正弦波振荡器

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： 1 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ppV，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

皮尔斯正弦波振荡器设计与仿真

本文将介绍皮尔斯正弦波振荡器的设计与仿真方法。

1. 振荡器工作原理

皮尔斯正弦波振荡器是一种经典的RC振荡器，其工作原理如下：

当电容和电阻连接形成一个带负反馈的放大器时，如果反馈放大

器增益达到某个临界值，放大器将开始振荡。在这种情况下，电容和

电阻将振荡器的频率控制在一个特定的频率。

2. 设计步骤

(1) 选择电阻和电容的值

在设计振荡器时，必须选择正确的电容和电阻来产生所需的振荡

频率。根据公式f=1/(2πRC)，其中f为振荡器的频率，R为电阻，C

为电容，可选择合适的电容和电阻值。例如，如果要产生1MHz的振荡

器，可以选择1nF的电容和100kΩ的电阻。

(2) 选择放大器

在振荡器中，放大器的选择非常重要。常见的放大器包括普通的

差动放大器、反相器、非反相器等。在皮尔斯正弦波振荡器中，一般

使用反相器。

(3) 加入反馈回路 反馈回路是实现振荡器的关键，它使放大器的输出信号回到放大

器的输入端口。对于皮尔斯正弦波振荡器，可以使用RC网络来实现反

馈回路。

3. 仿真结果

使用一些常见的电路仿真软件（如LTSpice），可以进行振荡器的

仿真，并观察输出波形。在仿真过程中，可以调整电阻和电容的值，

以达到理想的振荡器输出波形。

4. 实际电路实现

完成仿真后，可以将振荡器电路实现在实际电路板上。在实际电

路实现过程中，需要注意电容和电阻的位置和连接方式，以及连接线

和电源电压的正确连接。

5. 总结

皮尔斯正弦波振荡器是一种简单且实用的振荡器，可以用于许多

应用，如音频电路、射频通信电路等。通过本文的介绍，希望读者能

够了解皮尔斯正弦波振荡器的设计和仿真方法，并能够在实际应用中

灵活运用。

正弦波振荡器分析 1．振荡器的振荡特性和相应特性如如下面图，试分析该振荡器的建立过程，并判定A、B两平衡点是否稳定。

解：依据振荡器的平衡稳定条件能够判定出A点是稳定平衡点，B点是不稳定平衡点。因此，起始输进信号必须大于UiB振荡器才有可能起振。

图9.10 图

2．具有自偏效应的相应振荡器如如下面图，从起振到平衡过程uBE波形如如下面图，试画出相应的iC和Ic0波形。

解：相应的和波形如如下面图。

图9.12 图

3．振荡电路如如下面图，试分析以下现象振荡器工作是否正常： 〔1〕图中A点断开，振荡停振，用直流电压表测得VB＝3V，VE＝。接通A点，振荡器有输出，测得直流电压VB＝，VE＝。

〔2〕振荡器振荡时，用示波器测得B点为余弦波，且E点波形为一余弦脉冲。

解：〔1〕A点断开，图示电路变为小信号谐振放大器，因此，用直流电压表测得VB＝3V，VE＝。当A点接通时，电路振荡，由图所示的振荡器从起振到平衡的过程中能够瞧出，具有自偏效应的相应振荡器的偏置电压uBEQ，从起振时的大于零，等于零，直到平衡时的小于零〔也能够不小于零，但一定比停振时的uBEQ小〕，因此，测得直流电压VB＝，VE＝是正常的，讲明电路已振荡。

〔2〕是正常的，因为，振荡器振荡时，ube为余弦波，而ic或ie的波形为余弦脉冲，所示E点波形为一余弦脉冲。

4．试咨询仅用一只三用表，如何判定电路是否振荡？

解：由上一题分析可知，通过测试三极管的偏置电压uBEQ即可判定电路是否起振。短路谐振电感，令电路停振，要是三极管的静态偏置电压uBEQ增大，讲明电路差不多振荡，否那么电路未振荡。

5．一相应振荡器，假设将其静态偏置电压移至略小于导通电压处，试指出接通电源后应采取什么措施才能产生正弦波振荡，什么缘故？

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:10-12

3.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.fU等于.iU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