《高频电路》_正弦波振荡器(1)
正弦波振荡器实验报告(高频电路)
高频电路原理与分析实验报告组员：学号：班级：电子信息工程实验名称：正弦波振荡器指导教师：一．实验目的1.掌握电容三点式LC振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件的功能；2.掌握LC振荡器幅频特性的测量方法；3.熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响；4.了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响，感受晶体振荡器频率稳定度高的特点。
二．实验内容V ，1.用示波器观察LC振荡器和晶体振荡器输出波形，测量振荡器输出电压峰-峰值p p并以频率计测量振荡频率；2.测量LC振荡器的幅频特性；3.测量电源电压变化对振荡器的影响；4.观察并测量静态工作点变化对晶体振荡器工作的影响。
三、实验步骤1、实验准备插装好正弦振荡器与晶体管混频模块，接通实验箱电源，此时模块上电源指示灯和运行指示灯闪亮。
用鼠标点击显示屏，选择“实验项目”中的“高频原理实验”，然后再选择“振荡器实验”中的“LC振荡器实验”，显示屏会显示出LC振荡器原理实验图。
说明：电路图中各可调元件的调整，其方法是：用鼠标点击要调整的原件，模块上对应的指示灯点亮，然后滑动鼠标上的滑轮，即可调整该元件的参数。
利用模块上编码器调整与鼠标调整其效果完全相同。
用编码器调整的方法是：按动编码器，选择要调整的元件，模块上对应的指示灯点亮，然后旋转编码器旋钮，即可调整其参数。
我们建议采用鼠标调整，因为长时间采用编码器调整，可能会造成编码器损坏。
本实验箱中，各模块可调元件的调整，其方法与此完全相同，后面不再说明。
2、LC振荡实验（为防止晶体振荡器对LC振荡器的影响，应使晶振停振，即调2W3使晶振停振。
）（1）西勒振荡电路幅频特性测量用铆孔线将2P2与2P4相连，示波器接2TP5,频率计与2P5相连。
开关2K1拨至“p”（往下拨），此时振荡电路为西勒电路。
调整2W4使输出幅度最大。
（用鼠标点击2W4，且滑动鼠标滑轮来调整。
）调整2W2可调整变容管2D2的直流电压，从而改变变容管的电容，达到改变振荡器的振荡频率，变容官上电压最高时，变容管电容最小，此时输出频率最高。
高频电子线路复习题一答案
高频电子电路第一章(一)填空题1、语音信号的频率范围为，图象信号的频率范围为，音频信号的频率范围为。
（答案：300~3400Hz；0~6MHz；20Hz~20kHz）2、无线电发送设备中常用的高频电路有、、、。
（答案：振荡器、调制电路、高频放大器、高频功率放大器）3、无线电接收设备中常用的高频电路有、、、。
（答案：高频放大器、解调器、混频器；振荡器）4、通信系统的组成：、、、、。
（答案：信号源、发送设备、传输信道、接收设备、终端）5、在接收设备中，检波器的作用是。
（答案：还原调制信号）6、有线通信的传输信道是，无线通信的传输信道是。
（答案：电缆；自由空间）7、调制是用音频信号控制载波的、、。
（答案：振幅；频率；相位）8、无线电波传播速度固定不变，频率越高，波长；频率；波长越长。
（答案：越短；越低）（二）选择题1、下列表达式正确的是。
A）低频信号可直接从天线有效地辐射。
B）低频信号必须转载到高频信号上才能从天线有效地辐射。
C）高频信号及低频信号都不能从天线上有效地辐射。
D）高频信号及低频信号都能从天线上有效地辐射。
（答案：B）2、为了有效地发射电磁波，天线尺寸必须与相比拟。
A）辐射信号的波长。
B）辐射信号的频率。
C）辐射信号的振幅。
D）辐射信号的相位。
（答案：A）3、电视、调频广播和移动通信均属通信。
A）超短波B）短波C）中波D）微波（答案：A）（三）问答题1、画出通信系统的一般模型框图。
2、画出用正弦波进行调幅时已调波的波形。
3、画出用方波进行调幅时已调波的波形。
