实验二 LC、晶体正弦波振荡电路实验

高频实验报告

实验名称：

LC正弦波振荡电路实验

姓 名： 学 号： 班 级： 时 间：

季克宇 110404130 通信（1）班 2014.1．3

南京理工大学紫金学院电光系

一、 实验目的

1． 进一步学习掌握正弦波振荡电路的相关理论。

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；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。 3． 熟悉LC振荡器频率稳定度，加深对LC振荡器频率稳定度的理解。

二、实验基本原理与电路

1. LC振荡电路的基本原理

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。

普通电容三点式振荡器的振荡频率不仅与谐振回路的LC元件的值有关，而且还与晶体管的输入电容Ci以及输出电容Co有关。当工作环境改变或更换管子时，振荡频率及其稳定性就要受到影响。为减小Ci、Co的影响，提高振荡器的频率稳定度，提出了改进型电容三点式振荡电路——串联改进型克拉泼电路、并联改进型西勒电路，分别如图2-1和2-2所示。

EC Rb1 RC C1 Cb Rb2 Re Rb1 RC C1 L

Cb C

Rb2 C Re C2 L

EC C3 C2 图2-1克拉泼振荡电路 图2-2西勒振荡电路

串联改进型电容三点式振荡电路——克拉泼电路振荡频率为：

01LC

其中C由下式决定

1111 CCC1CoC2Ci选C1C，C2C时，C~C，振荡频率0可近似写成

01LC

这就使0几乎与Co和Ci值无关，提高了频率稳定度。 振荡幅度取决于折合到晶体管ce端的电阻R'，可以推出： R'n2R0LQ1Q 304L2C120LC12由上式看出，C1、C2过大时，R变得很小，放大器电压增益降低，振幅下降。还可看出，R同振荡器0的三次方成反比，当减小C以提高频率0时，R的值急剧下降，振荡幅度显著下降，甚至会停振。另外，用作频率可调的振荡器时，振荡幅度随频率增加而下降，在波段范围内幅度不平稳，因此，频率覆盖系数（在频率可调的振荡器中，高端频率和低端频率之比称为频率覆盖系数）不大，约为1.2~1.3。

并联改进型电容三点式振荡电路——西勒电路回路谐振频率0为

01LC

其中，回路总电容C为

CC1111C1CoC2CiC3

选C1C，C2C时，CCC3，这就使0值几乎与Co和Ci无关，提高了频率稳定度。

折合到晶体管输出端的谐振电阻R是

R'n2Rn2Q0L

其中接入系数n和C无关，当改变C时，n、L、Q都是常数，则R仅随0一次方增长，易于起振，振荡幅度增加，使在波段范围内幅度比较平稳，频率覆盖系数较大，可达1.6~1.8。另外，西勒电路频率稳定性好，振荡频率可以较高。

2.实验电路

LC、晶体正弦波振荡电路实验电路如图2-3所示。断开J1、连接J2、J3构成LC西勒电路振荡电路。

LC、晶体正弦波振荡电路K+12 RW1 C9R9R3 C10 R1C2R5LEDT1C1 J1 J2C7T2 TP2C8TP1OUT J3J4 J5CV1 JZC6L C3CV2 R6R7 C11R2 R4C4C5 A5-0808 图2-3 LC、晶体正弦波振荡电路实验电路

三、实验内容

1．LC振荡器性能测试。

(1)测试静态工作点变化对振荡工作状态的影响

IEQ（mA） 1.702 1.895 2.118 2.304 2.509 2.711 2.906 3.102 F(MHZ) 10.13 10.13 10.15 10.15 10.15 10.18 10.13 10.13 0.928 Vp-p(V) 0.398 0.400 0.560 0.648 0.720 0.784 0.87

（2）振荡器频率范围的测量 Cmin Cmax F(MHZ) 11.08 9.217 Vp-p(V) 1．18 0.472 (3)反馈系数对振荡器工作状态的影响 F F(MHZ) C4//C5=1/3 C4//C6=1/3 C4=1 11.05 10.96 0.660 10.93 0.904 C5=2 10.93 0.952 C5//C6=1/4 10.81 0.544 Vp-p(V) 0.660

(4)频率稳定度的测量 F01(开始值MHZ) 11.05

F02(最大变化值MHZ) 11.02 短期频率稳定度△F0/F0 0.002715 四、实验总结与体会

在老师的帮助下我进一步学习掌握正弦波振荡电路的相关理论，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；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. 虽然实验过程中我的组员由一个变为六个，我依然和大家一起互相合作交流很顺利的完成了这次实验，并且是个很愉快的经历。