实验一 LC与晶体振荡（本振）实验 OSC
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、实验仪器与设备
1．THEX-1型现代通信原理与技术综合实验平台（后面将简称为THEX-1型实验平台）、LC与晶体振荡（本振）实验（OSC）
2．20MHz双踪示波器、万用表 三、实验原理
三点式振荡器基本电路结构如图1-1所示。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）。 bXbe+Vf_XcbceXce+Vo_（一）起振条件
1）相位平衡条件：Xce和Xbe必需为同性质的电 图1-1 三点式振荡器 抗，Xcb必需为异性质的电抗，如图1-1所示，且它们之间满足下列关系：
2）、幅度起振条件：
Xc??(Xbe?Xce) 即|XL|??|XC| ， ?o?1LCqm?Fu *qie?1(qoe?q'L)Au 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，q'L——晶体管的等效负载电导，FU一般在0.1~0.5之间取值。
（二）电容三点式振荡器 1）、电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器，考毕兹振荡器电路组成及交流等效电路如图1-2
Ec所示。
cC1bcC1b ee
L1L1
C2C2
（a） 考毕兹振荡器 （b） 交流等效电路
图1-2 考毕兹振荡器
6
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。
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。
Ec
（a） 克拉泼振荡器 （b） 交流等效电路 图1-3 克拉泼振荡器
bceC1L1bceC1L1C2C2C3C3 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
Ec器就是西勒振荡器。 C3ccbC3bC1 C1ee
C4C4L1L1 C2C2
（a） 西勒振荡器 （b） 交流等效电路
图1-4 西勒振荡器
（三）、晶体振荡器
本实验提供的晶体振荡器电路为并联晶振b-c型
J1电路，又称皮尔斯电路，其交流等效电路如图1-5所示。
C1
bceC2图1-5 皮尔斯振荡器
7
（四）实验电原理图介绍 本实验电原理如图1-6所示。
+12V R1100K K3L1560uHE1100uR718KTP1C8270PC110.01uR125.6KJ1D1LED(R) R222K123 R1130KC351PR4560频率检测C120.01uBG28050X116.455MHzBG13DG6CK1R547C6470PTP2K2K4R101K123123 R310K123C130.01uJ2 C10.01uC2200PR61KC50.01uC71000pC107-51P+C9100PR13100kL256uHR84.7K振荡波输出R9560图1-6 LC与晶体振荡器实验电原理图 本次实验的具体线路分析如下：电阻R1~R6为三极管BG1提供直流偏置工作点，电感L1既为集电极提供直流通路，又可防止交流输出对地短路，在电阻R5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K1、K2、K3的1和2接点便成为LC西勒振荡电路，改变C7可改变反馈系数，短接K1、K2、K3 2-3，并去除电容C7后，便成为晶体振荡电路，电容C6起耦合作用，R11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L2（即短接K4 2-3）。三极管BG2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16.455MHz，调节电阻R10，可调节输出的幅度。 四、实验步骤
（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K11-2、K21-2、K3 1-2、K41-2，并在C7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TP2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K4 2-3（即短接电感L2），使振荡器停振，并测量三极管BG1的发 射极电压Ueq；然后调整电阻R1的值，使Ueq=0.5V，并计算出电流Ieq（=0.5V/1K=0.5mA）。
3．测量发射极电压和电流：短接K41-2，使西勒振荡器恢复工作，测量BG2的发射极电压 Ue和Ie。
4．调整振荡器的输出：改变电容C10和电阻R10值，使LC振荡器的输出频率f0为1.5MHz， 输出幅度VLo为1.5VP-P。
8
（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=C6/C7。按下表改变电容C7的值，在TP2处测量振荡器的输出幅度VL（保持Ueq=0.5V），记录相应的数据，并绘制VL=f（C）曲线。
C7(pf) VL(p-p) VL500 1000 1500 2000 2500 1
05001000150020002500C(pf)（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TP2，改变C10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 。
VL2.00
f (KHz) VL(p-p) 1.901.80f(MHZ) 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C7=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，并测量相应的VL，且把数据记入下表。 Ieq(mA) VL(p-p) 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 （五）、比较两类振荡器的频率稳定度： 1、LC振荡器
9
保持C7=1000p，Ueq=0.5V，f0=1.5MHz不变，分别测量f1在TP1处和f2在TP2处的频率，观察有何变化？
2、晶体振荡器
短接K1、K2、K32-3，并去除电容C7，再观测TP2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TP1处，测得频率f1 = 。(若测不到频率，可调节R1) 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 ：
LC振荡器 ?f/f0?(f0晶体振荡器 ?f/f0?(f0??f1)/f0?100%? ?)/f0?100%? %五、实验报告
1、整理实验数据，绘画出相应的曲线。 2、总结对两类振荡器的认识。 3、实验的体会与意见等。
10