第二章《高频小信号放大器》（一）填空题1、LC选频网络的作用是。
（答案：从输入信号中选出有用频率的信号抑制干扰的频率的信号）2、LC选频网络的电路形式是。
（答案：串联回路和并联回路）3、在接收机的输入回路中，靠改变进行选台。
（答案：可变电容器电容量）4、单位谐振曲线指。
（答案：任意频率下的回路电流I与谐振时回路电流I0之比）5、LC串联谐振电路Q值下降，单位谐振曲线，回路选择性。
正弦波振荡器原理
正弦波振荡器原理
正弦波振荡器是一种产生正弦波信号的电路或设备，它的工作原理基于反馈回路和谐振现象。
首先，正弦波振荡器通常由放大器和反馈网络组成。
放大器负责提供信号的放大，而反馈网络则将一部分输出信号返回输入端，从而使电路产生振荡。
具体来说，当正弦波振荡器开始工作时，放大器会放大输入信号。
将一部分放大后的信号通过反馈网络返回到放大器的输入端，与输入信号相叠加。
这就形成了一个反馈回路。
在反馈回路中，存在向前传输的放大路径和反馈传输的路径。
放大路径将输入信号进行放大，而反馈路径则将一部分输出信号返回输入端。
在理想情况下，放大路径和反馈路径的增益相等，从而使得回路保持稳定。
当反馈回路的增益满足特定的条件时，回路会产生谐振现象。
也就是说，输入信号和反馈信号在回路中互相加强，形成一个持续不衰减的振荡。
为了保持回路稳定，正弦波振荡器会引入一些稳定元件，如电容和电感。
这些元件能够提供适当的频率选择和谐振调节，以确保输出信号的频率稳定和准确。
总之，正弦波振荡器通过反馈回路和谐振现象来产生稳定的正弦波信号。
合适的放大器、反馈网络和稳定元件的组合能够实
现不同频率范围内的正弦波振荡器。
这在电子通信、信号处理、声音合成等许多应用领域中都有着广泛的应用。
高频电子电路参考答案
第1章 高频小信号谐振放大器给定串联谐振回路的0 1.5MHz f =，0100pF C =，谐振时电阻5R =Ω，试求0Q 和0L 。
又若信号源电压振幅1mV ms U =，求谐振时回路中的电流0I 以及回路上的电感电压振幅Lom U 和电容电压振幅Com U 。
解：（1）串联谐振回路的品质因数为061200112122 1.510100105Q C R ωπ-==≈⨯⨯⨯⨯⨯根据0f =40212221200111.125810(H)113μH (2)100104 1.510L C f ππ--==≈⨯=⨯⨯⨯⨯ （2）谐振时回路中的电流为010.2(mA)5ms U I R === 回路上的电感电压振幅为02121212(mV)Lom ms U Q U ==⨯=回路上的电容电压振幅为02121212(mV)Com ms U Q U =-=-⨯=-在图题所示电路中，信号源频率01MHz f =，信号源电压振幅0.1V ms U =，回路空载Q 值为100，r 是回路损耗电阻。
将1－1端短路，电容C 调至100pF 时回路谐振。
如将1－1端开路后再串接一阻抗x Z （由电阻x R 与电容x C 串联），则回路失谐；C 调至200pF 时重新谐振，这时回路有载Q 值为50。
试求电感L 、未知阻抗x Z 。
图题1.2xZ u解：（1）空载时的电路图如图(a)所示。
(a) 空载时的电路 (b)有载时的电路u u根据0f =42122120112.53310(H)253μH (2)10010410L C f ππ--==≈⨯=⨯⨯⨯ 根据00011L Q C r rωω==有： 6120101115.92()21010010100r C Q ωπ-==≈Ω⨯⨯⨯⨯（2）有载时的电路图如图(b)所示。
空载时，1100pF C C ==时回路谐振，则0f =00100LQ rω==；有载时，2200pF C C ==时回路谐振，则0f =050L xLQ r R ω==+。
高频电子线路-第4章--习题答案
第4章 正弦波振荡器4.1 分析图P4.1所示电路，标明次级数圈的同名端，使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。
