实验二正弦波振荡电路 (2)幻灯片.ppt

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1、实验二正弦波振荡电路第1页，共24页，编辑于2022年，星期五实验目的l1.掌握三端式振荡电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算l2.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l3.研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。l4.比较LC振荡器和晶体振荡器的频度稳定性。第2页，共24页，编辑于2022年，星期五实验内容l1.熟悉振荡器模块各元件及其作用。l2.进行LC振荡器波段工作研究。l3.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。l4.测试、分析比较LC振荡器与晶体振荡的频率稳定度。第3页，

2、共24页，编辑于2022年，星期五基本原理l反馈式振荡器的工作原理lLC正弦波振荡器l石英晶体振荡器第4页，共24页，编辑于2022年，星期五反馈式振荡器的工作原理1、组成与分类、组成与分类(1)组组成成(2)分类分类第5页，共24页，编辑于2022年，星期五2、平衡条件与起振条件、平衡条件与起振条件（1）振荡的建立过程反馈式振荡器的工作原理当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大反馈放大反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再

3、增大进入平衡状态。第6页，共24页，编辑于2022年，星期五2、平衡条件与起振条件、平衡条件与起振条件反馈式振荡器的工作原理振幅平衡条件振幅平衡条件：(2)平衡条件平衡条件为维持等幅振荡所需满足的条件因为:所以:又因为平衡时有:所以:因而可得:AF/A+F1相位平衡条件相位平衡条件：AF1 A+F2n(n0,1,2,3,)第7页，共24页，编辑于2022年，星期五2、平衡条件与起振条件、平衡条件与起振条件反馈式振荡器的工作原理（3）起振条件起振条件起振条件为了振荡起来必需满足的条件 由振荡的建立过程可知，为了使振荡器能够起振，起振之初反馈电压Uf与输入电压Ui在相位上应同相（即为正反馈）；在幅

4、值上应要求UfUi，即：A+F2n（n0，1，2，）AF1第8页，共24页，编辑于2022年，星期五3、稳定条件、稳定条件平衡状态有平衡状态有稳定平衡稳定平衡和和不稳定平衡不稳定平衡，振荡器，振荡器工作时要处于稳定平衡状态。工作时要处于稳定平衡状态。反馈式振荡器的工作原理振幅稳定条件振幅稳定条件：AF与与Ui的变化方向相反。的变化方向相反。相位稳定条件相位稳定条件：相位与频率的变化方向相反。：相位与频率的变化方向相反。第9页，共24页，编辑于2022年，星期五振荡频率的稳定度=反馈式振荡器的工作原理4、频率准确度与稳定度、频率准确度与稳定度（1）频率准确度绝对频率准确度：相对频率准确度：fff

5、0（2）频率稳定度第10页，共24页，编辑于2022年，星期五LC正弦波振荡器 a.判断Uf和Ui是否同相 b.判断是否为正反馈 1、变压器反馈式正弦波振荡器、变压器反馈式正弦波振荡器相位条件：相位条件：起振条件：起振条件：振荡频率：振荡频率：第11页，共24页，编辑于2022年，星期五优点：结构简单，易起振，输出幅度大，调节方便。集电极调谐型电路特点：电路特点：缺点：频率稳定性差，适用于中、短波段不是很高的场合。电路的三种形式电路的三种形式发射极调谐型基极调谐型第12页，共24页，编辑于2022年，星期五2、三点式振荡器、三点式振荡器LC正弦波振荡器lX1与X2电抗性质相同lX3与X1（或X

6、2）电抗性质相反(1)三点式振荡器一般组成原则设回路谐振时有电流在流动，则有：（jX1+jX2+jX3)=0即：X1+X2+X3=0根据：得三点式的一般组成原则：一般形式第13页，共24页，编辑于2022年，星期五(2)电容三点式（电容三点式（Colpitts，考毕兹电路）考毕兹电路）l优点：高次谐波成份小，波形好。l缺点：调节频率影响反馈系数，受三极管等效输入电容和输出电容影响。三极管三极分别与电容的三个引出端相连，反馈电压取自C2上。交流通路交流通路的基本形式振荡频率振荡频率：反馈系数反馈系数：电路特点电路特点：第14页，共24页，编辑于2022年，星期五(3)电感三点式（电感三点式（Ha

