振荡电路设计与焊接实验

1、振荡电路设计与焊接实验实验目的：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，熟悉其电路中各元件的功能；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。进一步熟悉焊接元件的操作和调试。实验指标：1、振荡频率至少达到20M。2、频率可调范围大于2M。3、输出谐波失真小于5%。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 接晶体管的三个电极，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，则称为电感反馈匚

2、。振荡器或电感三点式振荡器；如 果反馈电压取自分压电容，则称为电容反馈匚。振荡器或电容三点式振荡器。在几种基本高频振荡回路中，电容反馈匚。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MHz1GHz。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C.、C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。圈土1克拉泼振荡

3、电路图西勤振荡电路本实验以西勒振荡电路为基础设计振荡器。并联改进型电容三点式振荡电路一一西勒电路回路谐振频率0为 其中，回路总电容y为选 C1 C，C2 C 时 频率稳定度。C 广 C + -!L1r 11 C1 + C C 2 + C C 3C = C + C3，这就使0值几乎与C。和C无关，提高了折合到晶体管输出端的谐振电阻R，是其中接入系数n和C无关，当改变C时，n、L、Q都是常数，则R，仅随 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1.61.8。另外，西勒电路频率稳定性好，振荡频率可以较高。本实验所设计电路图如下:12V、2.2uH25p

4、F Key=Z-LC11 T 10nF0 _L该电路由两部分组成：西勒振荡电路和射极跟随器。晶体管的基极接了一个 10nF电容到地，因此晶体管构成共基极组态的放大电路。其中电阻R10，R5, R4是基极的直流偏置电阻，电阻R5决定晶体管的集电极电压，电阻R1决定晶 体管的射极静态的直流电流Ie通常Ie越大，晶体管放大电路的放大倍数也越 大，因此振荡幅度相应的增大，起振时间缩短，但同时谐波失真也会相应的增大。 Ie过小，放大倍数不够，不满足A F 1的起振条件，电路无法起振。Ie过大， 放大倍数过大，电路工作在饱和区，也无法正常振荡，因此通常选取Ie在1-4mA 之间。反馈系数等于F=C1/C2

5、。振荡电路在起始振荡阶段，由于此时振荡幅度较小，晶体管工作在甲类工作 状态，随着振荡幅度的增加，晶体管逐渐过渡到乙类或者丙类工作状态，进入大 信号非线性工作状态，晶体管不是全周期导通，电路的放大倍数会逐渐下降， 从而满足A F=1，实现稳幅振荡。改变可变电容CV2,可改变振荡频率。振荡信号从第一级晶体管的射极引出， 接到射极跟随器上，再接上负载。实验仿真：有射极跟随器时:-LC22.2uH20虬 Key=Y-LC11TlOnF40_LVCC12V6叫 R5 13XSC n Tektrp1EH EH EH 护口 , Q 悄T 1lilt 1 _u所接负载为50。频率震荡范围为15.1MHz23.

6、0MHz，峰峰值250mV，振荡频率为20MHz时波形如下:保持可变电容不变同时改变负载，得出以下结果:负载 R6=100。时，f=20MHz,Vopp=283mV负载 R6=80。时，f=20MHz,Vopp=277mV负载 R6=60。时，f=20MHz,Vopp=264mV负载 R6=40。时，f=20MHz,Vopp=247mV负载 R6=20。时，f=20MHz,Vopp=189mV负载R6=14。时，f=20MHz,开始出现负峰切割失真。负载R6 1,则无法起振。而达到起振条件后，随着负载增大，A也随之增 大，故输出峰峰值增大。无射极跟随器时：接50。负载已无法起振，加大负载到20

7、0。，数据如下：振荡频率范围为15.2MHz22.9MHz，峰峰值为100mV112Mv。振荡频率为20MHz时波形如下：当负载R6V120。时，振荡器无法起振。从有无射极跟随器的对比可以看出，有射极跟随器后振荡器能带动小至20 。的电阻，而没有射极跟随器时只能带动大于120。的电阻才能起振，可以见得 射极跟随器很显著地加强了振荡电路的带负载能力。实际所焊电路：(1)有射极跟随器时，接负载50。:频率范围14.8122.52MHz峰峰值：180292mV谐波失真：f=20MHz，0.9%；f=22MHz，4%；改变负载：f=20MHz，R6=30。,Vopp=212 mVf=20MHz，R6=20。,Vopp=162 mVf=20MHz，R6=10。,Vopp=138 mV(2)无射极跟随器时，接负载50Q :频率范围14.6822.57MHz峰峰值：160276mV谐波失真：f=20MHz，1.2%；f=22MHz，0.95%；改变负载：f=20MHz，R6=30Q ,Vopp=186 mVf=20MHz，R6=20Q ,Vopp=138mV，波形不稳 f=20MHz，R6=10Q，无法起振。与仿真结论基