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1、实验一、LC与晶体振荡器实验一、实验目的 1）、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。 2）、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。 3）、测量振荡器的反馈系数、波段复盖系数、频率稳定度等参数。 4）、比较LC与晶体振荡器的频率稳定度。二、实验预习要求 实验前，预习教材：“电子线路非线性部分”第3章：正弦波振荡器；“高频电子线路”第四章：正弦波振荡器的有关章节。三、实验原理说明 三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图1-1。1、 起振条件1）、相位平衡条件：Xce和Xbe必需为同性质的电抗，Xc
2、b必需为异性质的电抗，且它们之间满足下列关系： 2）、幅度起振条件： 图1-1、三点式振荡器 式中：qm晶体管的跨导， FU反馈系数， AU放大器的增益， qie晶体管的输入电导， qoe晶体管的输出电导， qL晶体管的等效负载电导， FU一般在0.10.5之间取值。2、 电容三点式振荡器 1）、电容反馈三点式电路考毕兹振荡器 图1-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容Ci和输出电容Co对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。 （a）、考毕兹振荡器 （b）、交流等效电路图1-2、考毕兹振荡器 2）、串联改进型电容反馈三点式电路克拉泼振荡器 电路如图1-3所示，其特点是在L支路中串入一个
3、可调的小电容C3，并加大C1和C2的容量，振荡频率主要由 C3和L决定。C1和C2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了Ci和Co对频率稳定度的影响，且使频率可调。 （a）、克拉泼振荡器 （b）、交流等效电路图1-3、克拉泼振荡器 3）、并联改进型电容反馈三点式电路西勒振荡器电路如图1-4所示，它是在串联改进型的基础上，在L1两端并联一个小电容C4，调节C4可改变振荡频率。西勒电路的优点是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高，该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。本实验箱所提供的LC振荡器就是西勒振荡器。（a）、西勒振荡器 （b）、交流等效电路图1-4、
4、西勒振荡器 3、晶体振荡器本实验箱提供的晶体振荡器电路为并联晶振b-c型电路，又称皮尔斯电路，其交流等效电路如图1-5所示。 四、实验设备 图1-5、皮尔斯振荡器THKGP系列高频电子实验箱；双踪示波器：2040MHz；频率计：10MHz；繁用表。五、实验内容与步骤开启实验箱，在实验板上找到与本次实验内容相关的单元电路，并对照实验原理图，认清各个元器件的位置与作用，特别是要学会如何使用“短路帽”来切换电路的结构形式。 作为第一次接触本实验箱，特对本次实验的具体线路作如下分析； 电阻R101R106为三极管BG101提供直流偏置工作点，电感L101既为集电极提供直流通路，又可防止交流输出对地短路
5、，在电阻R105上可生成交、直流负反馈，以稳定交、直流工作点。用“短路帽”短接切换开关K101、K102、K103的1和2接点（以后简称“短接Kxxx -”）便成为LC西勒振荡电路，改变C107可改变反馈系数，短接 K101、K102、K103 2-3，并去除电容C107后，便成为晶体振荡电路，电容C106起耦合作用，R111为阻尼电阻，用于降低晶体等效电感的Q值，以改善振荡波形。在调整 LC振荡电路静态工作点时，应短接电感L102（即短接K104 2-3）。三极管BG102等组成射极跟随电路，提供低阻抗输出。本实验中LC振荡器的输出频率约为1.5MHz，晶体振荡器的输出频率为6MHz，调节电
6、阻R110，可调节输出的幅度。经过以上的分析后，可进入实验操作。接通交流电源，然后按下实验板上的+12V总电源开关K1和实验单元的电源开关K100，电源指示发光二极管D4和D101点亮。（一）、调整和测量西勒振荡器的静态工作点，并比较振荡器射极直流电压（Ue、Ueq）和直流电流（Ie、Ieq）：1、组成LC西勒振荡器：短接K1011-2、K1021-2、K103 1-2、K1041-2，并在C107处插入1000p的电容器，这样就组成了与图1-4完全相同的LC西勒振荡器电路。用示波器(探头衰减10)在测试点TP102观测LC振荡器的输出波形，再用频率计测量其输出频率。2、调整静态工作点：短接K
