1、實驗一電容反饋三點式振蕩器的實驗研究一.實驗目的1通過實驗深入了解電容反饋三點式振蕩器的工作原理,熟悉改進型電容反饋三點式振蕩器的構成及電路中各元件的作用。2研究不同的靜態工作點對振蕩器的起振、振蕩幅值和振蕩波形的影響。3學習使用示波器和數字式頻率計測量高頻振蕩頻率的方法。4觀察電源電壓和負載變化對振蕩幅值、頻率及頻率穩定性的影響。二.實驗儀器及設備1雙蹤示波器SS-7804型1臺2數字式頻率計HC-F1000型1臺3直流穩壓電源WXJ-30F型1臺4數字萬用表DT9202A型1臺5實驗電路板三.實驗內容電路原理圖如下: 圖1.改進型電容反饋振蕩器實驗電路1.晶體管靜態工作點不同時對振蕩器輸出

2、幅值和波形的影響。1接通+12V電源,調節電位器W1(依據書上的原理圖為準使振蕩器振蕩,此時用示波器在4點剛好觀察到不失真的正弦電壓波形。2調節W1使振蕩管靜態工作點電流在0.5mA4mA之間變化,用示波器測量并記錄4點的幅值與波形變化情況,繪制出曲線圖。分析為什么靜態工作點過大和過小都不振蕩。實驗結果:表1.不同靜態工作點下4點的幅值和振蕩頻率 由原理圖知道Re阻值為1k,則根據/Re可以得到,繪出曲線圖如下: 圖2.曲線圖結果分析:當電路的靜態工作點偏小時,其直流偏置小,會使晶體管工作在截止區域,導致振蕩電路不滿足起振條件。同樣當靜態工作點選擇得太高時,會使靜態管過早進入飽和區,導致三極管

3、的開始變小,變小會使放大電路的增益變小,從而導致不能正常起振2.外界條件發生變化時對振蕩頻率的影響及正確測量振蕩頻率1選擇合適的(12mA,使振蕩器正常工作,在4點上測量,從示波器上讀出頻率和幅值,再測量3點和5點,分別讀出振蕩器的振蕩幅值和頻率,分析上述幾點的頻率和幅值為何不同。實驗結果:表2.為1.5mA時不同測量點的幅值和頻率 將上面的峰峰值除以2、再乘以10倍就得到振蕩幅值。頻率和幅值不同的原因:由于示波器的探頭存在分布電容的緣故,實驗中使用X10的探頭,那么探頭與地之間的分布電容會有10pF到15pF左右,同時由于晶體管內部的結電容影響,也會使3點和4點之間的電容有差別。由于3點后面

4、總的電容與3點和地之間是并聯的關系,所以總的電容減小,電路振蕩頻率變大。另一方面,由于射隨級中輸入電阻的存在,相當于并聯了一個負載電阻,這將導致電路總的電導減小,由增益放大的公式可以知道減小則放大倍數增大,導致輸出振幅增大。2用數字式頻率計重測,試比較在3點測量和5點測量有何不同?為什么?計算出振蕩器頻穩度的數量級實驗結果:表3.用數字式頻率計測量為1.5mA時不同測量點的幅值和頻率 結論:實驗中3點和第5點的差別主要在于5點接在射隨級的后面,由于數字式頻率計可以避免示波器的探頭上的分布電容的影響,所以兩點的差別主要在于5點處還要算上晶體管be之間的結電容(大約為46pF。由于3點后面總的電容

5、與前面屬于并聯的關系,所以依據振蕩電路振蕩頻率的計算公式(在忽略C1和C2時算出,而實際測量為8MHz左右,當減小,則增大。振蕩器的頻穩度由以下公式計算:3將不同負載電阻分別接入電路,調節W1,用示波器在4點觀察,看能否起振,記錄輸出振幅和波形的變化,若不起振,分析是什么原因。實驗結果:當接入負載電阻R5為10k時,其振幅和頻率如下表所示:表4.接入負載電阻為10k時不同靜態工作點下4點的幅值和振蕩頻率 圖3.負載為10k時曲線圖當接入負載電阻R6為2k時,發現電路并不起振。原因分析:當負載為2k時不起振的原因:起振應該滿足兩個條件,一個是相位條件,必須為2n ;另一個則是放大倍數與反饋系數之

6、乘積必須大于1,即。根據電路分析可以知道,其中為電路的固有電導和負載電導之和。當負載變小時,變大,導致變小,使得振蕩電路不再滿足的條件,所以當負載較小時電路不再起振。4將負載斷開,改變電源電壓Vcc分別為+6V、+8V、+10V、+12V、+14V、+16V、+18V,保持振蕩器合適的靜態工作點不變,用示波器測量4點,并記錄振蕩器輸出振幅、波形和頻率的變化。實驗結果:保持電路的靜態工作點為1.5mA,當Vcc不同時電路的輸出幅值和頻率如下表所示:表5.不同電源電壓狀態下4點的幅值和振蕩頻率 北京理工大學通信電路與系統實驗報告 12 14 16 18 0.413 0.409 0.411 0.416 8.0334 8.0358 8.0374 8.0385 圖 4.不同電源電壓下的輸出幅值 四. 預習要求和報告要求中的相關問題 1 交流等效電路如下所示： 根據公式 可以算出振蕩頻率 為 9.19MHz， 實際測得為 8.03MHz 左右， 這主要是忽略了電容 C1 和 C2 的結果。 北京理工大學通信電路與系統實驗報告 2 電路并不起振如何解決。 電路起振由以下兩個條件決定： F=2np （1） （2） 其中 ，一般采用電容