实验2 正弦波振荡器(LC振
【江苏】中职电子线路(主编陈其纯 高教版)学案：6.2 正弦波振荡器02
课题：LC 振荡器【学习目标】1、理解LC 正弦波振荡器的工作原理。
2、熟练掌握LC 正弦波振荡器（变压器反馈式、电感三点式和电容三点式）产生自激振荡的判别方法。
【自主梳理】1、电路如题1图所示，下列说法正确的是（ ）A ．不满足相位平衡条件，不能振荡B ．不满足振幅平衡条件，不能振荡C ．能够震荡D ．该电路不是振荡器，不能用振荡平衡条件来判别2．电路如题2图所示，下列说法正确的是（ ）A ．不满足相位平衡条件，不能振荡B ．不满足振幅平衡条件，不能振荡C ．能够振荡D ．该电路不是振荡器，不能用振荡平衡条件来判别题2图题1图3．电路如题3图所示，以下说法正确的是（ ）A ．电路不满足振幅平衡条件，故不能自激振荡B ．电路不满足相位平衡条件，故不能自激振荡C ．电路不满足振幅及相位平衡条件，故不能自激振荡D ．电路满足相位平衡条件，且结构合理，故有可能自激振荡cc题3图【课堂探究】一、变压器耦合式LC振荡器电路特点：_______________________________________________________________ 1．共发射极变压器耦合LC振荡器(1)电路结构如图6.2.6(a)所示。
图中V为___________，电阻R1、R2、R3为__________工作点偏置电路，C1、C2为__________，LC并联回路为__________，L3-4为__________，L7-8为振荡信号输出端，电位器R P和电容C1组成__________控制电路。
(2)写出图6.2.7电路工作原理。
图6.2.7 共基极变压器耦合振荡电路2．共基极变压器耦合LC振荡器(1)电路结构如图6.2.7(a)所示。
图中V为__________，电阻R1、R2、R3为__________稳定工作点偏置电路，C1为基极旁路电容，C2为隔直耦合电容，L2为__________，L与C串联组成选频振荡电路。
正弦波振荡器(LC振荡器和晶体振荡器)实验
正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器）实验一、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；通过实验进一步了解调幅的工作原理。
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、实验仪器1.100M 示波器 一台2.高频信号源 一台3.高频电子实验箱 一套三、实验电路原理1.基本原理振荡器是指在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定波形的交变振荡能量的装置。
正弦波振荡器在电子技术领域中有着广泛的应用。
在信息传输系统的各种发射机中，就是把主振器（振荡器）所产生的载波，经过放大、调制而把信息发射出去的。
在超外差式的各种接收机中，是由振荡器产生一个本地振荡信号，送入混频器，才能将高频信号变成中频信号。
振荡器的种类很多。
从所采用的分析方法和振荡器的特性来看，可以把振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。
此实验只讨论反馈式振荡器。
根据振荡器所产生的波形，又可以把振荡器分为正弦波振荡器与非正弦波振荡器。
此实验只介绍正弦波振荡器。
常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。
按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC 振荡器、RC 振荡器和晶体振荡器等类型。
（1）反馈型正弦波自激振荡器基本工作原理以互感反馈振荡器为例，分析反馈型正弦波自激振荡器的基本原理，其原理电路如图2-1所示。
b V bE cE -1L 2L f V bV '+-图 2-1反馈型正弦波自激振荡器原理电路当开关K 接“1”时，信号源b V 加到晶体管输入端，构成一个调谐放大器电路，集电极回路得到了一个放大了的信号F V 。
当开关K 接“2”时，信号源b V 不加入晶体管，输入晶体管是F V 的一部分b V '。
正弦波振荡器
正弦波振荡器振荡器——就是自动地将直流能量转换为具有一定波形参数的交流振荡信号的装臵。
和放大器一样也是能量转换器。
它与放大器的区别在于，不需要外加信号的激励，其输出信号的频率，幅度和波形仅仅由电路本身的参数决定。
应用范围：在发射机、接收机、测量仪器（信号发生器）、计算机、医疗、仪器乃至电子手表等许多方面振荡器都有着广泛的应用。
主要技术指标：1.振荡频率f及频率范围2.频率稳定度:调频广播和电视发射机要求:10-5~10-7左右标准信号源:10-6~10-12要实现与火星通讯:10-11要为金星定位:10-123.振荡的幅度和稳定度一、反馈式振荡器的工作原理1.反馈振荡器的组成反馈振荡器由放大器和反馈网络两大部分组成。
反馈型振荡器的原理框图如图4-1所示。