[解] (a) 同名端标于二次侧线圈的下端601260.87710Hz 0.877MHz 2π2π3301010010f LC--===⨯=⨯⨯⨯(b) 同名端标于二次侧线的圈下端606120.77710Hz 0.777MHz 2π1401030010f --==⨯=⨯⨯⨯(c) 同名端标于二次侧线圈的下端606120.47610Hz 0.476MHz 2π5601020010f --==⨯=⨯⨯⨯4.2 变压器耦合LC 振荡电路如图P4.2所示，已知360pF C =，280μH L =、50Q =、20μH M =，晶体管的fe 0ϕ=、5oe 210S G -=⨯，略去放大电路输入导纳的影响，试画出振荡器起振时开环小信号等效电路，计算振荡频率，并验证振荡器是否满足振幅起振条件。
[解] 作出振荡器起振时开环Y 参数等效电路如图P4.2(s)所示。
略去晶体管的寄生电容，振荡频率等于0612Hz =0.5MHz 2π2π2801036010f LC--==⨯⨯⨯略去放大电路输入导纳的影响，谐振回路的等效电导为5661121042.7μS 502π0.51028010e oe oe o G G G G S S Q Lρω--=+=+=⨯+=⨯⨯⨯⨯⨯由于三极管的静态工作点电流EQ I 为12100.712330.6mA 3.3k EQV I ⨯⎛⎫-⎪+⎝⎭==Ω所以，三极管的正向传输导纳等于/0.6/260.023S fe m EQ T Y g I U mA mV ≈===因此，放大器的谐振电压增益为o muo eiU g A G U -==而反馈系数为f oU j M M F j L LU ωω-=≈=-这样可求得振荡电路环路增益值为60.023203842.710280meg M T A F G L -====⨯ 由于T >1，故该振荡电路满足振幅起振条件。
第0506章振荡电路与高频电路
2.电路组成
高频输入电路、非线性元件、高频滤波电路。
35
第六章 高频电路
第四节 调频与鉴频
一、调频的基本概念
二、调频电路
三、鉴频电路
36Leabharlann 第六章 高频电路一、调频的基本概念
调频或调相：使高频载 波的频率或相位按照低 频调制信号的规律作相 应的变化。 (a)为调制信号； (b)为高频载波； (c)为调频波。
石英晶体的电特性： 石英晶体的电特性用图(b)所示的等效电路表示。 图中C0是晶片与金属极板之间构成的静电容，L为石 英谐振器的等效电感，C为石英谐振器的等效电容， R为表示晶体振动时因磨擦损耗造成的电阻。
26
第五章 振荡电路
图(c)是石英晶体的电抗－频率特性曲线：
两个谐振频率f1和f2将电抗频率特性分为三个区域： （1）当外加频率 f <f1 时，电路电抗表现为电容性。 （2）当 f1<f <f2 时，晶体相当于一个电感元件。 （3）当外加频率 f >f2 时，电路电抗又表现为电容性。 晶体串联谐振的频率f1为:
自激振荡现象：扩音系统 在使用中有时会发出刺耳的啸 叫声。
3
扩音机 扬声器 话筒
一、正弦波振荡器的基本原理 自激振荡 Xi
+
–
Xd
基本放大 电路A 反馈电路
Xo
Xf F
改成正反馈
Xd = Xi - X f
Ui Uo Ui= Uf Uf
+
只有正反馈电路才能产生 自激振荡。
4
Xi
+
+
Xd
基本放大 电路A
反馈电路
Xo
Xf
F
如果：X f X i , 则去掉 X i , 仍有信号输出。
高频电子线路课件：第一章
2f 0.7 BW0.7
BW0.7 BW0.1
f0 通频带：BW0.7 0.7 Q0
f0 1 1 0.7 1 BW0.7 N ( 0.7 ) Q0 2 1 0.7
BW0.1 0.1 矩形系数：K 0.1 BW0.7 0.7 1 1 N ( 0.1 ) 2 0.1 10 K 0.1 10 10 1 0.1
若 Ig 0 则输出电压相位： arctan
