高频振荡器实验石英晶体振荡器
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 '。
3、高频实验 思考题
高频实验实验一 小信号调谐放大器90139013R71kR24.7kR18.2kC1470p R320kR 610kTC1R5510ΩR4100ΩC50.01C30.01C40.01R104.7ΩR820KR121KC80.01W110KR111KTC2220pR13510ΩC100.01C60.01R9100ΩC110.01C12470pR141kC70.01Ui＋－AC20.01K1BC12VUo＋－T1T2小信号调谐放大电路原理图1．如何判断并联谐振回路处于谐振状态？ 答：判断方法有两种：1、用高频毫伏表观测Uo ，当Uo 得最大值时，并联谐振回路处于谐振状态；2、用示波器监测Uo ，当波形最大不失真时，并联谐振回路处于谐振状态。
2．引起放大器自激的主要因素有哪些？答：主要因素：负载电阻、振荡回路连接时的接入系数、静态工作点、内反馈大小。
3．小信号谐振放大器的增益A U 与输入信号U i 的大小有无关系？如何提高谐振放放大器的稳定电压增益？答：与Ui 大小无关。
因为A Uo =-p1p2y fe /g= -p1p2y fe /(P 12g oe +(P 22g ie +g)，要提高稳定电压增益，应增大P1、P2减小g oe 、 g ie 、g 应增大C 。
4、为什么说提高电压放大倍数A VO 时，通频带BW 会减小？可采取哪些措施提高放大倍数Avo ？实验结果如何？ 答：因为TfeU G Y P P A 21=，要提高A V ，则可适当增加接入系数，但因为接入系数过大导致GT 增加，由TG f BW 07.0=可知，GT 增大，BW0.7减小，即带宽BW 减小。
5、在调谐谐振回路时，对放大器的输入信号有何要求？如果输入信号过大会出现什么现象？ 答：由TfeU G Y P P A 21=知A V 与输入信号大小无关。
但由于UO 的增大将可能超出小信号放大器的线形动态范围。
引起信号失真，也会通过外部寄生耦合导致放大器工作不稳定。
《高频电子线路》晶体振荡器与压控振荡器实验
《高频电子线路》晶体振荡器与压控振荡器实验一、实验目的1、掌握晶体振荡器与压控振荡器的基本工作原理。
2、比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。
二、实验内容1、熟悉振荡器模块各元件及其作用。
2、分析与比较LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度。
3、改变变容二极管的偏置电压，观察振荡器输出频率的变化。
三、实验仪器1、模块3 1块2、频率计模块1块3、双踪示波器1台4、万用表1块四、基本原理1、晶体振荡器：将开关S2拨为“00”，S1拨为“10”，由N1、C3、C10、C11、晶体CRY1与C4构成晶体振荡器（皮尔斯振荡电路），在振荡频率上晶体等效为电感。
2、LC压控振荡器（VCO）：将S2拨为“10”或“01”，S1拨为“01”，则变容二极管D1、D2并联在电感L1两端。
当调节电位器W2时，D1、D2两端的反向偏压随之改变，从而改变了D1和D2的结电容C j，也就改变了振荡电路的等效电感，使振荡频率发生变化。
3、晶体压控振荡器：开关S2拨为“10”或“01”，S1拨为“10”，就构成了晶体压控振荡器。
图6-1 正弦波振荡器（4.5MHz）五、实验步骤1、（选做）温度对两种振荡器谐振频率的影响。
1）将电路设置为LC振荡器（S1设为“01”），在室温下记下振荡频率。
（频率计接于P1处。
）2）将加热的电烙铁靠近振荡管N1，每隔1分钟记下频率的变化值。
3）开关S1交替设为“01”（LC振荡器）和“10”（晶体振荡器），并将数据记于表6-1。
表6-1 振荡器数据对比记载表2、两种压控振荡器的频率变化范围比较1）将电路设置为LC压控振荡器（S1设为“01”），频率计接于P1，直流电压表接于TP7。