由图可见, 反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路, 放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载, 是一调谐放大器, 反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。
自激振荡：没有外加输入信号,但输出端有一定幅度的电压.oU输出，即实现了自激振荡。
自激振荡只可在某一频率上产生，不能在其它频率上产生。
当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大→反馈→放大→反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。
随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。
2. 反馈式正弦振荡器分类LC 振荡器 RC 振荡器 石英晶体振荡器 3. 平衡和起振条件 （1）平衡条件平衡状态——反馈电压.f U 等于.i U 时，振荡器能维持等幅振荡，且有稳定的电压输出，称此时电路达到平衡状态看电路可知：电压放大系数...io U A U =反馈系数：..f .oU F U =达到平衡状态时：..f i U U =则平衡条件为：......f f ....i i1o o o o U U U UAF U U U U ∙∙＝＝＝而根据数学中复数分析：..A F A F ϕϕ∠+＝AF 可得出振幅平衡条件为：AF =1相位平衡条件为：A F A F ϕϕϕϕ∠++＝＝+ 2(0123.......)n n π=、、、 （2）起振条件——为了振荡器振荡起来必需满足的条件由振荡的建立过程可知，为了使振荡器能够起振，起振之初反馈电压U f 与输入电压Ui 在相位上应同相（即为正反馈）；在幅值上应要求U f ＞U i ， 即：振幅起振条件：AF >1相位起振条件：A F A F ϕϕϕϕ∠++＝＝+ 2(0123.......)n n π=、、、4. 主要性能指标（1）振荡器的平衡稳定条件平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡，振荡器工作时要处于稳定平衡状态。
LC正弦波振荡器虚拟实验报告_SEUradio
f0
1 2 π LC 以及实验数据可得，C2 减小，谐振频率增大。
（2）由理论式 A=L1/L2 以及实验数据可得，L1 增大，放大器的电压增益 A 增大，振荡 频率减小。 （3）三次实验放大器输入输出端信号的相位差分别为 179.12，178.76，178.46，满足正反 馈要求。
3、影响电容、电感三点式振荡频率的主要因素是什么？ 答：影响电容、电感三点式振荡频率的主要因素为回路电容、回路电感的大小。
相位 差 179.12 178.75 178.46
谐振频率 f0 测量值 (kHz) 5.132 7.198 10.917 理论值 (kHz) 4.983 7.047 10.983
（5mH,100uH,200nF） （5mH,100uH,100nF） （2m昕
思考和分析
1、根据电容三点式振荡电路的测量数据表格，回答：
（1）分析电感值L1改变对谐振频率有何影响？ （2）分析电容值C2改变对放大器的电压增益和振荡频率有何影响？ （3）放大器输入输出端信号的相位差为多少，是否满足正反馈要求？ 答： （1） 由理论式
f0
1 2 π LC
=
1 C1C2 及实验数据可得 L1 减小， 谐振频率增大。 2 π L C1 C2
（2）由理论式 A=C2/C1 以及实验数据可得，C2 增大，放大器的电压增益 A 增大，振荡频 率减小 （3）三次实验放大器输入输出端信号的相位差分别为 164.176、168.75、169.57，在误差 范围内满足正反馈要求。由实验示波器所示波形可见波形稳定。
2、根据电感三点式振荡电路的测量数据表格，回答： （1）分析电容值C2改变对谐振频率有何影响？ （2）分析电感值L1改变对放大器的电压增益和振荡频率有何影响？ （3）放大器输入输出端信号的相位差为多少，是否满足正反馈要求？ 答： （1）由理论式
LC正弦波振荡电路详解
LC正弦波振荡电路详解LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的，只是选频网络采用LC电路。
在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。
由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。
一、LC谐振回路的频率特性LC正弦波振荡电路中的选频网络采用LC并联网络，如图所示。
图(a)为理想电路，无损耗，谐振频率为（推导过程如下）公式推导过程：电路导纳为令式中虚部为零，就可求出谐振角频率式中Q为品质因数当Q>>1时，，所以谐振频率将上式代入，得出当f=f0时，电抗当Q>>1时，，代入，整理可得在信号频率较低时，电容的容抗()很大，网络呈感性；在信号频率较高时，电感的感抗()很大，网络呈容性；只有当f=f0时，网络才呈纯阻性，且阻抗最大。
