实验3 电容三点式LC振荡器一、实验准备1．做本实验时应具备的知识点：●三点式LC振荡器●西勒和克拉泼电路●电源电压、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器工作的影响2．做本实验时所用到的仪器：●LC振荡器模块●双踪示波器●万用表二、实验目的1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；2．掌握电容三点式LC振荡电路的基本原理，熟悉其各元件功能；3．熟悉静态工作点、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器振荡幅度和频率的影响；4．熟悉负载变化对振荡器振荡幅度的影响。

三、实验电路基本原理1.概述ＬＣ振荡器实质上是满足振荡条件的正反馈放大器。

ＬＣ振荡器是指振荡回路是由ＬＣ元件组成的。

从交流等效电路可知：由ＬＣ振荡回路引出三个端子，分别接振荡管的三个电极，而构成反馈式自激振荡器，因而又称为三点式振荡器。

如果反馈电压取自分压电感，则称为电感反馈ＬＣ振荡器或电感三点式振荡器；如果反馈电压取自分压电容，则称为电容反馈ＬＣ振荡器或电容三点式振荡器。

在几种基本高频振荡回路中，电容反馈ＬＣ振荡器具有较好的振荡波形和稳定度，电路形式简单，适于在较高的频段工作，尤其是以晶体管极间分布电容构成反馈支路时其振荡频率可高达几百ＭＨＺ～ＧＨＺ。

2.ＬＣ振荡器的起振条件一个振荡器能否起振，主要取决于振荡电路自激振荡的两个基本条件，即：振幅起振平衡条件和相位平衡条件。

3.LC振荡器的频率稳定度频率稳定度表示：在一定时间或一定温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，常用表达式：Δf０／f０来表示（f０为所选择的测试频率；Δf０为振荡频率的频率误差，Δf０＝f０２－f０１；f０２和f０１为不同时刻的f０），频率相对变化量越小，表明振荡频率的稳定度越高。

由于振荡回路的元件是决定频率的主要因素，所以要提高频率稳定度，就要设法提高振荡回路的标准性，除了采用高稳定和高Q值的回路电容和电感外，其振荡管可以采用部分接入，以减小晶体管极间电容和分布电容对振荡回路的影响，还可采用负温度系数元件实现温度补偿。

4.LC振荡器的调整和参数选择以实验采用改进型电容三点振荡电路（西勒电路）为例，交流等效电路如图3-1所示。

图3-1 电容三点式LC振荡器交流等效电路(1)静态工作点的调整合理选择振荡管的静态工作点，对振荡器工作的稳定性及波形的好坏，有一定的影响，偏置电路一般采用分压式电路。

当振荡器稳定工作时，振荡管工作在非线性状态，通常是依靠晶体管本身的非线性实现稳幅。

若选择晶体管进入饱和区来实现稳幅，则将使振荡回路的等效Q 值降低，输出波形变差，频率稳定度降低。

因此，一般在小功率振荡器中总是使静态工作点远离饱和区，靠近截止区。

（2）振荡频率f 的计算 f=)(21T c c L +π式中C T 为C 1、C 2和C 3的串联值，因C 1（300p ）>>C 3(75p),C 2(1000P)>>C 3(75p)，故C T ≈C 3，所以，振荡频率主要由L 、C 和C 3决定。

(3) 反馈系数F 的选择 F=21C C 反馈系数F 不宜过大或过小，一般经验数据F ≈0.1～0.5,本实验取F=3.01000300= 5.克拉泼和西勒振荡电路图3-2为串联改进型电容三点式振荡电路——克拉泼振荡电路。

图3-3为并联改进型电容三点式振荡电路——西勒振荡电路。

C bCb图3-2 克拉泼振荡电路 图3-3 西勒振荡电路6．电容三点式LC 振荡器实验电路电容三点式LC 振荡器实验电路如图3-4所示。

图中3K05打到“S ”位置（左侧）时3C01OUT输出图3-4 LC振荡器实验电路为改进型克拉泼振荡电路，打到“P”位置（右侧）时，为改进型西勒振荡电路。

3K01、3K02、3K03、3K04控制回路电容的变化。

调整3W01可改变振荡器三极管的电源电压。

3Q02为射极跟随器。

3TP02为输出测量点，3TP01为振荡器直流电压测量点。

3W02用来改变输出幅度。

四、实验内容1．用示波器观察振荡器输出波形，测量振荡器电压峰—峰值V P-P，并以频率计测量振荡频率。

2．测量振荡器的幅频特性。

3．测量电源电压变化对振荡器频率的影响。

五、实验步骤1．实验准备插装好LC振荡器模块，按下开关3K1接通电源，即可开始实验。

2．西勒振荡电路幅频特性的测量示波器接3TP02，频率计接振荡器输出口3V01。

电位器3W02反时针调到底，使输出最大。

开关3K05拨至右侧，此时振荡电路为西勒电路。

3K01、3K02、3K03、3K04分别控制3C06（10P）、3C07（50P）、3C08（100P）、3C09（200P）是否接入电路，开关往上拨为接通，往下拨为断开。