V0 1 归一化谐振曲线：N ( ) 2 V0 m 1
电路参数： 与串联谐振回路完全一样！
f0 通频带： BW0.7 Q0
2
矩形系数：K 0.1 10
2
N ( )
1
2
1 幅频特性
arctan
第一章 高频小信号放大器
一、概述 高频宽带放大器 高频窄带放大器 高频窄带放大器作用：
从所接收的众多电信号中，选出有用信 号并加以放大（或对已调制信号放大），而 对其它无用信号、干扰与噪声进行抑制，以 提高信号的质量和抗干扰能力。
应用：广播、电视、 通信、雷达、测量等 设备中。
主要性能指标： 增益（电压增益、功率增益） 通频带
互感耦合谐振 耦合系数：
电容耦合谐振
耦合系数：
Cm k (C1 Cm )(C2 Cm )
k
M ( L1 M )( L2 M )
Cm为耦合电容
为了简化分析和计算，假设初次级 回路完全一样，即： L L L C1 C2 C Rp1 Rp2 Rp
1 2
Cm C
R Rp
高频电子线路第四版第7章正弦波振荡器
Av
Av 0 1
1
jQL
0
0
arc
tanQ
0
0
图 7.5.4 并联谐振回路的 相频特性
7.6.1 互感耦合振荡器 7.6.2 电感反馈式三端振荡器
(哈特莱振荡器)
7.6.3 电容反馈式三端振荡器 (考毕兹振荡器)
7.6.4 LC三端式振荡器相位平衡条件 的判断准则
放大器与振荡器本质上都是将直流电能转化为交 流电能，不同之处在于：放大器需要外加控制信号而 振荡器不需要。因此，如果将放大器的输出正反回输 入端，以提供控制能量转换的信号，就可能形成振荡 器。
被保留，成为等幅振荡输出信号。（从无到有）
然而，一般初始信号很微弱，很容易被干扰信号淹没，不 能形成一定幅度的输出信号。因此，起振阶段要求
起振条件 A(0 ) F (0 ) 1 （由弱到强）
A (0 ) F (0 ) 2nπ
当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加。 稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，
如果由LC谐振回路通过互感耦合将输出信号送
回输入回路，所形成的是互感耦合振荡器。
由互感耦合同名端定义可判知，反馈网络形成 正反馈，满足相位平衡条件。如果再满足起振条件， 就符合基本原理。射基(集)同名
三极管，LC谐振回路
变压器
如果正反馈网络由LC谐振回路中的电感分压电路将输出信号
送回输入回路，所形成的是电感反馈式三端振荡器。
而对于基频和3次泛音频率来 说，回路呈感性，振荡器不满足相 位平衡条件，不能产生振荡。而对 于7次及其以上的泛音频率，回路 呈容性，但其电容量过大，负载阻 抗过小，以致电压增益下降太多， 不能起振。
图 7.8.5 泛音晶体振荡器 交流等效电路
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6.6.1 6.6.2 6.6.3
互感耦合振荡器 电感反馈式三端振荡器 (哈特莱振荡器) 电容反馈式三端振荡器 (考毕兹振荡器) LC三端式振荡器相位平衡条件 的判断准则
6.6.4
1. 采用互感耦合电路作为反馈网络，即通过变压器互感耦合 将输出信号送回输入回路（形成正反馈），所形成的电路是 互感耦合振荡器。
2.根据LC选频网络接于晶体管电极的不同，分为c极调谐型 （调集）、e极调谐型 （调 发） 和b极调谐振型( 调基)电 路。 3. 判断是否满足相位条件：瞬时极性法（正反馈） N1、N2各有一端交流接地，则其它两端的相位关系： 若为同名端，则相位相同，若互为异名端，则相位相反。对 于有抽头的绕组（绕组有一端接地），其中间抽头的相位与 不接地的绕组端相位相同。
Vf
反馈网络F
反馈振荡电路必须在一个外加信号激励下，电路才能正常振荡，这显 然不符合实际要求，那么在没有外加信号的条件下，电路是否能起振？
Vi
放大电路AV
选频网络
