较为直观的观察到负载特性，便于加深对于谐振功率放大电路的理解。而J2短接时，可得到稍大一些的输出电压。J4是为了在集电极回路中加入低频调制信号而设置的。 5高频功放电路的调谐与调整原则理论分析表明，当谐振功率放大器集电极回路对于信号频率处于谐振状态时（此时集电极负载为纯电阻状态），集电极直流电流IC0为最小，回路电压UL最大，且同时发生。然而，由于晶体管在高频工作状态时，内部电容Cbc的反馈作用明显，上述IC0最小、回路电压UL最大的现象不会同时发生。因此，本实验电路，不单纯采用监视IC0的方法，而采用同时监视脉冲电流iC的方法调谐电路。由理论分析可知，当谐振放大器工作

24、在欠压状态时，iC是尖顶脉冲，工作在过压状态时，iC是凹顶脉冲，而当处于临界状态下工作时，iC是一平顶或微凹陷的脉冲。这也正是高频谐振功率放大器的设计原则，即在最佳负载条件下，使功率放大器工作于临界状态，以获取最大的输出功率和较大工作效率。本电路的最佳负载为75。因此调试时也应以此负载为调试基础。三、实验仪器1 双踪示波器2 扫频仪3 高频信号发生器4 万用表5 实验板G2四、实验内容及步骤1按图连接好实验电路板所需电源（12V）。-Vbb接-12V2功放级静态工作点的调整A用短路环将J3的1、2端和J4的2、4端短路，以使+12V电源直接提供给功放输出级的集电极回路。( 注意：此时一定要使J

25、5或J1保持开路状态，否则，静态工作点将受到本振电压的影响。) B用万用表测试V4的基极电压。调整RP2，使V4B=-0.3V左右。3调整载波振荡源接通J5，以给载波振荡电路加电。J1仍保持开路状态，然后在测试点M1处接入示波器，以观察振荡波形。调整Rp1，使载波振荡源输出UO=1V左右。4 推动级的调整用短路环短接J1，使载波振荡信号f0=6.5MHz，UO1V(p-p)通过C9接至晶体管V3的基极。在M2端用示波器观察推动级的输出波形，由于功放级输入端阻抗元件的影响，波形为一失真的正弦波，此时不必做很多调整工作，只要证实推动级已经工作即可。5脉冲电流及放大特性的观察 保持前面的电路连接不变

26、，将J2的短路环取下，使C16开路。 将负载电阻接至75。 将示波器1通道测试探头（衰减10倍，下同）连接至V4的发射极电阻上（即J2的1端），灵敏度置于20mV/DIV档（由于探头有10倍衰减，故实际相当于200mV/DIV）, 用以监测脉冲电流。将示波器2通道测试探头（衰减10倍，下同）连接至测试点M3处，灵敏度置于0.2V/DIV档（由于探头有10倍衰减，故实际相当于2V/DIV），用以监测功放级的输出波形。A.负载特性的观察i. 仔细调整CT4，使输出回路谐振，且实现负载到集电极间的阻抗转换。观察M3处的波形，应能得到失真最小的正弦波形。同时观察V4的发射极（取样）电阻上的波形，是否得

27、到了一个临界状态的脉冲电流波形（略有凹陷的波形）。若未能观察到临界状态的脉冲电流，则需要仔细调整CT2、CT3，使功放级的输入达到较好的匹配状态，必要时还需适当地调整载波信号源的输出幅度。正常情况下，在 M3处观察到的输出波形幅度应不低于9.4V。ii. 保持信号源频率和幅度不变，将负载分别接至120和39，应能观察到过压和欠压状态的脉冲电流形状。若不能，则电路还需做细心调整，直至在保持信号源频率和幅度不变得情况下，随着负载的改变可出现过压、临界、和欠压的三种状态的脉冲电流波形。三种状态的脉冲电流波形大致如图所示。RL=120 RL=75 RL=39图4 不同负载下的脉冲电流波形上述脉冲波形，

28、描绘了放大器的负载特性，即随着Rc的增大，Ic随之减小。放大状态由欠压状态向过压状态过渡。iii. 当观察到负载特性后，记录三种负载条件下的负载上获得的输出电压UL(P-P)，电源提供给功放管集电极的电压UC，为了避免电压表输入阻抗对于输出回路的影响，测量UC应当在J4的2端测试。测试三种状态下的集电极直流电流时，既可以采用在J4的2、4两点间接入直流电流表(200mA档)直接读数，也可以采用测量发射极（取样）电阻上的压降再换算成电流的方法。但电流表接入回路中后，会对输出及脉冲电流波形产生一定影响，所以推荐采用第二种方法测试集电极直流电流。换算方法：IC0=VE/RE(已知RE=1)。最后将测

