實驗三,LC電容反饋三點式振蕩器,一、實驗目的,1.掌握三點式振蕩電路的基本構成特點。掌握LC電容反饋三點式振蕩電路的基本工作原理.2.掌握反饋系數(shù)不同時，對起振點的影響。3.掌握靜態(tài)工作電流IBQ對振蕩頻率fo和振蕩幅度的影響。4.掌握振蕩回路Q值變化對頻率穩(wěn)定度的影響,二、實驗內容,1、熟悉電容三點式LC振蕩器電路,調整實驗靜態(tài)工作點。2、測定實驗振蕩器的振蕩頻率與振蕩幅度3、測定反饋系數(shù)不同時,起振點、振幅與工作電流的關系4、測定負載電阻不同時,振蕩器振幅與頻率的關系。,三、實驗應知知識,作為信號源，廣泛應用于廣播、電視、通信設備和各種測量儀器中，是電子技術領域中最基本的電子線路。,1.振蕩器的定義:,在無需外加激勵信號的情況下，能將直流電能轉換成具有一定波形、一定頻率和一定幅度的交變能量的電子電路稱為振蕩器。,3.振蕩器的功用:,2、正弦波振蕩器,正弦波振蕩器是指振蕩波形接近理想正弦波的振蕩器。主要有RC,LC和晶體振蕩器三種電路。,4、三端式LC振蕩器,三端式LC振蕩電路是實際工程中經(jīng)常被采用的一種振蕩電路，其產(chǎn)生的工作頻率約在幾MHz到幾百MHz的范圍，頻率穩(wěn)定度約為103-104量級，采取一些穩(wěn)頻措施后，還可以再提高一點。,三端式LC振蕩器有多種形式，主要有：,電容三端式，又稱考畢茲振蕩器(Coplitts)；電感三端式，又稱哈特萊振蕩器(Hartley)；串聯(lián)型改進電容三端式，又稱克拉潑振蕩器(Clapp)；并聯(lián)型改進電容三端式，又稱西勒振蕩器(Selier)。,什么是三點或(三端)式振蕩器？,4.1LC振蕩器的電路組成,LC振蕩器的基本電路就是通常所說的三點式(又稱三端式)振蕩器。,晶體管有三個電極（B、E、C）,分別與三個電抗性元件相連接,形成三個接點,故稱為三點式振蕩器,三點式(又稱三端式)振蕩器要實現(xiàn)振蕩，必須滿足相位平衡條件與振幅平衡條件.為此電路組成結構必須遵循兩個原則.,與晶體管發(fā)射極相聯(lián)結的電抗X1、X2性質必須相同。即be、ce間電抗性質相同,不與晶體管發(fā)射極相聯(lián)結的另一電抗X3的性質必須與其相反。即與Bc間性質相反,遵循以上兩個原則才能滿足：相位條件,適當選擇X1與X2的比值就能滿足：振幅條件,原則一,原則二,4、2三點式振蕩器的基本電路構成,電容反饋三點振蕩器,C1,C2,L,由圖可見:與晶體管發(fā)射極相連接的電抗性元件C1和C2為容性,不與發(fā)射極相連接段另一電抗性元件X3為感性,滿足三端式振蕩器的組成原則。因反饋網(wǎng)絡是由電容元件完成的,適當選擇C1與C2的比值,則可滿足振幅條件,故稱為電容反饋三點振蕩器.,三端式振蕩器有二種基本電路:,其一為電容反饋三點振蕩器也稱為考必茲振蕩器,電路組成特點是:,4、2三點式振蕩器的基本電路構成,電感反饋三點振蕩器,L1,L2,C,其二為電感反饋三點振蕩器也稱為哈特萊振蕩器,電路組成特點是:,由圖可見:與晶體管發(fā)射極相連接的電抗性元件L1和L2為感性,不與發(fā)射極相連接的另一電抗性元件C為容性,滿足三端式振蕩器的組成原則。因反饋網(wǎng)絡是由電感元件完成的,適當選擇L1與L2的比值,則可滿足振幅條件,故稱為電感反饋三點振蕩器.,5、1電容反饋三端振蕩器(考畢茲電路),電容三端式振蕩電路,（a）,（b）,電容反饋三端電路的振蕩頻率,5、實際常見LC反饋振蕩器電路,考畢茲電路的優(yōu)點：1）電容反饋三端電路的振蕩波形好。2）電路的頻率穩(wěn)定度較高，適當加大回路的電容量，就可以減小不穩(wěn)定因素對振蕩頻率的影響。3）電容三端電路的工作頻率可以做得較高，可直接利用振蕩管的輸出、輸入電容作為回路的振蕩電容。它的工作頻率可做到幾十MHz到幾百MHz的甚高頻波段范圍。電路的缺點：調C1或C2來改變振蕩頻率時，反饋系數(shù)也將改變。但只要在L兩端并上一個可變電容器，并令C1與C2為固定電容，則在調整頻率時，基本上不會影響反饋系數(shù)。,(a)共發(fā)電感反饋三端式振蕩器電路,(b)等效電路,電感三端式振蕩電路,電感反饋三端電路的振蕩頻率為,5、2電感反饋三端式振蕩器(哈特萊電路),哈特萊電路的優(yōu)點：1、L1、L2之間有互感，反饋較強，容易起振；2、振蕩頻率調節(jié)方便，只要調整電容C的大小即可。