2）将W2调节从低阻值、中阻值、高阻值位置（即从左→中间→右顺时针旋转），分别将变容二极管的反向偏置电压、输出频率记于下表中。
将电路设置为晶体压控振荡器（S1拨为“10”），重复步骤2），将测试结果填于下表。
3）六、实验报告要求1、比较所测数据结果，结合新学理论进行分析。
3_实验三 石英晶体振荡器(1)
实验三石英晶体振荡器
[实验目的]
1.了解晶体振荡器的工作原理及特点；
2.掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。
[实验要求]
1.查阅晶体振荡器的有关资料, 阐明为什么用石英晶体作为振荡回路元件就能使振荡器的频率稳定度大大提高；
2.试画并联谐振型晶体振荡器和串联谐振型晶体振荡器的实际电路, 并阐述两者在电路结构及应用方面的区别。
[实验仪器设备及材料]
1.双踪示波器；
2.万用表；
3.高频电路实验装置
[实验方案]
实验电路见图3-1。
1.测振荡器静态工作点, 调图中Rp, 测得IEmin及IEmax；
2.测量当工作点在上述范围时的振荡频率及输出电压；
3.负载不同时对频率的影响, RL分别取110kΩ、10kΩ、1kΩ, 测出电路振荡频率, 填入表10-3-1并与LC振荡器比较。
填入表10-3-1, 并与LC振荡器比较。
R L～f 表10-3-1 实验数据
[实验报告]
1.画出实验电路的交流电路；
2.整理实验数据；
3.比较晶体振荡器与LC振荡器带负载能力的差异, 并分析原因；
4.你如何肯定电路工作在晶体的频率上；
5.根据电路给出的LC参数计算回路中心频率, 阐述本电路的优点。
[思考题]
石英晶体振荡器与LC三点式振荡器输出信号的差异有哪些？
1。
石英晶体振荡电路石英谐振器
6.8 k
C1 120 p 200 (a )
C4为微调电容， 用来改变振荡 频率，不过频 率调节范围是 很小的。
37
石英谐振器
2.串联型晶体振荡电路
电路结构
等效电路
注：晶体相当于短路元件，常串接在正反馈支路中。
29
石英谐振器
二、石英晶体振荡电路
石英晶体在电路中可以起三种作用：
一是充当等效电感，晶体工作在接近于并联谐振频率 fp
的狭窄的感性区域内， 这类振荡器称为并联谐振型石英晶体 振荡器；
二是石英晶体充当短路元件，并将它串接在反馈支路内， 用以控制反馈系数，它工作在石英晶体的串联谐振频率fq上， 称为串联谐振型石英晶体振荡器； 三是充当等效电容，使用较少。
12
石英谐振器
(4)恒温控制式晶体谐振器(OCXO)：将晶体和振荡电路置 于恒温槽中，以消除环境温度变化对频率的影响。OCXO频 率精度是10-7～10-8量级，对某些特殊应用甚至达到更高。主 要用于移动通信基地站、国防、导航、频率计数器、频谱和 网络分析仪等设备、仪表中。
13
石英谐振器
目前发展中的还有数字补偿 式晶体振荡器(DCXO)微机补偿
电 感 三点式
电 容 三点式 石英晶 体
10-2～10-4
10-3～10-4 10-5～10-11
差
好 好
几千赫～几十兆 赫
几兆赫～几百兆 赫 几百千赫～一百 兆赫
可在较宽范围内调节频率
只能在小范围内调节频率 （适用于固定频率） 只能在极小范围内微调频 率（适用于固定频率）
易起振，输出振 幅大
高频实验报告
（6）调节调制信号的大小，观察m=100%和m>100%两种调幅波在过零点处的波形情况，比较他们的区别。
3.普通调幅波解调
(1)将示波器CH2接幅度调制模块中调幅波输出端J23（TF.OUT）。根据实验步骤调节红色旋钮VR5将输出信号设置为峰峰值为Vp-p=150mv左右的调幅信号，并调整调制信号大小使调幅度m<30%。
实验报告
课程名称：高频电子线路实验
实验项目：正弦波振荡器、振幅调制与解波
实验仪器：
系别：光电信息与通信工程
专业：通信工程
班级/学号：
学生姓名：
实验日期
成绩
实验一正弦波振荡器
一、实验目的：
1、掌握三端式振荡电路的基本原理，起震条件，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。