7、rtley，哈特莱电路）哈特莱电路）优点：易起振，调节频率基本不影响反馈系数。缺点：采用电感反馈，输出波形差，谐波成份多。交流通路交流通路的基本形式：三极管三个电极分别与电感三个引出端相连，反馈电压取自L2上。振荡频率：振荡频率：反馈系数：反馈系数：电路特点：电路特点：其中：第15页，共24页，编辑于2022年，星期五优点：振荡频率和反馈系数互不影响。缺点：调节C3改变频率时影响振幅。一般用于固频振荡器。3.2 LC正弦波振荡器3、改进型电容三点式振荡器、改进型电容三点式振荡器交流通路交流通路的基本形式：(1)克拉泼(Clapp)振荡器电感L支路中串联了小电容C3振荡频率振荡频率：电路特点电路

8、特点：第16页，共24页，编辑于2022年，星期五具有克拉泼振荡器频率和反馈系数独立的优点，频率基本上仅由C3和C4及L决定；调节C4时不影响电路增益，输出幅度稳定。(2)西勒(Seiler)振荡器交流通路交流通路的基本形式：在L两端又并联了一可调电容C4振荡频率振荡频率：电路特点电路特点：第17页，共24页，编辑于2022年，星期五石英晶体振荡器(3)晶体特点 l振荡频率稳定l振动的多谐性l并联负载电容1、石英晶体及其特性(1)结构及外形(2)符号及等效电路第18页，共24页，编辑于2022年，星期五根据输入信号的频率不同，石英晶体具有串联谐振特性和并联谐振特性：石英晶体振荡器2、串联谐振频

9、率与并联谐振频率、串联谐振频率与并联谐振频率晶体的电抗频率特性曲线等效为串联谐振时的串联谐振频率等效为并联谐振时的并联谐振频率第19页，共24页，编辑于2022年，星期五典型电路举例：石英晶体振荡器3、串联型石英晶体振荡器基本原理：晶体所在的正反馈支路发生串联谐振，使正反馈最强而满足振荡。图（二）中晶体工作于本身串联谐振点上。图（一）中晶体和负载电容发生串联谐振。第20页，共24页，编辑于2022年，星期五4、并联型晶体振荡器石英晶体振荡器几种电路形式（交流等效）：晶体一般工作在fs和fp之间，在电路中等效一特殊电感。基本原理：皮尔斯(Pierce)电路密勒(Miller)电路第21页，共24

10、页，编辑于2022年，星期五石英晶体振荡器l分析：设晶体的基频为1MHZ，为了获得五次(5MHZ)泛音振荡,LC谐振频率在35MHZ之间。对于五次泛音频率，LC呈容性，电路满足振荡条件，可以振荡。而对于基频和三次泛音，LC呈感性，电路不符合三点式组成原则，不能振荡。5、泛音晶体振荡器基本原理：利用晶体的泛音振动（泛音晶体）来实现。有串联型和并联型两种。一种并联型泛音晶体振荡器举例：第22页，共24页，编辑于2022年，星期五实验步骤（详细见实验手册）l熟悉振荡器的位置和作用lLC振荡器波段工作研究。对照试验手册，绘出输出波形的幅频特性。lLC振荡器静态工作点，反馈系数以及负载对振荡幅度的影响。l对比LC振荡器频率稳定度与晶体振荡器频率稳定度的研究与比较。第23页，共24页，编辑于2022年，星期五l反馈式正弦波振荡器主要由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节组成。有LC、RC和晶体振荡器。l振荡器必须满足振荡的平衡条件和起振条件及平衡稳定条件。l LC振荡器分为变压器反馈式、电容三点式和电感三点式。常见的有克拉泼振荡器和西勒振荡器等。l 石英晶体振荡器频率稳定性高。石英晶体振荡器有串联型和并联型两种。第24页，共24页，编辑于2022年，星期五