高频电路IV型实验指导书 15
实验三 正弦波振荡器（验证性实验）
一、实验目的：
1．掌握三端式振荡电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。 2．通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。
3．研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。 4．比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。 二、实验原理
1.三点式振荡器包括电感三点式振荡器和电容三点式振荡器；电容三点式振荡器、 （1）电容反馈三点式电路 — 考毕慈振荡器
图3-1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
a）考毕慈振荡器 b）交流等效电路
图3-1 考毕慈振荡器
的稳定度影响较大，且频率不可调。
（2）串联改进型电容反馈三点式电路 — 克拉波振荡器
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电路如图3-2，其特点是在L支路中串联一个可调的小电容C3，并加大C1、C2的容量，谐振频率主要有L和C3决定。电容C1、C2主要起电容分压反馈的作用，从而大大的降低了Ci和Co对频率稳定度的影响，且频率可调。
a）克拉波振荡器
图3-2
b）交流等效电路 克拉波振荡器
（3）并联改进型电容反馈三点式电路 — 西勒振荡器
在串联改进型电容反馈式三点电路的基础上，在L1两端并联一个小电容C4,就成为了希勒振荡器，电路如图3-3，调节C4可改变振荡频率。西勒电路的优点是进一步提高的频率的稳定度，振荡频率可以做的较高。该电路在短波、超短波通讯机、电视接收机
a）希勒振荡器
b）交流等效电路 图3-3 西勒振荡器
等高频设备中得到非常广泛的运用。本实验所提供的电路就是希勒振荡器。
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L247uHVCCWGNDP1+12VC80.01uFR6GNDC90.01uFLED100KR32K100KR92KC4C6TP3Q29013GND20pR16.8K1XK22X3.3pK3C2X180pFC5L110uHR510KR8510OFFR5C7TP1R71KTP2C2Q19013K11X180pF0.22uF7/25P2XR25.1KC10.22uFR41KC3220PC3X470PGNDGND 图3-4
电容三点式振荡器实验电原理图
如图3-4所示为本实验电路原理图。C2、C3、C4、C5和L1组成振荡回路。Q1的集电极直流负载为R3,偏置电路由R1、R2、W和R4构成，改变W可改变Q1的静态工作点。静态电流的选择既要保证振荡器处于截止平衡状态也要兼顾开始建立振荡时有足够大的电压增益。Q2与R6、R8组成射随器，起隔离作用。振荡器的交流负载实验电阻为R5。R7的作用是为了用频率计（一般输入阻抗为几十Ω）测量振荡器工作频率时不影响电路的正常工作。
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2.本实验电路采用并联谐振型晶体振荡器，如图3-5所示。
P1+12VR92KWL1GNDVCC100k2.2uHR16.8KXT10MHzC3100pR7TP2TP1Q19013C2100pK110R210KR4510C4100pR510KGNDR6580R8580C11000pGND 图3-5 并联型晶体振荡器电路原理图
XT、C2、C3、C4组成振荡回路。R1、R2、W和R4构成Q1的偏置电路，改变W可改变Q1的静态工作点。静态电流的选择既要保证振荡器处于截止平衡状态也要兼顾开始建立振荡时有足够大的电压增益。振荡器的交流负载实验电阻为R5。
三、实验仪器设备与器材
通信电子线路实验箱，数字示波器 四、实验内容与步骤
1．1. 研究晶体三极管静态工作点不同时对振荡器输出幅度和波形的影响： 1）将开关K1和K2均拨至1X档，负载电阻R5暂不接入；P1拨到“on”位置，接通+12V电源，同时电源指示灯亮；调节电位器W和电容C5使振荡器振荡，此时用示波器在TP1观察不失真的正弦电压波形；
2）调节W使Q1静态电流在0.5-4mA之间变化（可用万用表测量R4两端的电压来计算相应的IeQ，至少取4个点），用示波器测量并记下TP1 点的幅度与波形变化情况。
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表3-1 静态工作点对振荡幅度的影响
Ve（V） Vo（V） 2.反馈系数对振荡幅度的影响。
K1、K2分别同时至于1X、2X位置，K3置于开路位置，调节电位器W是输出电压达到最大。计算反馈系数，并用示波器记下振荡幅度与开始起振以及停振时的反馈电容值填入表3-2中。
表3-2 反馈系数对振荡幅度的影响
反馈电容 K1=1X K2=1X K1=2X K2=2X 反馈系数 振荡幅度Vpp 3.负载电阻对振荡幅度的影响。
K1、K2同时至于1X位置，调节电位器W是输出电压达到最大。K3分别置于开路位置10KΩ从而改变负载电阻大小，记下振荡幅度及停振时的负载电阻填入表3-3中。
表3-3 负载电阻对振荡幅度的影响
负载电阻 振荡幅度Vpp K3 空载 K3 10KΩ 4．LC振荡器频率稳定度的研究。
1）选择一合适的稳定工作点电流IeQ，使振荡器正常工作，利用示波器在TP3点和TP2点分别估测振荡器的振荡频率；
2）用示波器重测，比较在TP3点和TP2点测量有何不同；
3）K1、K2同时置于1X处，别将开关K3拨至“OFF”和“ON”档，比较负载电阻R5不接入电路和接入电路两种情况下，输出振幅和波形的变化。用示波器在TP1点观察并记录到表3-4中。
表3-4 负载电阻对振荡频率稳定度的影响
振荡频率 K3=10KΩ K3=?