CAP可变为C7、C14、C23、C19其中一个。为了满足起振条件的要求F的值不能太大也不能太小，通常取为1/3-1/8。其中Cj为变容二极管2CC1B，根据所加的静态电压对去静态电容，CT3为5-20PF的半可变电容。该高频等效电路未考虑负载电阻。西勒电路是在克拉波电路的基础上在电感两端并联了一个小电容，且满足CAP远大于（CT1+CT17），故其回路等效电容C≈CT1+CT17+Cj。故振荡频率f0=1/2л 。西勒电路在分立元件系统或集成高频电路系统中均获得广泛的应用。
用MC1496集成电路构成的条幅电路如下图所示，图中VR8用调节引出脚1、4之间平衡，R39与R46与电位器VR8组成平衡调节电路，改变VR8可以调节输出载波信号的大小，以使乘法器实现抑制载波的振幅调制或有载的振幅调制，脚1和脚4分别接电阻R43和R49可以较好的抑制载波漏信号和改变温度性能，器件采用双电源供电方式
高频电子电路实验操作步骤及要点
高频电子电路实验操作步骤及要点实验一、高频电子仪表的使用一、数字万用表1．开机后若显示屏左下出现小电池的图标，表示需更换电池后才能使用。
2．开机后若显示屏左上出现“H”图标，表示万用表处于屏幕保持状态，需解锁后使用。
3．利用万用表的直流电压测试功能完成电路静态工作电压的测试；静态工作电流是通过测试相应元件的电压再运用欧姆定律计算得到。
4．利用万用表的“×200”欧姆档完成电路连接导线及仪表连接线的测试，以判断其好坏状态。
5．不要用万用表测试动态指标。
二、高频电子电路实验箱1．能熟练地找到实验所用模块电路。
2．能正确地搭接实验电路。
（1）先将信号源板和电路板共地：将两块板中靠得最近的两个接地点用最短导线连通（建议将信号源板的右下角和电路板的左下角的两个接地点连通），这样实验箱中所有接地点都连通了；地线使用时注意“就近接地”的原则。
（2）用最合适的导线将电路所需直流工作电源从信号源板引入到电路。
（3）电路中元器件的连接及交流信号的引入选用最合适的导线。
（4）仪表连接线应直接接至测试点附近的接线柱上；不要使用导线接连接线。
3．能正确输出实验所需的交流信号。
（1）将显示功能设置为“低频”，同时将高频信号源的“频率粗调”旋钮放在与输出低频信号频率相适应的档位上，此时频率计将正确显示低频信号源输出信号的频率（若使用示波器测试频率，则此步可以不做）。
（2）将显示功能设置为“外测”，同时将高频信号源的“频率粗调”旋钮放在与被测信号频率相适应的档位上，此时频率计将正确显示被测信号的频率（若使用示波器测试频率，则此步可以不做）。
（3）将显示功能设置为“高频”，同时将高频信号源的“频率粗调”旋钮放在与输出高频信号频率相适应的档位上，此时频率计将正确显示高频信号源输出信号的频率（若使用示波器测试频率，则此步可以不做）。
（4）用示波器调测信号时，建议先把“幅度调节”旋钮右旋到底使输出信号幅度最大，此时来进行频率的调节；调节好频率后，再把“幅度调节”旋钮左旋以减小幅度至实验要求的大小（由于幅度减小时波形将会变差，因此调节幅度时可不管示波器上测试频率的变化）。
高频 振荡电路
振荡电路实验121180166 赵琛一．实验目的1. 进一步学习掌握正弦波振荡电路的相关理论。
2. 掌握电容三点式LC振荡电路的基本原理，掌握电路中各元件的功能。
3. 掌握晶体振荡电路的基本原理，熟悉串联型和并联型晶体振荡器电路各自的特点，理解电路中各元件的功能。
4. 掌握静态工作点、正反馈系数、谐振回路的等效Q值对振荡器振荡幅度和频率的影响。
5. 比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度，加深对晶体振荡器频率稳定高原因的理解。
二、实验使用仪器1．LC、晶体正弦波振荡电路实验板2．200MH泰克双踪示波器3. FLUKE万用表4. 高频信号源5. 频谱分析仪（安泰信）6. SP312B型高频计数器三、实验基本原理与电路1. LC振荡电路的基本原理LC振荡器实质上是满足振荡条件的正反馈放大器。