这时电路产生电流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。
实际的LC并联网络总是有损耗的，各种损耗等效成电阻R，如图(b)所示。
电路的导纳为回路的品质因数（推导过程如下）公式推导过程：电路导纳为令式中虚部为零，就可求出谐振角频率式中Q为品质因数当Q>>1时，，所以谐振频率将上式代入，得出当f=f0时，电抗当Q>>1时，，代入，整理可得上式表明，选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数值愈大，品质因数愈大，将使得选频特性愈好。
当f=f0时，电抗（推导过程如下）公式推导过程：电路导纳为令式中虚部为零，就可求出谐振角频率式中Q为品质因数当Q>>1时，，所以谐振频率将上式代入，得出当f=f0时，电抗当Q>>1时，，代入，整理可得0o根据式，可得适用于频率从零到无穷大时LC并联网络电抗的表达式Z=1/Y，其频率特性如下图所示。
实验2 正弦波振荡器(LC振荡器和晶体振荡器)
实验2 正弦波振荡器（LC振荡器和晶体振荡器）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，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LC振荡器和晶体振荡器模块，接通实验箱电源，按下模块上电源开关，此时模块上电源指示灯点亮。
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，即将3W03顺时针调到底。
）（1）西勒振荡电路幅频特性的测量3K01拨至LC振荡器，示波器接3TP02，频率计接振荡器输出口3P02。
调整电位器3W02，使输出最大。
开关3K05拨至“P”，此时振荡电路为西勒电路。
四位拨动开关3SW01分别控制3C06（10P）、3C07（50P）、3C08（100P）、3C09（200P）是否接入电路，开关往上拨为接通，往下拨为断开。
四个开关接通的不同组合，可以控制电容的变化。
例如开关“1”、“2”往上拨，其接入电路的电容为10P+50P=60P。
按照表2-1电容的变化测出与电容相对应的振荡频率和输出电压（峰-峰值V P-P），并将测量结果记于表中。
表2-1根据所测数据，分析振荡频率与电容变化有何关系，输出幅度与振荡频率有何关系，并画出振荡频率与输出幅度的关系曲线。
注：如果在开关转换过程中使振荡器停振无输出，可调整3W01，使之恢复振荡。
（2）克拉泼振荡电路幅频特性的测量将开关3K05拨至“S”，振荡电路转换为克拉泼电路。
按照上述（1）的方法，测出振荡频率和输出电压，并将测量结果记于表2-1中。
LC正弦波振荡器仿真实验
LC 正弦波振荡（虚拟实验）
1、 电容三点式
（1）121100,400,10C nF C nF L mH ===
示波器
频谱仪
（2）121100,400,5C nF C nF L mH ===
示波器
频谱仪
（3）121100,1,5C nF C F L mH μ===
示波器
频谱仪
实验数据与理论值间的差异分析： 答：
增益与谐振频率基本与理论值相符，谐振频率误差相对较大。
误差主要来源于读数误差。
2、 电感三点式
（1）1225,100,200L mH L H C nF μ===
示波器
频谱仪
（2）1225,100,100L mH L H C nF μ===
示波器
频谱仪
（3）1222,100,100L mH L H C nF μ===
示波器
频谱仪
实验数据与理论值间的差异分析：
答：
增益，谐振频率基本与理论值相符，误差主要来源于读数误差。
思考和分析
1、
答：
1、电感L1越小，谐振频率越大；
2、电容C2越大，谐振频率越小；
3、相位差是180度，反馈回路也有180度相移，满足正反馈条件
2、
答：
1、电容C2越小，谐振频率越大；
2、电感L1越大，谐振频率越小；
3、相差是180度，反馈回路也有180度相移，满足正反馈条件。
3、影响电容、电感三点式振荡频率的主要因素是什么？
答：
主要因素是电感和电容的取值大小。
LC正弦波振荡器设计
前言“高频电子线路”是电子、信息、通信类等专业的一门专业基础课，主要研究通信系统中发送设备和接收设备的各种高频单元电路的基本组成、功能和原理。
该课程是一门工程性和实践性很强的课程，除掌握教材所提供的必要基础知识外，还必须通过实践环节提高应用能力（如LC正弦波振荡器的设计与调试和仪器使用等）。
对于本课程，学生应注重基本概念、基本原理、基本分析方法和应用，要求达到：（1）明确高频电子线路的研究对象和典型应用；（2）理解与熟悉高频电路中各单元电路的组成、工作原理及分析方法；（3）能正确使用仪器对单元电路或组合电路进行调试、测试和检修；（4）掌握小型高频整机电路的一般设计方法。
LC正弦波振荡器的设计与调试方法是每个学生都应该掌握的，因为科学技术的发展，振荡器已经与人们的生活息息相关。
