振蕩電路設計與焊接實驗

1、振蕩電路設計與焊接實驗實驗目的：進一步學習掌握正弦波振蕩電路的相關理論。掌握電容三點式LC振蕩電路的基本原理，熟悉其電路中各元件的功能；熟悉 靜態(tài)工作點、耦合電容、反饋系數、等效Q值對振蕩器振蕩幅度和頻率的影響。進一步熟悉焊接元件的操作和調試。實驗指標：1、振蕩頻率至少達到20M。2、頻率可調范圍大于2M。3、輸出諧波失真小于5%。基本原理：LC振蕩器實質上是滿足振蕩條件的正反饋放大器。LC振蕩器是指振蕩回路 是由LC元件組成的。從交流等效電路可知：由LC振蕩回路引出三個端子，分別 接晶體管的三個電極，而構成反饋式自激振蕩器，因而又稱為三點式振蕩器。如 果反饋電壓取自分壓電感，則稱為電感反饋匚

2、。振蕩器或電感三點式振蕩器；如 果反饋電壓取自分壓電容，則稱為電容反饋匚。振蕩器或電容三點式振蕩器。在幾種基本高頻振蕩回路中，電容反饋匚。振蕩器具有較好的振蕩波形和穩(wěn) 定度，電路形式簡單，適于在較高的頻段工作，尤其是以晶體管極間分布電容構 成反饋支路時其振蕩頻率可高達幾百MHz1GHz。普通電容三點式振蕩器的振蕩頻率不僅與諧振回路的LC元件的值有關，而 且還與晶體管的輸入電容以及輸出電容co有關。當工作環(huán)境改變或更換管子 時，振蕩頻率及其穩(wěn)定性就要受到影響。為減小C.、C的影響，提高振蕩器的 頻率穩(wěn)定度，提出了改進型電容三點式振蕩電路串聯改進型克拉潑電路、并 聯改進型西勒電路。圈土1克拉潑振蕩

3、電路圖西勤振蕩電路本實驗以西勒振蕩電路為基礎設計振蕩器。并聯改進型電容三點式振蕩電路一一西勒電路回路諧振頻率0為 其中，回路總電容y為選 C1 C，C2 C 時 頻率穩(wěn)定度。C 廣 C + -!L1r 11 C1 + C C 2 + C C 3C = C + C3，這就使0值幾乎與C。和C無關，提高了折合到晶體管輸出端的諧振電阻R，是其中接入系數n和C無關，當改變C時，n、L、Q都是常數，則R，僅隨 一次方增長，易于起振，振蕩幅度增加，使在波段范圍內幅度比較平穩(wěn)，頻率覆 蓋系數較大，可達1.61.8。另外，西勒電路頻率穩(wěn)定性好，振蕩頻率可以較高。本實驗所設計電路圖如下:12V、2.2uH25p

4、F Key=Z-LC11 T 10nF0 _L該電路由兩部分組成：西勒振蕩電路和射極跟隨器。晶體管的基極接了一個 10nF電容到地，因此晶體管構成共基極組態(tài)的放大電路。其中電阻R10，R5, R4是基極的直流偏置電阻，電阻R5決定晶體管的集電極電壓，電阻R1決定晶 體管的射極靜態(tài)的直流電流Ie通常Ie越大，晶體管放大電路的放大倍數也越 大，因此振蕩幅度相應的增大，起振時間縮短，但同時諧波失真也會相應的增大。 Ie過小，放大倍數不夠，不滿足A F 1的起振條件，電路無法起振。Ie過大， 放大倍數過大，電路工作在飽和區(qū)，也無法正常振蕩，因此通常選取Ie在1-4mA 之間。反饋系數等于F=C1/C2

5、。振蕩電路在起始振蕩階段，由于此時振蕩幅度較小，晶體管工作在甲類工作 狀態(tài)，隨著振蕩幅度的增加，晶體管逐漸過渡到乙類或者丙類工作狀態(tài)，進入大 信號非線性工作狀態(tài)，晶體管不是全周期導通，電路的放大倍數會逐漸下降， 從而滿足A F=1，實現穩(wěn)幅振蕩。改變可變電容CV2,可改變振蕩頻率。振蕩信號從第一級晶體管的射極引出， 接到射極跟隨器上，再接上負載。實驗仿真：有射極跟隨器時:-LC22.2uH20虬 Key=Y-LC11TlOnF40_LVCC12V6叫 R5 13XSC n Tektrp1EH EH EH 護口 , Q 悄T 1lilt 1 _u所接負載為50。頻率震蕩范圍為15.1MHz23.

6、0MHz，峰峰值250mV，振蕩頻率為20MHz時波形如下:保持可變電容不變同時改變負載，得出以下結果:負載 R6=100。時，f=20MHz,Vopp=283mV負載 R6=80。時，f=20MHz,Vopp=277mV負載 R6=60。時，f=20MHz,Vopp=264mV負載 R6=40。時，f=20MHz,Vopp=247mV負載 R6=20。時，f=20MHz,Vopp=189mV負載R6=14。時，f=20MHz,開始出現負峰切割失真。負載R6 1,則無法起振。而達到起振條件后，隨著負載增大，A也隨之增 大，故輸出峰峰值增大。無射極跟隨器時：接50。負載已無法起振，加大負載到20

7、0。，數據如下：振蕩頻率范圍為15.2MHz22.9MHz，峰峰值為100mV112Mv。振蕩頻率為20MHz時波形如下：當負載R6V120。時，振蕩器無法起振。從有無射極跟隨器的對比可以看出，有射極跟隨器后振蕩器能帶動小至20 。的電阻，而沒有射極跟隨器時只能帶動大于120。的電阻才能起振，可以見得 射極跟隨器很顯著地加強了振蕩電路的帶負載能力。實際所焊電路：(1)有射極跟隨器時，接負載50。:頻率范圍14.8122.52MHz峰峰值：180292mV諧波失真：f=20MHz，0.9%；f=22MHz，4%；改變負載：f=20MHz，R6=30。,Vopp=212 mVf=20MHz，R6=20。,Vopp=162 mVf=20MHz，R6=10。,Vopp=138 mV(2)無射極跟隨器時，接負載50Q :頻率范圍14.6822.57MHz峰峰值：160276mV諧波失真：f=20MHz，1.2%；f=22MHz，0.95%；改變負載：f=20MHz，R6=30Q ,Vopp=186 mVf=20MHz，R6=20Q ,Vopp=138mV，波形不穩(wěn) f=20MHz，R6=10Q，無法起振。與仿真結論基