LC振荡器的振荡回路由LC元件组成。
从交流等效电路可知：由LC振荡回路引出三个端子，分别接晶体管的三个电极，而构成反馈式自激振荡器，因而又称为三点式振荡器。
如果反馈电压取自分压电感，则称为电感反馈LC振荡器或电感三点式振荡器；如果反馈电压取自分压电容，则称为电容反馈LC振荡器或电容三点式振荡器。
在几种基本高频振荡回路中，电容反馈LC振荡器具有较好的振荡波形和稳定度，电路形式简单，适于在较高的频段工作，尤其是以晶体管极间分布电容构成反馈支路时其振荡频率可高达几百MHz～1GHz。
普通电容三点式振荡器的振荡频率不仅与谐振回路的LC元件的值有关，而且还与晶体管的输入电容i C 以及输出电容o C 有关。
当工作环境改变或更换管子时，振荡频率及其稳定性就要受到影响。
为减小i C 、o C 的影响，提高振荡器的频率稳定度，提出了改进型电容三点式振荡电路——串联改进型克拉泼电路、并联改进型西勒电路，分别如图4-1和4-2所示。
串联改进型电容三点式振荡电路——克拉泼电路的振荡频率为：∑=LC 10ω其中∑C 由下式决定io C C C C C C ++++=∑211111 其中0,i C C 分别是晶体管的输入和输出电容。
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三、实验应知知识
§1.振荡器的定义:
所谓振荡器是指：在没有激励信号的情况下，能自动的将
直流电源能量转换为具有一定波形、一定频率和一定幅度的周
期性交流信号输出的电子电路。
2 振
荡
器 作为信号源
的 广泛应用于
各类电子设备 高频加热设备
发射机(载波频率fC） 接收机（本地振荡频率fL）
仪器仪表振荡源
调高C1或频C等2来效改电变路振为荡：频
率时，反馈系数也将改变。 但只要在L两端并上一个可变 电容器，并令C1与C2为固定 电容，则在调整频率时，基 本上不C会2 影响L反馈系C1数。
电容反馈三端电路的振荡频率为
三、实验应知知识
6.2哈电特莱感电反路馈的三优端点：式振荡器(哈特莱电路)
电路组1、成L如1、图L2示之：间有互感，反
LC振荡器
（多谐振荡器）
正弦振荡电路与非 正弦振荡电路的一个 重要区别是:正弦振荡 电路具有选频网络。
晶体振荡器
LC振荡器
LC振荡器的振荡频率比 较高，一般为几百KHZ
以上
晶体振荡器
振荡频率稳定度高， 振荡频率同上。
RC振荡器
振荡频率较低，一般 为几HZ—几百KHZ。
开关电容振荡器
互感耦合LC、差分对管LC
三点式 (又称三端式)振荡器要实现振荡，必须遵循两个原则
c b
原
则
Hale Waihona Puke e一X1X2
X3
与晶体管发射 极相联结的电 抗X1、X2性 质必须相同。
遵循以上两个原则才能 满足： 相位条件
适当选择X1与X2的比值就 能满足：振幅条件
原 则 二
不与晶体管发射 极相联结的另一 电抗X3的性质 必须与其相反。 即与Bc间性质
－
•
Vo
正反馈网络
•
Vf
－
－
－
•
Vf
谐振放大＋ 器输出的信号电压经反馈网络产生回授电压uf，作为正回授反馈 到基极。且uf>ui。经放大后再输出，再回授。
振荡器只要满足A*F>1，振荡器则周而复始形成对某单一频率信号放大—回 授,且有uin>ui2>ui1.从而形成振荡过程，实现将直流能量转换成交流信号。
三点式
三点电容（考毕兹） 三点电感（哈特莱）
改进三 点式
电容串联改进（克拉泼） 电容并联改进（西勒）
串联型
皮尔斯
并联型
密勒
① 放大网络 三、实验应知知识 以有源器件为主体，起能量转换作用，将直流电源提供的能量，通过振荡系统转
换§成4固反定频馈率型的交正流能弦量波，即振构荡成驱器动的系统电。路构成与工作原理
i. GP-4实验（振荡与调制电路单元）。 ii.TDS1002 数字存贮示波器。 iii.DT9205N数字万用表。
一、实验目的