振荡器的出现给人类带来了远程通讯。
石英振荡器的出现带来了数字电信号的实现，电子技术和人类的生活息息相关。
一个性能更加优良的振荡器的问世，那么，他的发展前景是解决无线通信的通信质量、计算机速度、网络速度等现实问题以外，还要向噪声低，频率高，不受外界环境变化的影响提高性价比来为人类服务。
目录绪论课程设计的意义 (4)第一章设计任务书 (4)一. 设计目的 (4)二. 设计要求和步骤 (4)三.方案设计及选择 (4)1.振荡器的选择 (4)2.信号输出波形的仿真选择 (4)第二章单元电路设计与参数计算 (5)一. LC三点式振荡组成原理图 (5)二．起振条件 (5)三．频率稳定度 (5)四. LC振荡模块设计 (7)第三章总原理图及元器件清单 (12)一．总原理图 (12)二. 元件清单 (14)第四章调试步骤 (16)一. 按设计电路安装元器件 (16)二. 测试点选择 (16)三. 调试 (17)四. 实验结果与分析 (17)五. 频率稳定度 (18)第五章供参考选择的元器件 (18)第六章设计心得和体会 (18)第七章参考文献 (19)绪论课程设计的意义联系课堂所学知识，增强查阅、收集、整理、吸收消化资料的能力，为毕业设计做准备。
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实验2 正弦波振荡器（LC振荡器和晶体振荡器）
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
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，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LC振荡器和晶体振荡器模块，接通实验箱电源，按下模块上电源开关，此时模块上电源指示灯点亮。
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，即将3W03顺时针调到底。
）
（1）西勒振荡电路幅频特性的测量
3K01拨至LC振荡器，示波器接3TP02，频率计接振荡器输出口3P02。
调整电位器3W02，使输出最大。
开关3K05拨至“P”，此时振荡电路为西勒电路。
四位拨动开关3SW01分别控制3C06（10P）、3C07（50P）、3C08（100P）、3C09（200P）是否接入电路，开关往上拨为接通，往下拨为断开。
四个开关接通的不同组合，可以控制电容的变化。
例如开关“1”、“2”往上拨，其接入电路的电容为10P+50P=60P。
按照表2-1电容的变化测出与电容相对应的振荡频率和输出电压（峰-峰值V P-P），并将测量结果记于表中。
表2-1
根据所测数据，分析振荡频率与电容变化有何关系，输出幅度与振荡频率有何关系，并
画出振荡频率与输出幅度的关系曲线。
注：如果在开关转换过程中使振荡器停振无输出，可调整3W01，使之恢复振荡。
（2）克拉泼振荡电路幅频特性的测量
将开关3K05拨至“S”，振荡电路转换为克拉泼电路。
按照上述（1）的方法，测出振荡频率和输出电压，并将测量结果记于表2-1中。
根据所测数据，分析振荡频率与电容变化有何关系，输出幅度与振荡频率有何关系，并画出振荡频率与输出幅度的关系曲线。
（3）测量电源电压变化对振荡器频率的影响
分别将开关3K05打至（S）和（P）位置，改变电源电压E C，测出不同E C下的振荡频率。
并将测量结果记于表2-2中。
其方法是：频率计接振荡器输出3P01，调整电位器3W02使输出最大，用示波器监测，测好后去掉。
选定回路电容为100P。
即3SW01“3”往上拨。
用三用表直流电压档测3TP01测量点电压，按照表2-2给出的电压值Ec，调整3W01电位器，分别测出与电压相对应的频率。
表中△f为改变Ec时振荡频率的偏移，假定Ec=10.5V时,△f=0，则△f=f-f10.5V。
根据所测数据，分析电源电压变化，对振荡频率有何影响。
3.晶体振荡器实验
（1）3K01拨至“晶体振荡器”，将示波器探头接到3TP02端，观察晶体振荡器波形，如果没有波形，应调整3W03电位器。
然后用频率计测量其输出端频率，看是否与晶体频率一致。
（2）示波器接3TP02端，频率计接3P02输出铆孔，调节3W03以改变晶体管静态工作点，观察振荡波形及振荡频率有无变化。
4.实验报告要求
（1）根据测试数据，分别绘制西勒振荡器，克拉泼振荡器的幅频特性曲线，并进行分
析比较；
（2）根据测试数据，计算频率稳定度，分别绘制克拉泼振荡器、西勒振荡器的
曲线；
（3）根据实验，分析静态工作点对晶体振荡器工作的影响；
（4）总结由本实验所获得的体会。
（1）（2）
随着电容的增大，两电路频率与输出电压均降低
（3）
静态工作点的改变会引起电流的改变，使振荡器的放大器环节倍数改变，影响输出度，可能会造成输出波形失真或者振荡器停振。
（4）这次实验，学习了正弦波振荡电路的频率，输出电压随频率变化的关系，电源电压对频率的影响。
使用和调节了示波器，锻炼了动手能力和实际操作能力。