7、104 2-3（即短接电感L102），使振荡器停振，并测量三极管BG101的发射极电压Ueq；然后调整电阻R101的值，使Ueq=0.5V，并计算出电流Ieq（=0.5V/1K=0.5mA）。3、 量发射极电压和电流：短接K104 1-2，使西勒振荡器恢复工作，测量BG102的发射极电压Ue和Ie。4、 调整振荡器的输出：改变电容C110和电阻R110值，使LC振荡器的输出频率f0为1.5MHz，输出幅度VLo为1.5VP-P。（二）、观察反馈系数Kfu对振荡电压的影响： 由原理可知反馈系数Kfu=C106/C107。按下表改变电容C107的值，在TP102处测量振荡器的输出幅度VL（保持Ue
8、q=0.5V），记录相应的数据，并绘制VL=f（C）曲线。C107(pf)5001000150020002500VL(p-p)（三）、测量振荡电压VL与振荡频率f之间的关系曲线，计算振荡器波段复盖系数f max/ f min： 选择测试点TP102，改变C110值，测量VL随f的变化规律，并找出振荡器的最高频率fmax和最低频率fmin 。f (KHz)VL(p-p)f max = 和fmin= ，f max/ f min= （四）、观察振荡器直流工作点Ieq对振荡电压VL的影响：保持C107=1000p，Ueq=0.5V，fo=1.5MHz不变，然后按以上调整静态工作点的方法改变Ieq，并测
9、量相应的VL，且把数据记入下表。Ieq(mA)0.250.300.350.400.450.500.55VL(p-p)（五）、比较两类振荡器的频率稳定度：1、LC振荡器保持C107=1000p，Ueq=0.5V，f0=1.5MHz不变，分别测量f1在TP101处和f2在TP102处的频率，观察有何变化？2、晶体振荡器 短接K101、K102、K1032-3，并去除电容C107，再观测TP102处的振荡波形，记录幅度VL和频率f0之值。波形： 幅度VL = 频率f0= 。然后将测试点移至TP101处，测得频率f1 = 。 根据以上的测量结果，试比较两种振荡器频率的稳定度f/ f0 ：六、预习思考题
10、 1、静态和动态直流工作点有何区别？如何测定？2、 本电路采用何种形式的反馈电路？反馈量的大小对电路有何影响？3、 试分析C103、L102对晶振电路的影响？ 4、射极跟随电路有何特性？本电路为何采用此电路？七、实验注意事项 1、本实验箱提供了本课程所有的实验项目，每次实验通常只做其中某一个单元电路的实验，因此不要随意操作与本次实验无关的单元电路。2、用“短路帽”换接电路时，动作要轻巧，更不能丢失“短路帽”，以免影响后续实验的正常进行。3、在打开的实验箱箱盖上不可堆放重物，以免损坏机动性箱的零部件。4、实验完毕时必须按开启电源的逆顺序逐级切换相应的电源开关。八、实验报告1、整理实验数据，绘画出
11、相应的曲线。2、总结对两类振荡器的认识。3、实验的体会与意见等。- 42 -实验二、非线性波形变换实验一、实验目的 1）、了解二极管限幅器的组成与工作原理。 2）、掌握用二极管限幅器实现非线性波形变换的原理与方法。 3）、熟悉将三角波变换成正弦波的方法。二、实验预习要求实验前，预习“高频电子线路”第五章：频率变换电路分析基础；“高频电子技术”第8章：调幅、检波与混频频谱线性搬移电路等有关章节。三、实验原理说明 1、二极管函数电路一个理想的二极管与一个线性电阻串联组合后的伏安特性可视为一条折线，如图3-1-1所示。若再与一个电源串联，组成为二极管限幅器，它生成另一条新的折线，如图3-1-2所示。
12、同理，用具有不同电导的二极管支路分别与不同的电源相串联，可生成各种不同的折线，如图3-1-3所示。如将多条这种电路并联组合一起，则可生成一条由多个折点组成的具有特定函数功能的电路，并可以此来逼近某一特定的曲线，此即为二极管函数电路，如图3-1-4所示。 图3-1-1、二极管与电阻串联 图3-1-2、二极管限幅器图3-1-3、不同偏置电压下的二极管限幅器 图3-1-4、二极管函数电路实例及其伏安特性 2、实际线路分析图3-2所示的电路,是一个由多个限幅器接在运放反馈支路中所构成的二极管函数电路。设置二极管D1D3和D4D6的偏置电路参数，使分压电阻的阻值对应相等。在选定适当的阻值后，当输入一个三
13、角波信号时，两组二极管将分别在正负半周的不同电压下导通，则在电路的输出端可得到一个逼近于正弦波的折线组合。图3-3是图3-2所示电路的输出折线与输入三角波1/4周期的对应关系图，为使输出折线逼近于正弦波，在输入三角波 图3-2、二极管正弦函数变换电路的1/4周期中，选定： 当Vim为三角波的峰值时，t1t4对应的输入电压值分别为： 折线各段对应的斜率即传输系数的绝对值与电路参数的关系是： 而折线转折点电压与电路参数的关系是： 式中VD1、VD2和VD3表示三条支路的二极管在不同的工作电路情况下，导通电压所出现的明显差异。 四、实验仪器设备 图3-3、正弦波折线与三角波间的对应关系THKGP系列高频电子线路综合实验箱；函数信号发生器；双踪示波器。五、实验内容与步骤在实验箱上找到“非线性