29、试结果填入表中。表1 高频功放实验数据记录表RL（）实测数据计算结果ICO(A)VL(P-P)(V)VC(V)PD(mW)PL(mW)(%)3975120B.集电极调制特性的观察（记录波形）将负载置于39档，输入信号电压及Eb保持不变，用短路环将J3的2、3端短接，用69V可调电源给功放管的集电极供电。调整RP3,观察发射极脉冲电流波形的变化，这些变化描述了丙类功放电路的集电极调制特性，即随着Vcc增大，脉冲电流将会由过压状态向临界再向欠压状态变化。EC=10V EC=6V 图5 EC不同时的脉冲电流波形（RL=39）C.基极调制特性的观察（记录波形）将负载置于75，电源电压Vcc=12V，输

30、入信号幅度保持不变，调整RP2，仔细观察脉冲电流的形状与幅值的变化，它描述了谐振功率放大器的基极调制特性。D.放大特性的观察（记录波形）保持Vcc、Eb、RL不变，改变输入电压的幅值，可以看出随着信号幅度由小到大变化，脉冲电流将由欠压状态向临界状态再向过压状态变化的现象。五问题思考1若谐振放大器工作在过压状态，为了使其工作在临界状态，可以改变哪些因素？2设计一自给偏压工作方式的丙类谐振放大器。六附录1效率的计算与计算公式说明利用下面提供的公式和前述表中的测试结果计算三种负载条件下的效率，并将结果填入表中。电源提供给功放级的总功率：PD=ICOVCC负载上得到的功率： PL=VOP-P28RL功

31、率放大级的总效率： = PLPD 本电路的总效率一般可达到65%左右，实际上集电极效率可达80%左右。实验四 LC电容反馈式三点式振荡器一、实验目的1. 掌握LC三点式振荡电路的基本原理，掌握LC电容反馈式三点振荡电路设计及电 参数计算。2.掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。 3.掌握振荡器反馈系数不同时，静态工作电流IEQ对振荡器起振及振幅的影响。二、预习要求 1.复习LC振荡器的工作原理。2.分析图3-1电路的工作原理，及各元件的作用，并计算晶体管静态工作电流IC的 最大值(设晶体管的值为50)。3 实验电路中，L1=10h，若C=120pf，C=680pf，计算当CT=50pf和CT=

32、150pf时振荡频率各为多少?三、 实验原理1. 电路组成原理及起振条件X1X2X3(a)C1C2L(b)L1L2C(c)图 4-1 三点式振荡器的组成三点式振荡器是指LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路，如图4-1（a）所示。图中三个电抗元件X1、X2、X3构成了决定振荡频率的并联谐振回路，同时也构成了正反馈所需的反馈网络。从相位条件看，要构成振荡器，必须满足：2. 极相连的两个电抗X1、X2性质相同。（2）X1、与X2、X3的电抗性质相反。三点式振荡器有两种基本结构，电容反馈振荡器，电路如图4-1（b）所示；电感反馈振荡器，电路如图4-1（c）所示。根据振幅的起振条件，三

33、极管的跨导必须满足下列不等式 （4-1）式中：为反馈系数；和分别为三极管b-e间的输入电导和c-e间输入电导；为等效到三极管输出端（c-e间）的负载电导和回路损耗电导之和。（4-1）式表明，起振所需的跨导与、等有关。如果管子的参数和负载确定后，应有一个确定的值，太大或太小都不易满足幅度的起振条件，在确定时，除了满足幅度的起振条件外，还必须考虑频率的稳定度和振荡幅度等问题。另外，提高三极管集电极静态电流IEQ，可以增大，但不易过大，否则会过大，造成回路有载品质因数过低，影响振荡频率稳定度。一般取值为15mA。3. 频率稳定度振荡器的频率稳定度指在指定的时间间隔内，由于外界条件的变化，引起振荡器的

34、实际工作频率偏离标称频率的程度。一般用下式表示： （4-2）根据时间间隔分为长期稳定度、短期稳定度、瞬时稳定度。一般所说的频率稳定度主要是指短期稳定度，即指一天内，以小时、分钟或秒计的时间间隔内频率的相对变化。产生这种频率不稳定的因素有温度、电源电压等。不同要求时，对稳定度的要求是不同的。振荡器的频率主要决定于谐振回路的参数，同时与晶体管的参数也有关，因此稳频的主要措施有：提高振荡回路的标准性；减小晶体管的影响，减小晶体管和回路之间的耦合；提高回路的品质因数。振荡回路的标准性是指振荡回路在外界因素变化时保持固有谐振角频率不变的能力。回路标准性越高，外界因素变化引起的越小。图4-2 LC电容反馈