3、而且C的改變基本上不影響電路的反饋系數(shù)。電路的缺點：1、振蕩波形不好，因為反饋電壓是在電感上獲得，而電感對高次諧波呈高阻抗，因此對高次諧波的反饋較強，使波形失真大；2、電感反饋三端電路的振蕩頻率不能做得太高，這是因為頻率太高，L太小且分布參數(shù)的影響太大。,5、3串聯(lián)型改進電容三端式振蕩器(克拉潑電路),（a）克拉潑電路的實用用電路,（b）高平等效電路,因為C3遠遠小于C1或C2，所以三電容串聯(lián)后的等效電容,振蕩角頻率,故克拉潑電路的振蕩頻率幾乎與C1、C2無關。,下圖是克拉潑振蕩器的實際電路和交流等效電路。特點是用一電容C3與原電路中的電感L相串聯(lián)后代替L，功用主要是以增加回路總電容和減小管子與回路間的耦合來提高振蕩回路的標準性。使振蕩頻率的穩(wěn)定度得以提高。,電路的振蕩頻率主要由C3來決定，基本不受其它的電容（C1、C2）的影響。這對提高振蕩頻率的穩(wěn)定性是有利的。但也有缺點：1、如C1、C2過大，振蕩幅度就太低；2、若減小C3，以提高振蕩頻率，但可能停振，因此也就限制了振蕩頻率的提高。3、頻率覆蓋系數(shù)不高。一般在1.21.3。,5、4并聯(lián)型改進電容三端式振蕩器(西勒(Seiler)電路),(a)實際電路,(b)高頻等效電路,其回路等效電容,振蕩頻率,下圖是另一種改進型的電容反饋振蕩器的實際電路和交流等效電路。特點是用一可變電容C4與原電路中的L相并聯(lián)，功用是保持了晶體管與振蕩回路弱藕合，振蕩頻率的穩(wěn)定度高，調整范圍大。,與克拉潑振蕩電路相比，在電感L上并聯(lián)一個電容。但它有以下特點：1、振蕩幅度比較穩(wěn)定；2、振蕩頻率可以比較高，如可達千兆赫；頻率覆蓋率比較大，可達1.6-1.8；所以在一些短波、超短波通信機，電視接收機中用的比較多。,6、實驗用LC電容反饋三點式振蕩器的構成與工作原理分析,晶體管VT2、電容CT3、C11、C1、C14、C17、CT1、VD1和L1構成西勒振蕩器,VR2調整靜態(tài)電流,S4改變反饋系數(shù),S2選擇振蕩電路,S3改變負載電阻回路Q值,7實驗用LC電容反饋三點式振蕩器的實際電路布局圖,晶體管VT2,J1,VR1,VR2,VR5,S2,S3,S4,變容管VD1,晶體,四、實驗應會技能,1、LC振蕩器的振蕩頻率與振蕩幅度測量,2、LC振蕩器的IC變化對振蕩器影響的研究,3、LC振蕩器的反饋系數(shù)對振蕩器影響的研究,4、LC振蕩器的負載變化對振蕩器影響的研究,五、實驗報告內容與思考題,一、實驗報告內容：1、寫明實驗目的.2、畫出實驗電路原理圖并說明實驗電路的結構形式與工作原理。3、寫明實驗所用儀器。4、寫明實驗項目并整理實驗數(shù)據(jù)。,第一題：為什么起振后的直流工作點電流不同于起振前的靜態(tài)工作點電流？對于一個實際的振蕩器，用萬用電表檢查它，能否判斷它是否起振？,第二題：為什么反饋系數(shù)要選取F=0.5-0.01,過大，過小有什么不好？,第三題對于LC電路，為什么當靜態(tài)電流發(fā)生變化時，其振蕩頻率會發(fā)生變化？,第四題：對于西勒電路，當頻率變化時，為什么幅度變化不太明顯？,一、實驗思考題：,答1：從形成振蕩的過程可知，電路在起振之初為小信號工作狀態(tài)，隨著振蕩的不斷增長，將進入大信號工作狀態(tài)。由于晶體管特性曲線的非線性(對于小功率振蕩器而言,非線性主要表現(xiàn)為截止失真)，使其集電結電流的通角減小，此時的平均電流為起振后的直流電流，它必大于靜態(tài)時的工作點電流。能，主要根據(jù)起振前后，發(fā)射極直流電壓是否變化。若發(fā)射極電壓大于靜態(tài)時的電壓，表明電路已發(fā)生振蕩。,答2：從起振條件(Yfb/GP+(F*F)gib)*F1可知，當F增大時，固然可以使T0增加，但是F過大時，由于gib的影響將使增益降低,反而使T0減小，導致振蕩器不易起振。若F取得較小，要保證T01，則要求Yfb越大?？梢姡現(xiàn)過大，過小對起振不利，F(xiàn)=0.01-0.5較為合理當晶體管導通時，Ce被充電，充電時間常數(shù)為Rd*Ce.當晶體管截止時，Ce通過Re放電，放電時間常數(shù)為Re*Ce,顯然在Ce上建立平均