振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于 各类电子设备中。为此,正弦波振荡器是高频电路中最 基本、最常用的单元电路,也是从事电子技术工作人员 必须要熟练掌握的基本电路。
实验知识准备
1．做本实验时应具备的知识点：
问题
i.三点式LC 振荡器的基本组成特点。 ii.三点电容、三点电感、克拉泼、西勒振荡电路。 iii.静态工作点、反馈系数、等效Q 值对振荡器工作的影响。 iiii.石英晶体的特性与晶体振荡器特点。 iiiii.串联型晶体振荡器电路。
2．做本实验时所用到的仪器：
三、实验应知知识
考毕兹电路的优点：
1§）6电容实反际馈三常端见电路三的点振荡式LC正弦波振荡器的电路分析
波形好。
实2）际电工路的程频中率，稳定常度见较的高，三端式振荡器有四种基本电路
适当加大回路的电容量，就
可6以.1减电小不容稳反定馈因素三对端振式荡 振荡器(考毕兹电路)
fo 1
频率实的际影电响路。组成如图示：
②一、选基频本回含路义：
选择所需的某一频率并满足振荡条件，从而形成单一频率的正弦振荡。
③号反，馈勿凡网须是络外从部输提出供信激号励中信取号出，一能部产分生反持馈续到等输幅入正端弦作波为输输出入，信 将称输为出信反号馈通型过正正反弦馈波引至振放荡大器电路。的输入端，以维持振荡系统的正常振荡。
二、电路构成框图 反馈型振荡器一般由三大部分组成。
直 的当馈要较调流工振32、强、整偏作荡而，振电置 点以且容荡容电后C易 频C的路R的起率改Re大振调b变C小1；节基,e即R方构本b可便2成上。决，不自定只给了偏起压振电时路电路
数字系统时钟信号
用
途
医疗仪器
为此,振荡器是高频电子线路中最基本的单元电路,也是从事 电子技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。
三、实验应知知识
§3 振荡器分类
在实际工程领域，振荡器应用
广泛，其分类方法：
按选频
按振
反馈振荡器 回路元 件性能
荡原
正弦波 理分
按振 振荡器
负阻振荡器
荡信
号波 形分
非正弦波振荡器
2
路3可振电R）以 荡E阻电、做管R容构得的B三1成较输,端R交高出B电2，、直、路可输流R的直入C自工、接电给作R利容E频偏构用作率压成电直路流偏置电
C1 C2 LC1C 2
为L、回C路1的、振C2荡构电成容L。C振它的荡工回路， 作反馈频电率可压做取到自几电十容MCH2z。到故几 称三
百点电M电路H容z的的反甚缺馈高电。点频容：波C段B范提围供。交流同路。
三、实验应知知识
§5 三点式LC正弦波振荡器的电路构成与工作原理
一. 定义： 用LC并联谐振回路作为选频和移相网络的振荡器。
称为三点式LC振荡器。
二.什么是三点或(三端)式振荡器？
晶体管有三个电极（B、E、C） 分别与三个电抗性元件相连接 形成三个接点
c
b e
故称为三点式振荡器
X1
X2
X3
三、实验应知知识
通过本实验，加深对LC三点式与石英晶体 正弦波振荡电路的基本构成特点与基本工作原 理的理解.并且能进一步了解正弦波振荡电路的 基本起振条件，掌握三点式与石英晶体振荡的 基本特性，熟悉和掌握对电路的分析方法。
二、实验内容
1、LC三点式与石英晶体高频振荡器电路结构与特点的研究。 2、电容三点式LC振荡器静态工作点的调整与测量。 3、测定LC三点式与石英晶体振荡器的振荡频率与振荡幅度. 4、研究反馈系数不同时,起振点、振幅与工作电流的关系. 5、研究负载电阻不同时,振荡器振幅与频率的关系。 6、测试、分析并比较LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度。
＋＋
•
Vf
•
Vi
－
1 放大电路
－
＋
2 谐振回路
•
Vo
－
＋
3
•
正反馈网络 －Vf
三、实验应知知识
三、电路工作原理
电路框图如图所示 接通电源瞬间，电路产生脉动电流。含有丰富的谐波
利用LC回路的选频作用，对脉动信号的某次谐波谐振，产生对某单一频率的
信号输出。
•
•
＋
Av
＋
＋
kfv
＋
•
Vi
谐振放大器
•
Vo
－