LC、晶體正弦波振蕩電路實(shí)驗(yàn)
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LC、晶體正弦波振蕩電子回路實(shí)驗(yàn)
一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
10． 進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌控把握掌控把握正弦波振蕩電子回路的相關(guān)課程課程理論。
11． 掌控把握電容三點(diǎn)式LC振蕩電子回路的基礎(chǔ)原理，熟悉其各元件功能；熟悉靜態(tài)作業(yè)點(diǎn)、耦合電容、反饋系數(shù)、等效Q值對振蕩器振蕩幅度和頻率的影響。
12． 對比LC振蕩器和晶體振蕩器頻率平穩(wěn)度，深入對晶體振蕩器頻率平穩(wěn)高的原因理解。
二、實(shí)驗(yàn)使用儀表器具
1．LC、晶體正弦波振蕩電子回路實(shí)驗(yàn)板
2．20MH雙蹤示波器
3. 萬用表
三、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)原理與電子回路
1. LC振蕩電子回路的基礎(chǔ)原理
ＬＣ振蕩器實(shí)質(zhì)上是適用振蕩條件的正反饋放大器。ＬＣ振蕩器是指振蕩線路是由ＬＣ元件構(gòu)成的。從交流ACAC等效電子回路可知：由ＬＣ振蕩線路引出三個(gè)端子，分別接振蕩管的三個(gè)電極，而包括反饋式自激振蕩器，因而又稱為三點(diǎn)式振蕩器。如果反饋電壓（V）取自分壓電感，則稱為電感反饋ＬＣ振蕩器或電感三點(diǎn)式振蕩器；如果反饋電壓（V）取自分壓電容，則稱為電容反饋ＬＣ振蕩器或電容三點(diǎn)式振蕩器。
在幾種基礎(chǔ)高頻振蕩線路中，電容反饋ＬＣ振蕩器設(shè)定有良好的振蕩波動線和平穩(wěn)度，電子回路形式簡便，適于在較高的頻段作業(yè)，尤其是以晶體管極間分布電容包括反饋支路時(shí)其振蕩頻率可多達(dá)幾百ＭＨＺ～ＧＨＺ。
普通電容三點(diǎn)式振蕩器的振蕩頻率不僅與諧振線路的LC元件的值有關(guān)，而而且還與晶體管的寫入電容以及輸出電容有關(guān)。當(dāng)作業(yè)環(huán)境改變或更換管子時(shí)，振蕩頻率及其平穩(wěn)性就要受到影響。為減小、的影響，提升振蕩器的頻率平穩(wěn)度，提出了改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電子回路——串聯(lián)改進(jìn)型克拉潑電子回路、并聯(lián)改進(jìn)型西勒電子回路，分別如圖4-1和4-2所示。
串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電子回路——克拉潑電子回路
振蕩頻率為：
其中由下式?jīng)Q定
選，時(shí)，，振蕩頻率可近似寫成
這就使幾乎與和值無關(guān)，提升了頻率平穩(wěn)度。
振蕩幅度取決于折合到晶體管端的電阻，可以推出：
由上式看出，、過大時(shí)，變得很小，放大器電壓（V）增益降低，振幅下降。還可看出，同振蕩器的三次方成反比，當(dāng)減小以提升頻率時(shí)，的值急劇下降，振蕩幅度顯著下降，甚至?xí)Ｕ瘛Ａ硗?，用作頻率可調(diào)的振蕩器時(shí)，振蕩幅度隨頻率多加而下降，在波段界限內(nèi)幅度不平穩(wěn)，因此，頻率覆蓋系數(shù)（在頻率可調(diào)的振蕩器中，高端頻率和低端頻率之比稱為頻率覆蓋系數(shù)）不大，約為。
并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電子回路——西勒電子回路線路諧振頻率為
其中，線路總電容為
選，時(shí)，，這就使值幾乎與和無關(guān)，提升了頻率平穩(wěn)度。
折合到晶體管輸出端的諧振電阻是
其中接入系數(shù)和無關(guān)，當(dāng)改變時(shí)，、、全部是常數(shù)，則僅隨一次方增長，易于起振，振蕩幅度多加，使在波段界限內(nèi)幅度對比平穩(wěn)，頻率覆蓋系數(shù)較大，可達(dá)1.6~1.8。另外，西勒電子回路頻率平穩(wěn)性好，振蕩頻率可以較高。
2. 晶體振蕩電子回路的基礎(chǔ)原理
石英晶體振蕩器就是以石英晶體諧振器取代振蕩器中包括諧振線路的電感，電容元件所構(gòu)成的正弦波振蕩器，它的頻率平穩(wěn)度可達(dá) 到數(shù)量級，所以得到極為廣泛的應(yīng)用。它之所以設(shè)定有極高的頻率平穩(wěn)度，其關(guān)鍵是應(yīng)用了石英晶體這種設(shè)定有高Q值的諧振元件。
由石英諧振器（石英晶體振子）包括的振蕩電子回路通常叫"晶振電子回路"。從晶體在電子回路中的作用來看分兩類：一類是作業(yè)在晶體并聯(lián)諧振頻率附近，晶體等效為電感的現(xiàn)象，叫做"并聯(lián)晶振電子回路"。另一類是作業(yè)在晶體串聯(lián)諧振頻率附近，晶體近于短路的現(xiàn)象，叫做"串聯(lián)晶振電子回路"。
