高频电路原理与分析
实
验
报
告
组员：
学号：
班级：电子信息工程
实验名称：正弦波振荡器
指导教师：
一．实验目的
1.掌握电容三点式LC振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件的功能；
2.掌握LC振荡器幅频特性的测量方法；
3.熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响；
4.了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响，感受晶体振荡器频率稳定度高的特点。
二．实验内容
V ，
1.用示波器观察LC振荡器和晶体振荡器输出波形，测量振荡器输出电压峰-峰值p p
并以频率计测量振荡频率；
2.测量LC振荡器的幅频特性；
3.测量电源电压变化对振荡器的影响；
4.观察并测量静态工作点变化对晶体振荡器工作的影响。
三、实验步骤
1、实验准备
插装好正弦振荡器与晶体管混频模块，接通实验箱电源，此时模块上电源指示灯和运行指示灯闪亮。
用鼠标点击显示屏，选择“实验项目”中的“高频原理实验”，然后再选择“振荡器实验”中的“LC振荡器实验”，显示屏会显示出LC振荡器原理实验图。
说明：电路图中各可调元件的调整，其方法是：用鼠标点击要调整的原件，模块上对应的指示灯点亮，然后滑动鼠标上的滑轮，即可调整该元件的参数。
利用模块上编码器调整与鼠标调整其效果完全相同。
用编码器调整的方法是：按动编码器，选择要调整的元件，模块上对应的指示灯点亮，然后旋转编码器旋钮，即可调整其参数。
我们建议采用鼠标调整，因为长时间采用编码器调整，可能会造成编码器损坏。
本实验箱中，各模块可调元件的调整，其方法与此完全相同，后面不再说明。
2、LC振荡实验（为防止晶体振荡器对LC振荡器的影响，应使晶振停振，即调2W3使晶振停振。
）
（1）西勒振荡电路幅频特性测量
用铆孔线将2P2与2P4相连，示波器接2TP5,频率计与2P5相连。
开关2K1拨至“p”（往下拨），此时振荡电路为西勒电路。
调整2W4使输出幅度最大。
（用鼠标点击2W4，且滑动鼠标滑轮来调整。
）调整2W2可调整变容管2D2的直流电压，从而改变变容管的电容，达到改变振荡器的振荡频率，变容官上电压最高时，变容管电容最小，此时输出频率最高。
按照
表2-1电压的变化测出与电压相对应的振荡频率和输出电压（峰-峰值Vp-p）,并将测量结果记于表中，表中电压为变容管2D2上的电压，调整2W2即可调整其电压，调整2W2时，显示屏上会显示其电压。
表2-1
表2-2
根据所测数据，分析振荡频率与电压变化有何关系，输出幅度与振荡频率有何关系，并画出振荡频率与输出幅度的关系曲线。
（2）克拉泼振荡电路幅频特性的测量
将开关2K1拨至“S”（往上拨），振荡电路转换为克拉泼电路。
按照上述（1）的方法，测出振荡频率和输出电压，并将测量结果记于表2-2中。
根据所测数据，分析振荡频率与电压变化有何关系，输出幅度与振荡频率有何关系，并画出振荡频率与输出幅度的关系曲线。
（3）测量电源电压变化对振荡器频率的影响
分别将开关2K1打至（S）和（P）位置，改变电源电压E C，测出不同E C下的振荡频率。
并将测量结果记于表2-3中。
其方法是：用铆孔线将2P2与2P4相连，频率计接射随器输出2P5，调整电位器2W4使输出最大，用示波器监测输出，测好后去掉。
调整2W2使变容管2D2上电压为5V。
用三用表直流电压档测2TP1测量点电压，按照表2-3给出的电压值Ec，调整2W1电位器，分别测出与电压相对应的频率。
表中△f为改变Ec时振荡频率的偏移，假定Ec=10.5V时 ,△f=0，则△f=f-f10.5V。
表2-3 串联
（S）
E C（V）10 9 8 7 6 5 4
F(MHZ)
11.6
95
11.746 11.789 11.836 11.893 11.948 11.996
△f(KHZ) 0 51 94 141 198 253 301
并联
（P）
E C（V）10 9 8 7 6 5 4
F(MHZ) 7.40 7.402 7.404 7.412 7.420 7.425 7.435
△f(KHZ) 0 2 4 12 20 25 35 根据所测数据，分析电源电压变化，对振荡频率有何影响。
3.晶体振荡器实验
用鼠标点击显示屏，选择“实验项目”中的“高频原理实验”，然后再选择“振荡器实验”中的“晶体振荡器实验”，显示屏会显示晶体振荡器原理实验图。
图中的可调元件可利用鼠标进行调节。
（1）用铆孔线将2P3与2P4相连，将示波器探头接到2TP5端，观察晶体振荡器波形，如果没有波形，应调整2W3电位器。
然后用频率计测量其输出端2P5频率，看是否与晶体频率一致。
（CH1为晶体振荡输出2TP5）
（2）示波器接2TP5端，频率计接2P5输出口，调节2W3以改变晶体管静态工作点，观察振荡波形及振荡频率有无变化。
（晶体管静态工作点在3.2V左右时晶体振荡器输出信号幅度最大）
四．实验结果
图1
、图2
图3
图4
图5
图6
（1）根据测试数据，分别绘制西勒振荡器，克拉泼振荡器的幅频特性曲线，并进行分析比较；
图7
图8
分析比较：由图可得，西勒振荡器频率随电压的增加而增加，输出电压随振荡频率的增加也逐渐增加。
克拉泼振荡频率随电压的增加而增加，输出电压随振荡频率的增大逐渐减小。
通过比较二者的幅频特性曲线可得，西勒电路的频率稳定度最高，振荡频率也最高，性能更好。
（2）根据测试数据，计算频率稳定度，分别绘制克拉泼振荡器、西勒振荡器的
c o
f
E f ∆-曲线；
△
0 4.341904 7.973535 11.91281 16.64845 21.17509 25.0917
f/f0
图9
Ec 10 9 8 7 6 5 4
△f/f0 00.2701970.540249 1.618996 2.695418 3.367003 4.707465
图10
（3）根据实验，分析静态工作点对晶体振荡器工作的影响；
因为静态工作点的改变会引起电流Ic的改变，当三极管IC过大时，HFE值会减小，使振荡器的放大器环节倍数降低，所以会降低输出幅度，而且会造成输出波形失真。
如果过大，还会造成振荡器停振。
（4）总结由本实验所获得的体会。
本次实验让我发现了很多问题，因为实验前未对仪器设备进行调试，导致在实验过程中才发现设备问题，如示波器输出波形不正常、某些接口接触不良等。
实验过程中，部分操作未按实验指导书要求进行，导致实验获得的数据与理想数据有较大的偏差。
而且画幅频特性曲线图时发现实际图像不及理想图像顺滑，一方面可能是因为实际电路元件参数不够理想，某些点处放大器并非工作在理想工作区造成的。
另一方面可能时因为测量取样点不够多，使得个别误差数据对整体曲线影响程度增加。
所以我认为，自己以后应该多操作实验，积累经验。