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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 '。
使用SAW的LC振荡器1. LC正弦波振荡器的基本结构：LC正弦波振荡器是通信电路中很常见的电子线路，它输出具有固定幅值、频率和相位的正弦波，一般作为通信用载波或混频用信号，有多种结构形式。
常用的正弦波振荡器一般为反馈振荡器，由一个放大器和一个反馈网络组成，为维持振荡要具备所谓奈奎斯特标准(Nyquist's criteria)：a) 由反馈网络和放大器组成的环路的增益在振荡频率处必须大于或等于1。
b) 在振荡频率处反馈信号必须与输入信号同相，即为正反馈。
同相一般是由信号相移360度得到，其中180度相移来自放大器的反相，另180度相移则来自选频反馈网络。
在RF使用时，一般使用LC选频反馈网络（低频则主要用RC选频反馈网络），依据反馈网络的结构，LC 正弦波振荡器主要有Armstrong、Hartley、Colpitts/Clapp等3种基本类型，可以通过观察反馈网络来区分。
Hartley振荡器国内常称为电感三点式振荡器，标志是采用了带抽头的电感分压器，一般是用两个电感，常用于RF的低端，因为高频时线绕电感会呈现容性，破坏起振条件。
Colpitts振荡器国内常称为电容三点式振荡器，采用电容分压器提供反馈，只用一个电感而用两个电容分压，使用频率可达微波（米波）的低端，结构简单，使用普遍。
Clapp振荡器是一种改进的电容三点式振荡器，也采用电容分压器提供反馈，但L支路串联了一个小电容C3，可通过调整C3改变振荡频率，而不会影响反馈分压比，常用于可变频率场合。
2. 石英晶体谐振器：使用LC回路的正弦波振荡器，其振荡频率由元件值决定，但元件值会因外部的温度等因素而改变，从而造成频率的漂移。
为保持振荡器的频率稳定，最常用的办法就是使用晶体稳频。
最常用的晶体材料是石英，是Si的氧化物的单晶，具有压电效应，即加上电压可使其表面产生位移，也可因位移而产生电压。
把石英制成薄片，并在两面接电极，就组成石英晶体谐振器，它具有固有的机械谐振频率，且Q值高达10000以上，这种频率与晶体厚度和切割方向等因素有关，而受温度影响很小。
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===示波器频谱仪数据表格: （C1, C2, L1） （C 1，C 2，L 1） O U •i U •增益A 相位差 谐振频率f 0 测量值 理论值 测量值 理论值 （100nF,400nF,10mH ）5.972V1.486V44.0191806.025kHz5.627（100nF,400nF,5mH ） 4.698V 1.161V 4 4.047 180 7.995 kHz 7.958 （100nF,1uF,5mH ）7.116V711.458mV1010.0021807.897 kHz7.465实验数据与理论值间的差异分析:增益差别不大但谐振频率差别较大, 主要是由于读数是的精度有限造成的。
由于游标以格为单位, 因此读数时选取的幅值最大的点可能与实际有差, 因而谐振频率的测量也有误差。
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===示波器频谱仪数据表格:（L1, L2, C2）（L1，L2，C2）OU•(V)iU•(mV)增益A 相位差谐振频率f0测量值理论值测量值(kHz)理论值(kHz)（5mH,100uH,200nF） 4.497V 89.938mV 50.001 50 180 5.039kHz 4.983 （5mH,100uH,100nF） 4.504V 90.070 mV 50.005 50 180 7.010kHz7.047（2mH,100uH,100nF） 4.483V 224.150mV 20.000 20 180 10.951kHz10.983实验数据与理论值间的差异分析:误差均较小, 主要由于电路不够稳定以及读数精度造成。
湖南工学院《高频电子技术》课程设计说明书课题名称：LC正弦波振荡器设计系部：电气与信息工程系专业：电子信息工程技术班级：设计人：学号：指导老师：时间：2010年6月LC 正弦波振荡器设计任务书一、设计目的1、了解LC 正弦波振荡器的工作原理。
2、掌握电容三点式正弦波振荡器的设计与主要性能参数测试方法。
3、掌握电感三点式正弦波振荡器的设计与主要性能参数测试方法。
4、掌握克拉泼和西勒振荡器的设计与主要性能参数测试方法。
5、掌握LC 正弦波振荡器的装调技术。
二、技术指标和设计要求1、技术指标三种正弦波振荡器的技术指标均为：振荡频率：016.3MHz f =；频率稳定度：40/10f f -∆≤；输出幅度：0.3V P P U -≥。
2、设计要求(1) 设计的宽带高频功率放大器满足技术指标；(2) 拟定测试方案和设计步骤；(3) 根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；(4) 在面包板上或万能板上安装电路；(5) 测量各指标数据；(6) 写出设计报告。