四个开关接通的不同组合，可以控制电容的变化。

例如3K01、3K02往上拨，其接入电路的电容为10P+50P=60P。

按照表3-1电容的变化测出与电容相对应的振荡频率和输出电压（峰一峰值V P-P），并将测量结果记于表中。

表3-1注：如果在开关转换过程中使振荡器停振无输出，可调整3W01，使之恢复振荡。

3．克拉泼振荡电路幅频特性的测量将开关3K05拨至左侧，振荡电路转换为克拉泼电路。

按照上述方法，测出振荡频率和输出电压，并将测量结果记于表3-1中。

4．波段覆盖系数的测量波段覆盖即调谐振荡器的频率范围，此范围的大小，通常以波段覆盖系数K 表示：minmaxf f K测量方法：根据测量的幅频特性，以输出电压最大点的频率为基准，即为一边界频率，再找出输出电压下降至21处的频率，即为另一边界频率，如图3-5、图3-6所示，再由公式求出K 。

10fV10.5fVf min图3-5 图3-65．测量电源电压变化对振荡器频率的影响分别将开关3K05打至左测（S ）和右侧（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3-2中。

其方法是：频率计接振荡器输出3P01，电位器3W02反时计调到底，选定回路电容为50P 。

即3K02往上拨。

用三用表直流电压档测3TP01测量点电压，按照表3-2给出的电压值Ec ，调整3W01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-f 10.5V 。

表3-26．8.8MHZ频率的调整在用各个模块构成无线收、发系统时，需要用到LC振荡器模块，作为接收系统中的本振信号。

此时振荡频率需要8.8MHZ左右，如何得到8.8MHZ左右的频率，其方法如下：（1）振荡电路为西勒电路时（3K05往右），3K01、3K02、3K03、3K04四个开关全部往下拨，此时输出的振荡频率为8.8MHZ左右。

如果频率高于8.8MHZ，可将3K01往上拨，这样频率可以降低。

（2）振荡电路为克拉泼电路时（3K05往左），3K02、3K03接通（往上拨），此时输出振荡频率为8.8MHz左右。

如果频率相差太大，可调整四个开关的位置。

实验4 石英晶体振荡器—、实验准备1．做本实验时应具备的知识点：●石英晶体振荡器●串联型晶体振荡器●静态工作点、微调电容、负载电阻对晶体振荡器工作的影响2．做本实验时所用到的仪器：●晶体振荡器模块●双踪示波器●频率计●万用表二、实验目的1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。

2．掌握石英晶体振荡器、串联型晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件功能。

3．熟悉静态工作点、负载电阻对晶体振荡器工作的影响。

4．感受晶体振荡器频率稳定度高的特点，了解晶体振荡器工作频率微调的方法。

1．用万用表进行静态工作点测量。

2．用示波器观察振荡器输出波形，测量振荡电压峰-峰值V p-p，并以频率计测量振荡频率。

3．观察并测量静态工作点、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响。

四、基本原理1．晶体振荡器工作原理一种晶体振荡器的交流通路如图4-1所示。

图中，若将晶体短路,则L1、C2、C3就构成了典型的电容三点式振荡器(考毕兹电路)。

因此，图4-1的电路是一种典型的串联型晶体振荡器电路（共基接法）。

若取L1=4.3μH、C2=820pF、C3=180pF，则可算得LC并联谐振回路的谐振频率f0≈6MHz，与晶体工作频率相同。

图中， C5是耦合（隔直流）电容，R5是负载电阻。

很显然，R5越小，负载越重，输出振荡幅度将越小。

2．晶体振荡器电路晶体振荡器电路如图4-2所示。

图中，4R03、4C02为去耦元件，4C01为旁路电容，并构成共基接法。

4W01用以调整振荡器的静态工作点（主要影响起振条件）。

4C05为输出耦合电容。

4Q02为射随器，用以提高带负载能力。

实际上，图4-2电路的交流通路即为图4-1所示的电路。

五、实验步骤1．实验准备在实验箱主板上插好晶振模块，接通实验箱上电源开关，按下开关4K01，此时电源指示灯点亮。

2．静态工作点测量改变电位器4W01可改变4Q01的基极电压V B，并改变其发射极电压V E。

记下V E的最大、最小值，并计算相应的I Emax、I Emin值（发射极电阻4R04=1KΩ）。

电压最大值为 3.154，最小值为 2.062，对应的电流最大值为0.003154，最小值为0.0020623．静态工作点变化对振荡器工作的影响⑴实验初始条件：V EQ=2.5V（调4W01达到）。

⑵调节电位器4W01以改变晶体管静态工作点I E，使其分别为表4.1所示各值，且把示波器探头接到4TP02端，观察振荡波形，测量相应的振荡电压峰-峰值V p-p，并以频率计读取相应的频率值，填入表4.1。