本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用"并聯(lián)晶振電子回路"這種電子回路由晶體與外接電容器或線圈包括并聯(lián)諧振線路，按三點(diǎn)線路的連接原則構(gòu)成振蕩器，晶體等效為電感。在課程課程理論上可以包括三種類型基礎(chǔ)電子回路，但在實(shí)際應(yīng)用中常用的是如圖4-3所示的電子回路，稱"皮爾斯"電子回路。這種電子回路不需外接線圈，而而且頻率平穩(wěn)度較高。
圖4-3 并聯(lián)晶體振蕩器原理電子回路圖 4--4 并聯(lián)晶體振蕩器實(shí)例
圖4-4給出了這種電子回路的實(shí)例。這里，晶體等效為電感，晶體與外接電容（含有概括4.5／20pF與20pF兩個(gè)小電容）和、構(gòu)成并聯(lián)線路，其振蕩頻率應(yīng)落在與之間。
圖4-5是圖4-4 中諧振線路的等效電子回路。
該諧振線路的電感就是，而諧振線路的總電容
應(yīng)由、及外接電容、、結(jié)合而成。
由下式?jīng)Q定，即
圖4-5 圖4-4中諧振線路的等效電子回路
選用電容時(shí)，，，因此上式可近似為
所以
總是處在與兩頻率之間，調(diào)動可使產(chǎn)生很微小的變動。無論怎樣調(diào)動，總是處于晶體與的兩頻率之間。但是，只有在附近，晶體才設(shè)定有并聯(lián)諧振線路的特別點(diǎn)
3.實(shí)驗(yàn)電子回路
LC、晶體正弦波振蕩電子回路實(shí)驗(yàn)電子回路如圖4-6。斷開J1、連接J2、J3包括LC西勒電子回路振蕩電子回路；斷開J2、連接J1、J3包括并聯(lián)型晶體正弦波振蕩電子回路。
圖4-6 LC、晶體正弦波振蕩電子回路實(shí)驗(yàn)電子回路
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1．LC振蕩器功能測量試驗(yàn)。
2．并聯(lián)晶體振蕩器功能測量試驗(yàn)
3．LC振蕩器和晶體振蕩器功能對比。
五、實(shí)驗(yàn)步驟
1．LC振蕩器功能測量試驗(yàn)
在實(shí)驗(yàn)箱主板上插上LC、晶體正弦波振蕩電子回路實(shí)驗(yàn)模型塊。接通實(shí)驗(yàn)箱上電源開關(guān)電源指標(biāo)燈點(diǎn)亮。斷開J1、連接J2、J3包括LC西勒振蕩電子回路。
（1）測量試驗(yàn)靜態(tài)作業(yè)點(diǎn)改變對振蕩器作業(yè)狀態(tài)的影響
調(diào)節(jié)RW1，由TP1測量試驗(yàn)T1發(fā)射極電流（A），查看發(fā)射極電流（A）改變對振蕩頻率和幅度的影響。（R4=1K）。IEQ(mA)＝V（TP1）/R4
表4-1靜態(tài)作業(yè)點(diǎn)改變對振蕩器作業(yè)的影響
（2）振蕩器頻率界限的測量
用小起子調(diào)節(jié)微調(diào)電容CV1值（2/25p），同時(shí)用頻率計(jì)在OUT端測量輸出振蕩信號的頻率值，查看振蕩頻率的改變。（注意微調(diào)電容表面扇形鍍銀部分，從相對另一引出腳最近到最遠(yuǎn)，每轉(zhuǎn)動180度即完成容量（KV）最大到最小的全過程，多旋動是沒有意義的，只會加快速度元件的磨損）
表4-2 振蕩器頻率界限的測量
（3）反饋系數(shù)對振蕩器作業(yè)狀態(tài)的影響
J3、J4、J5不一樣結(jié)合可包括多種反饋系數(shù)，查看反饋系數(shù)對振蕩器作業(yè)狀態(tài)的影響。
表4-3 反饋系數(shù)對振蕩器作業(yè)狀態(tài)的影響
( 注 C1:100p C4:100p C5：200p C6:200p)
（4）頻率平穩(wěn)度的測量
（a） 短期頻率平穩(wěn)度的測量
用頻率計(jì)在OUT端測量振蕩頻率，查看１分鐘左右振蕩頻率f０的改變現(xiàn)象，并記錄兩個(gè)頻率值f０１（開始值），f０２（最大改變值）。計(jì)算ＬＣ振蕩器的短期頻率平穩(wěn)度Δf０／f０
表4-4短期頻率平穩(wěn)度的測量
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f０１（開始值MHz） |
f０２（最大改變值MHz） |
短期頻率平穩(wěn)度Δf０／f０ |
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（b） 查看溫度（℃）改變對振蕩頻率的影響。（若無電吹風(fēng)，可不作該實(shí)驗(yàn)）
用電吹風(fēng)在距電子回路15cm處對著電子回路吹熱風(fēng)，用頻率計(jì)在OUT端測量振蕩頻率，查看１分鐘左右振蕩頻率f０的改變現(xiàn)象，