2、实验仪器（1） 高频信号发出生器 1台（2） 数字万用表 1只（3） 数字电压表 1只（4） 面包板或万能板 1块（5） 智能电工实验台 1台(6) 示波器 1台四、设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出设计电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出设计电路测试数据表格；4、进行设计总结和分析，并写出设计报告。
五、设计总结1、总结三种正弦波振荡器的设计方法和运用到的主要知识点，对设计方案进行比较；2、主要参数的理论计算；3、主要参数的测试数据，输出仿真波形；4、误差分析；5、设计总结及体会。
前言振荡器是一种不需外加信号激励而能自动将直流能量变换为周期性交变能量的装置。
它与放大器的区别在于，无需外加激励信号，就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。
从量的观点看,放大器是一种在输入信号控制下,将直流电源提供的能量转变为按输入信号规律变化的交变能量的电路而振荡器是不需要输入信号控制,就能自动地将直流电源的能量转变为特定频率和幅度的交变能量的电路。
[在此处键入] 河南理工大学课程设计报告书[在此处键入]摘要在社会化程度越来越高的背景下，通讯工具在我们的生活中扮演了越来越重要的角色。
高频信号发生器主要用来向各种电子设备和电路提供了高频能量或高频标准信号，以便测试各种电子设备和电路的电气特性。
高频信号发生器主要是产生高频正弦振荡波，故电路主要是高频振荡电路构成。
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。
所以，振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路，也是从事电子技术工作人员必须要掌握的基本电路。
本次课程设计主要制作LC正弦波振荡器，采用晶体三极管构成正弦波振荡器，达到本次课程设计的目的。
并介绍了设计步骤，比较了各种设计的优缺点，总结了不同振荡器的性能特性。
关键字：通信高频信号正弦波振荡器目录一．设计任务与要求 (2)二．设计方案 (2)三．各部分设计及原理分析 (5)3.1 LC电感三点式（哈特莱振荡器） (5)3.2 电容三点式振荡器（考毕兹振荡器） (8)3.3电容三点式振荡器的改进型电路——克拉泼振荡器 (12)四．结论 (17)五．心得体会 (18)六．参考文献 (18)一．设计任务与要求正弦波振荡器广泛应用于各种电子设备中。
如，无线发射机中的载波信号源、超外接收机中的本地振荡信号源、电子测量仪器中的正弦波信号源、数字系统中的时钟信号等等。
正弦波振荡器是指不需要输入信号控制就能自动地将直流电转换为特定频率和振幅的正弦交变电压（电流）的电路。
它是各类电子设备的基础，若想做出一个完美的电子器件，必须要将最基本的电路设计好，因此我们选择了LC正弦波振荡器的设计。
选题目的：1、进一步熟悉正弦波振荡器的组成原理；2、观察输出波形，分析影响振荡器起振、稳定的条件；3、掌握振荡回路 Q 值对频率稳定度的影响及振荡器反馈系数不同时，静态工作电流 IEQ对振荡器起振及振幅的影响；4、比较改进型正弦波振荡器与克拉泼振荡器的性能，分析电路结构及元件参数的变化对振荡器性能的影响。
5.3 LC正弦波振荡器定义：采用LC谐振回路作为选频网络的反馈型振荡电路称为LC振荡器，按其反馈方式，LC振荡器可分为互感耦合式振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器三种类型，其中后两种通常称为三点式振荡器。
5.3.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器利用互感耦合实现反馈振荡。
根据LC谐振回路与三极管不同电极的连接方式分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
图5 —17 三种互感耦合振荡电路集电极调谐型电路的高频输出方面比其它两种电路稳定，而且输出幅度大，谐波成分小。
基极调谐型电路的振荡频率可以在较宽的范围内变化，且能保持输出信号振荡幅度平稳。
我们只讨论集电极调谐型电路（用得最多）。
而集电极调谐型又分为共射和共基两种类型，均得到广泛应用。
两者相比，共基调集电路的功率增益较小，输入阻抗较低，所以难于起振，但电路的振荡频率比较高，并且共基电路内部反馈较小，工作比较稳定。
互感耦合电路，变压器同名端的位置必须满足振荡的相位条件，在此基础上适当调节反馈量M总是可以满足振荡的振幅条件。
振荡起振和平衡的相位条件？判断互感耦合振荡器是否可能振荡，通常是以能否满足相位平衡条件，即是否构成正反馈为判断准则。
判断方法采用“瞬时极性法”。
瞬时极性法：首先识别放大器的组态，即共射、共基、共集。
然后根据同名端的设置判断放大器是否满足正反馈。
放大器组态的判别方法：观察放大器中晶体管与输入端和输出回路相连的电极，余下的电极便是参考端。
（后面以实例说明）①输入端接基极端，输出端接集电极，发射极为参考点（接地点），是共射组态。
共射组态为反相放大器，输入、输出信号的瞬时极性相反，如图5 —18（a）所示。
②输入端接发射极，输出端接集电极，基极为参考点（接地点），是共基组态。
共基组态为同相放大器，输入、输出信号的瞬时极性相同，如图5 —18（b）所示。
③共集：输入端接基极端，输出端接发射极，集电极为参考点（接地点），是共集组态。