V0
Vf
反馈网络F
振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？
《高频电路》 第６章
Vi Vf
放大电路AV
选频网络
V0
旁路电容：直流偏置下的放大管将有一个电极交流接地，则该极上接的 电容为旁路电容。 耦合电容：在电源或负载的接入端，为避免直流电位受到破坏，则该处 串接的电容可判为耦合电容。 另外，从电容标的数值来判断，由于振荡电容相对为小电容，因而那些 大电容一般可视为旁路、耦合或去耦电容。
《高频电路》 第６章
三、求反馈系数的方法
V0 P
反馈特性 放大特性
0
Vf=Vi
《高频电路》 第６章
V0
反馈特性
P
Vi
Vf
放大电路AV
选频网络
V0
V03 V02 V01 0 Vi
1
放大特性
反馈网络F
Vf1
Vf2
Vf=Vi
1）在OP段曲线②位于曲线①的上方，表示 A ，即AF>1，满足振幅 F 起振条件。 电源接通的瞬间，设扰动电压中频率为f0的分量电压大小为Vi作为激 励信号，由放大特性可得输出V01，在该电压作用下，由反馈特性又得反 馈量Vf1，而Vf1又作为放大器的输入从而重复上述过程，这样放大与反馈 不断相互激励，V0与Vf（=Vi）不断增大，这一起振过程直到两曲线的交 点P为止，起振到平衡的过程相当短暂，因而可认为一旦接通电源，振荡 即可建立起来。 2）两曲线的交点P，即 A
《高频电路》 第６章
1）振幅稳定条件
A Vom
Vo m Vo mQ
稳定的平衡
0
不稳定的平衡
即表明：在平衡点附近，放大器增益随信 号振幅的变化特性具有负斜率。
实际中，由于工作于大信号状态下的 非线性有源器件正好具有这种特性，自然
具有稳定幅度的功能。
2）相位稳定条件
z w 0
《高频电路》 第６章
过程中一直在释放存储的能量。
b. R 2 L C , 无振荡
i
0
方程： i
V L
e
t
t
t
《高频电路》 第６章
c. 0 R 2
L C
, 衰减振荡
V wL e
t
方程： i
sin wt
但实质LC回路中有损耗，故转换过程 中，一部分能量被损耗电阻所消耗，因而产 生的是衰减振荡，若无能量补充，振荡会衰 减至0，即停止。
6.5.1
6.5.2
振荡器的平衡条件
振荡器平衡状态和稳定条件
振荡器要同时满足起振条件和平衡条件，则要求AF必须具有非线 性特性，即随着振荡电压增大，AF将由大于1减到等于1。 在实际电路中，反馈网络通常由无源线性元件组成（如LC、RC网 络等），其电压反馈系数F为常数，因而要求放大器具有非线性的电压 放大倍数。 环路由起振到平衡的非线性过程可用下图说明。
四、结论
1、LC回路自由振荡是产生等幅振荡的根据 ——内因 2、采用能量补充的方法抵消或补偿回路损耗，维持等幅振 荡 ——外因
《高频电路》 第６章
VCC Rb1
2 1
+
C
L1
L2 vf
-
CB Rb2 Re Ce
+
vs -
1、K接点“1”，则vs经耦合电容CB加到三极管的基极。（谐振放大器） 1） vs正半周时，T导电，ic给C充电 2） vs负半周时，T截止，C通过L放电 3） vs作用下，LC回路获能量产生振荡 注：T 每导通一次，则LC回路可维持等幅振荡，回路的谐频必须调谐在vs 的频率上，才能使回路获得能量补充的时间与回路的振荡“合拍”
d . R 0 , 等幅振荡
若LC回路无损耗，则电磁之间转换就形成等幅振荡。
e . R 0 , 增幅振荡
《高频电路》 第６章
三、等幅振荡的措施与条件
1、措施
1）采用“负电阻”来抵消回路损耗R的“正电阻”。 方法：a. 引入负电阻，如隧道二极管， ——负阻振荡器 b. 引入正反馈
c. 利用有源器件本身的负阻特性。
二、电磁振荡
由于大多数振荡器都是利用LC回路来产生振荡的，因此应首先研究 LC回路中如何可以产生振荡，作为研究振荡器工作原理的预备知识。 所谓“谐振”，就能量关系而言，是指： 回路中储存的能量是不变的，只是在电感与电 容之间相互转换；外加电动势只提供回路电阻 所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡。