表4-4短期頻率平穩(wěn)度的測量
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室溫f０１ MHz |
加溫后f０２ MHz |
頻率平穩(wěn)平穩(wěn)度Δf０／f０ |
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2．晶體正弦波振蕩器功能測量試驗(yàn)
在實(shí)驗(yàn)箱主板上插上LC、晶體正弦波振蕩電子回路實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛪K。接通實(shí)驗(yàn)箱上電源開關(guān)電源指標(biāo)燈點(diǎn)亮。斷開J2、連接J1、J3包括LC晶體并聯(lián)振蕩電子回路。
（1）測量試驗(yàn)靜態(tài)作業(yè)點(diǎn)改變對振蕩器作業(yè)狀態(tài)的影響
調(diào)節(jié)RW1，由TP1測量試驗(yàn)T1發(fā)射極電流（A），查看發(fā)射極電流（A）改變對振蕩頻率和幅度的影響。（R4=1K）。
表4-1靜態(tài)作業(yè)點(diǎn)改變對振蕩器作業(yè)的影響
（2）振蕩器頻率界限的測量
用小起子調(diào)節(jié)微調(diào)電容CV1值（2/25p），同時(shí)用頻率計(jì)在OUT端測量輸出振蕩信號的頻率值，查看振蕩頻率的改變。
表4-2 振蕩器頻率界限的測量
（3）反饋系數(shù)對振蕩器作業(yè)狀態(tài)的影響
J3、J4、J5不一樣結(jié)合可包括多種反饋系數(shù)，查看反饋系數(shù)對振蕩器作業(yè)狀態(tài)的影響。
表4-3 反饋系數(shù)對振蕩器作業(yè)狀態(tài)的影響
( 注 C1:100p C4:100p C5:200p C6:200p)
（4）頻率平穩(wěn)度的測量
（a） 短期頻率平穩(wěn)度的測量
用頻率計(jì)在OUT端測量振蕩頻率，查看１分鐘左右振蕩頻率f０的改變現(xiàn)象，并記錄兩個(gè)頻率值f０１（開始值），f０２（最大改變值）。計(jì)算ＬＣ振蕩器的短期頻率平穩(wěn)度Δf０／f０
表4-4短期頻率平穩(wěn)度的測量
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f０１（開始值MHz） |
f０２（最大改變值MHz） |
短期頻率平穩(wěn)度Δf０／f０ |
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（b） 查看溫度（℃）改變對振蕩頻率的影響。（若無電吹風(fēng)，可不作該實(shí)驗(yàn)）
用電吹風(fēng)在距電子回路15cm處對著電子回路吹熱風(fēng)，用頻率計(jì)在OUT端測量振蕩頻率，查看１分鐘左右振蕩頻率f０的改變現(xiàn)象，
表4-4短期頻率平穩(wěn)度的測量
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室溫f０１ MHz |
加溫后f０２ MHz |
頻率平穩(wěn)平穩(wěn)度Δf０／f０ |
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六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1．整理按實(shí)驗(yàn)步驟所得的數(shù)值，測繪制作記錄的波動線
2．畫出作業(yè)點(diǎn)和反饋系數(shù)對LC振蕩器和晶體振蕩器振蕩頻率和幅值的影響彎彎曲線 ，對比兩者的區(qū)別。
3．總結(jié)由本實(shí)驗(yàn)所獲取的體會。
常見問題：
1、如果我要購買LC、晶體正弦波振蕩電路實(shí)驗(yàn)，是否有安裝、培訓(xùn)服務(wù)呢？
答：我們的設(shè)備如果沒有特別注明“不含安裝”“裸機(jī)價(jià)”“出廠”等字樣的，都是提供安裝、培訓(xùn)服務(wù)的。
2、你們的LC、晶體正弦波振蕩電路實(shí)驗(yàn)是否能開增值稅專用發(fā)票？
答：可以的，我們是正規(guī)企業(yè)，并且已經(jīng)升級到一般納稅人，可以開具增值稅專用發(fā)票，如果您需要開LC、晶體正弦波振蕩電路實(shí)驗(yàn)的發(fā)票，您需要提供開票資料。
3、你們的LC、晶體正弦波振蕩電路實(shí)驗(yàn)都是自己生產(chǎn)的嗎？都有什么產(chǎn)品資質(zhì)？
答：我們公司是專業(yè)生產(chǎn)教學(xué)設(shè)備的企業(yè)，完全自主生產(chǎn)，并通過了最新版ISO9001認(rèn)證，擁有多項(xiàng)專利與著作權(quán)。
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