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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。
第五节 正弦波振荡电路振荡电路是一种能量转换装置，它无需外加信号，就能自动地将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号。
一、正弦波振荡器的基本知识1．正弦波振荡器的组成正弦波振荡器主要由放大电路、选频电路和反馈网络组成。
（1）放大电路利用三极管的电流放大作用使电路具有足够的放大倍数。
（2）选频电路对某个特定频率的信号产生谐振，从而保证正弦波振荡器具有单一的工作频率。
（3）反馈网络将输出信号正反馈到放大电路的输入端，作为输入信号，使电路产生自激振荡。
2．自激振荡的过程当振荡器接通电源的瞬间，电路受到扰动，在放大器的输入端产生一个微弱的扰动电压，经放大器放大、选频后，通过正反馈网络回送到输入端，形成放大→选频→正反馈→再放大的过程，使输出信号的幅度逐渐增大，震荡便由小到大地建立起来。
当振荡信号幅度达到一定值时，由于三极管非线性的限制作用，使振幅不再增大，最终使电路维持稳幅振荡。
3．自激振荡的条件振荡电路要产生自激振荡必须同时满足下列两个条件：（1）相位平衡条件反馈电压的相位与输入电压的相位相同，即为正反馈。
ϕ=2nπ （n=0，1，2，…）ϕ为v f与v i的相位差（2）振幅平衡条件反馈电压的幅度与输入电压的幅度相等，这是电路维持稳幅振荡的振幅条件。
A v F≥1 F反馈系数起振时A v F＞1，稳幅振荡时A v F=1。
二、RC振荡器RC振荡器主要由RC选频反馈网络和放大器组成，常见的类型有桥式振荡电路和移相式振荡电路。
RC桥式振荡电路的基本原理：1．RC串并联选频网络图a 为RC 串并联选频网络，它由R 2、C 2并联后与R 1、C 1串联组成，一般取R 1= R 2= R ，C 1= C 2= C ，它的选频特性如图b 、c ，输入电压v i 的幅度一定时，输入信号频率变化会引起输出电压v o 幅度和相位的变化。
当输入信号v i 的频率等于选频频率时，输出电压幅度最高，为v i /3，而且它们的相位差为零。
思考题与习题5.1 振荡器是一个能自动将直流电源提供的能量能量转换成交流能量的转换电路，所以说振荡器是一个能量转换器。
5.2 振荡器在起振初期工作在小信号甲类线性状态，因此晶体管可用小信号微变等效电路进行简化，达到等幅振荡时，放大器进入丙类工作状态。
5.3 一个正反馈振荡器必须满足三个条件：起振条件、平衡条件、稳定条件（3）正弦波振荡器的振幅起振条件是；T=A k f >1相位起振条件是2f T A k n ϕϕϕπ=+=;正弦波振荡器的振幅平衡条件是：T=A k f =1,相位平衡条件是：2f T A k n ϕϕϕπ=+=；正弦波振荡器的振幅平衡状态的稳定条件是：0i iAiV V T V =∂<∂，相位平衡状态的稳定条件是:0oscT ωωϕω=∂<∂。
5.4 LC 三点式振荡器电路组成原则是与发射极相连接的两个电抗元件必须性质相同，而不与发射极相连接的电抗元件与前者必须性质相反，且LC 回路满足0ce be cb x x x ++=的条件。
5.5 从能量的角度出发，分析振荡器能够产生振荡的实质。
解：LC 振荡回路振荡在进行电能、磁能相互转换的过程中的能量损耗，由正反馈网络提供补偿，将直流电源提供的直流能量转换为交流输出。
5.6 为何在振荡器中，应保证振荡平衡时放大电路有部分时间工作在截止状态，而不是饱和状态？这对振荡电路有何好处？ 解：之所以将振荡平衡时放大电路有部分时间工作在截止状态，而不是饱和状态是因为在截止状态集电极电流小，功率损耗低。
这样可以保证振荡管安全工作。
5.7 若反馈振荡器满足起振和平衡条件，则必然满足稳定条件，这种说法是否正确？为什么？解：不正确。
因为满足起振条件和平衡条件后，振荡由小到大并达到平衡。
但当外界因素（温度、电源电压等）变化时，平衡条件受到破坏。
若不满足稳定条件，振荡起就不会回到平衡状态，最终导致停振。
5.8 分析图5.2.1(a)电路振荡频率不稳定的具体原因？解：电路振荡频率不稳定的具体原因是晶体管的极间电容与输入、输出阻抗的影响，电路的工作状态以及负载的变化，再加上互感耦合元件分布电容的存在，以及选频回路接在基极回路中，不利于及时滤除晶体管集电极输出的谐波电流成分，使电路的电磁干扰大，造成频率不稳定。
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。
*第五章正弦波振荡电路教学重点1．掌握正弦波振荡条件、电路组成。
2．掌握LC振荡电路振荡频率计算、起振条件。
3．掌握RC桥式振荡电路组成和振荡条件。
4．搭建、调试RC桥式正弦波振荡器功能电路。
教学难点1．正弦波振荡可能性的判断。
2．理解各种振荡电路组成。
学时分配5.1自激振荡振荡器产生的信号是“自激”的，通常称为自激振荡器。
5.1.1自激振荡的形成1．自激振荡的现象通过扩音系统中的自激现象，感受放大器自激的效果。
2．正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路由放大器、反馈电路、选频网络和稳幅电路等部分组成。
（1）放大电路（2）反馈网络 （3）选频网络（4）稳幅电路由于电路通电的瞬间，电路将产生微小的噪声或扰动信号→电路对频率为f 0的正弦波产生正反馈过程，则输出信号u o ↑→u f ↑（u i ´↑）→u o ↑↑。
于是u o 越来越大，由于管子的非线性特性，当u o 的幅值增大到一定程度时，放大倍数将减小（稳幅）→电路达到动态平衡。
5.1.2自激振荡产生的条件1．相位平衡条件要维持振荡，电路必须是正反馈，其条件是：ϕ=0或ϕ=A ϕ＋F ϕ=2n π （n=0，1，2，3…）。
其中A ϕ为放大器的相移，F ϕ为反馈电路的相移，ϕ为相位差。
即，反馈电压的相位与净输入电压的相位必须相同，即反馈回路必须是正反馈。
2．振幅平衡条件自激振荡的振幅平衡条件是：AF ≥1 。
即，要维持等幅振荡，反馈电压的大小必须等于净输入电压的大小，即u f = u i ´。
5.2 常用振荡电路正弦波振荡电路按反馈网络性质分类可分为两大类：RC 振荡电路 由电阻、电容元件和放大电路组成的振荡电路LC 振荡电路（含石英晶体振荡电路）是由电感、电容元件和放大电路组成的振荡电路5.2.1 RC 桥式振荡电路做一做：用示波器观察RC 振荡电路产生的正弦波形1．RC 网络的选频特性将电阻R 1与电容C 1串联、电阻R 2与电容C 2并联所组成的网络称为RC 串并联选频网络，如图所示。