《高频电路》 第６章
4、振荡器的用途
1）信息传输系统的各种发射机中；
2）在超外差式的各种接收机中； 3）电子测试仪器中；
如：高频信号发生器、音频信号发生器、Q表、数字式测量仪表等。 4）工业方面 如：高频加热设备、超声波焊接、感应加热、介质加热。
《高频电路》 第６章
一、机械振荡
位能与动能之间的相互转换。 运动中不受阻力-----等幅振荡 运动中受阻力-----衰减振荡
1）开关 S 打到 1端， C 充电，电场能量
wC
1 2
CV C
2
2）开关 S 打到 2 端，电路振荡
电能→磁能
磁能→电能
C
L
C
L
i
R
a. R 2 L C
方程： i V L
2
R
0
t
, 无振荡
sh ( w0 t )
2
t
w0
e
2
2
可见，i没有出现振荡，说明电容在器
《高频电路》 第６章
1.自激振荡：指没有外加信号的作用下，电路能自动产生交流信号的
一种现象。不需外界激励就能自动地将直流电能转换为交流电能的电 路，就是自激振荡电路。
2.振荡器的分类
正弦波振荡器 波形 非正弦波振荡器 RC振荡器
RC桥式 RC移相 变压器反馈式振荡器 反馈式振荡器 反馈型LC振荡器
2）从外界能源取得一定能量，在适当条件下补偿回路损耗。在实际电 路中，将放大器的输出信号，经正反馈电路到输入端进行能量补充， 从而产生等幅持续振荡。 ——反馈振荡器
2、条件
1）含有两个（或两个以上）储能元件。 2）一个能量来源。 3）一个控制设备（由电子管、晶体管、IC等）和正反馈电路实现。
《高频电路》 第６章
三点式振荡器 ：从LC振荡回路引出三个端点分别和晶体管三个电极相连接
① 采用电容分压式反馈网络的电路——电容三点式，又称考皮兹振荡器。 ② 采用电感分压式反馈网络的电路——电感三点式，又称哈托莱振荡器。
一、相位条件的判断 方法一：判断是否满足相位条件：瞬时极性法（正反馈） a. 若电感（电容）的中间抽头交流接地，则首端与尾端的相 位相反； b. 若电感（电容）的首端或尾端交流接地，则电感（电容） 其它两个端点的相位相同。 方法二：射同基反或源同栅反的判别法则 X3 与射极（源极）相接的电抗为同性 X1 电抗，而与基极（栅极）极和集电极 X2 （漏极）相接的电抗为异性电抗。 用方法二来判断振荡电路的类型，就要画等效电路。
《高频电路》 第６章
VCC Rb1
2 1
+ C L1 L2 vf
-
CB Rb2 Re
+
vs -
Ce
2、K接点“2”，使vf= vs ，通过Cb加到T的基极，使放大器自身输出电压取 代 vs，由于要求vf=vs,且同相，则此反馈为正反馈。（反馈放大器）
《高频电路》 第６章
由以上分析可知， 振荡电路具备四大环节：
振荡器
产生机理
负阻式振荡器 低频振荡器 从频率上分
三点式 石英晶体振荡器
电容三点式
电感三点式
高频振荡器
微波振荡器
3、振荡器和放大器的异同
共性：都是能量转换器，都将晶体管集电板直流电源供给能量转换成
交流能量输出。 异性：放大器需外来输入信号激励源 —— 他激振荡器；
振荡器所需电压取自输出电压的一部分 —— 自激振荡器。
放大电路
4）非线性稳幅环节：从AF >1回到AF =1，实现稳幅振荡。
《高频电路》 第６章
反馈振荡器的三大条件为： A 1）振荡从弱到强建立起来的起振条件： F 1
A 2）维持等幅持续振荡的平衡条件： F 1
3）保证得到稳定的稳定条件
1
Vi
2
+
放大电路AV
选频网络
V0
vs -
1） 判断 V f 和 V o 共射极：接在 电抗元件两端电压为 b 、 e 之间的电抗元件两端的 V o；共基极：接在 电压为 V f ，而接在 c 、 e 之间的 电压为 V f ，
e 、 b 之间的电抗元件两端的
而接在 c 、 b 之间的电抗元件两端电
反馈网络F