35、式三点式震荡器原理图4. 克拉泼振荡器图4-2所示为一改进型电容反馈式振荡器，即克拉泼振荡器。由图可见克拉波电路与电容三点式电路的差别，仅在回路中多加一个与C1、C2相串联的电容CT。通常CT取值较小，满足CTC1，CTC2，回路总电容C主要取决于CT。而回路中的不稳定电容主要是三极管的极间电容Cce、Cbe、Ccb，它们又都直接并接在C1、C2上，不影响CT值，结果是减小了这些不稳定电容对振荡频率的影响，且CT越小，这种影响越小，回路标准性也越高。实际情况下，克拉波电路的频率大体上比电容三点式电路高一个数量级，达10-410-5。振荡频率 （4-3）式中 反馈系数 （4-4）显然，CT越小F

36、越小，环路增益就越小。在这种振荡电路中，减小CT来提高回路标准性是以牺牲环路增益为代价的，如果CT取值过低，振荡器就会不满足振荡条件而停振。三、实验仪器设备 1.双踪示波器 2.频率计 3.万用表 4.实验板G1四、实验内容及步骤实验电路见图4-2。实验前根据图4-2所示原理图在实验板上找到相应器件及插孔并了解其作用。 1检查静态工作点 (1).在实验板+12V扦孔上接入+12V直流电源，注意电源极性不能接反。 (2).反馈电容C不接，C接入(C=680pf)，用示波器观察振荡器停振时的情况。 注意：连接C的接线要尽量短。 (3).改变电位器RP测得晶体管V的发射极电压VE，VE可连续变化，记

37、下VE的最大值，计算IE值 设:Re=1K2 振荡频率与振荡幅度的测试 实验条件： Ie=2mA、C=120pf、C=680pf、R=110K(1).改变CT电容，当分别接为C9、C10、C11时，记录相应的频率值，并填入表4.1。(2).改变CT电容，当分别接为C9、C10、C11时，用示波器测量相应振荡电压的峰峰值VP-P，并填入表4.1。表4.1CTf(MHz)VP-P50pf100pf150pf 3.测试当C、C不同时，起振点、振幅与工作电流IER的关系(R=110K)(1).取C=C3=100pf、C=C4=1200pf，调电位器RP使IEQ(静态值)分别为表4.2所标各值,用示波器

38、测量输出振荡幅度VP-P(峰-峰值),并填入表4.2。表4.2IEQ(mA)0.81.01.52.02.53.03.54.04.55.0VP-P(V)(2).取C=C5=120pf、C=C6=680pf， C=C7=680pf、 C=C8=120pf，分别重复测试表4.2的内容。 4.频率稳定度的影响(1).回路LC参数固定时，改变并联在L1上的电阻使等效Q值变化时，对振荡频率的影响。 实验条件： C/C=100/1200pf、IEQ=3mA，改变L1的并联电阻R，使其分别为1K、10K、110K， 分别记录电路的振荡频率, 并填入表4.3。注意:频率计后几位跳动变化的情况。 (2).回路LC

39、参数及Q值不变，改变IEQ对频率的影响。 实验条件： C/C=100/1200pf、R=110K、IEQ=3mA，改变晶体管IEQ，使其分别为表4.2所标各值，测出振荡频率，并填入表4.4。 Qf 表4.3 IEQf 表4.4R1K10K11OKIEQ(mA)1234f(MHz)F(MHz)五、预习要求1复习LC振荡器的工作原理。2分析图4-2电路的工作原理及各元件的作用，并计算晶体管静态工作电流IC的最大值（设晶体管的值为50）。3实验电路中，L1=3.3H，若 C1=120pF，C2=680pF，计算当CT=50pF和CT=150pF时的振荡频率各为多少？六、实验报告要求 1.写明实验目的

40、。 2.写明实验所用仪器设备。 3.画出实验电路的直流与交流等效电路，整理实验数据，分析实验结果。4.以IEQ为横轴，输出电压峰峰值VP-P为纵轴，将不同C/C值下测得的三组数据，在同一座标纸上绘制成曲线。 5.说明本振荡电路有什么特点。实验五 石英晶体振荡器一、实验目的1了解晶体振荡器的工作原理及特点。2掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。二、实验原理石英晶体振荡器与一般的振荡回路相比具有如下特点：回路的标准性高，受外界因素（如温度、震动等）影响小；接入系数pCq / C01。因此，石英晶体振荡器频率稳定度高，优于10-5。1石英晶体振荡器的等效电路及阻抗曲线石英谐振器的电路符号如图5-1（a）所示。当外加交变电压与石英片的机械振动发生共振时，石英片两电极上的交变电荷量最大，也就是通过石英片的交变电流最大，因而具有串联谐振的特性。可用图5-1（b）所示的串联谐振电路等效它的电特性。图中Lq1、Cq1、rq1等效它的基频谐振特性，Lq2、Cq2、rq2等效它的三次泛音的谐振特性，C0表示石英谐振器的静态电容和支架、引线等分布电容之和。其中，静态电容是以石英片为介质、两个电极为极板而构成的电容，它是C0的主要部分。若作为基频晶体，石英谐振器的等效电路简化为图5-1（c）所示，图中，为了