请问电源电压变化对LC振荡器振荡幅度和频率有何影响?

电子说

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描述

一、实验目的

1.掌握LC振荡器的基本工作原理;

2.掌握LC振荡器幅频特性的测量方法;

3.掌握电源电压变化对LC振荡器的振荡幅度和频率的影响;

4.了解静态工作点、耦合电容、反馈系数、品质因数Q值对振荡器振荡幅度和频率的影响;

5.了解负载变化对LC振荡器振荡幅度的影响。

二、实验原理

(一)电路与工作原理

电容三点式LC振荡器——考毕兹振荡电路见图3-1所示。

电感三点式LC振荡器——哈特莱振荡电路见图3-2所示。

串联改进型电容三点式LC振荡器——克拉泼振荡电路见图3-3所示。

并联改进型电容三点式LC振荡器——--西勒振荡电路见图3-4所示。

电源电压

图3-1 电容三点式考毕兹振荡电路

电源电压

图3-2 电感三点式哈特莱振荡电路

电源电压

(1)图3-3克拉波电路中,串联电容C1、C2和C构成总电容。因为C1(300pF)>>C(75pF),C2(1000pF)>>C(75pF),故总电容约等于C,所以振荡频率主要由L和C决定。

(2)图3-4西勒振荡电路中,电容C1、C2和C3的串联值后与电容C相并。因为C1(300pF)>>C3(75pF),C2(1000pF)>>(75pF),故总电容约等于C+C3,所以振荡频率主要由L、C和C3决定。

反馈系数 F=F1:F2,反馈系数F不宜过大或过小,一般经验数据F≈0.1~0.5,本实验取0.3。

(二)实验电路

电路原理图如图3-5所示。

当1K01拨到“串S”位置时,为改进型克拉泼振荡电路;

当1K01拨到“并P”位置时,为改进型西勒振荡电路。

开关1S03的作用是控制回路电容的变化,调整1W01可改变振荡器三极管的电源电压;1Q02为射极跟随器,1TP02为振荡器直流电压测量点,1W02用来改变输出幅度。

电源电压

电源电压

图3-5 LC振荡器电原理图

LC振荡器在模块中的单元标号为3,位于该子板卡上的左部,如图3-6所示 。

电源电压

图3-6 LC振荡器子板卡(左部)

三、实验内容

1.测量“串S”克拉泼振荡电路幅频特性;
2.测量“并P”西勒振荡电路幅频特性。

四、实验步骤

(一)模块上电

LC振荡器及三极管混频器子板接通电源,即可开始实验。

(二)测量振荡电路的幅频特性

1.西勒振荡电路的幅频特性

将1K01拨至“并P”侧,此时振荡电路为西勒电路。示波器接1TP02,频率计接1P01。调整1W02,使输出适中。1S03分别控制1C06(10pF)、1C07(50 pF)、1C08(100 pF)、1C09(150 pF)接入电路,开关往上拨为接通(“1”),往下拨为断开(“0”),四个开关接

通的不同组合,可以控制电容的变化。按照表3-1,将测量结果记于表中。(注,表中1S03的状态分别对应开关从左到右的1234。)选择C为150pF时,分别顺时针调整1W01和1W02,观察波形变化。如果在开关转换过程中振荡器停振,可调整1W01,使之恢复振荡。

表3-1西勒振荡电路的幅频特性

电源电压

2.克拉泼振荡电路的幅频特性

将1K01拨至“串S”位,振荡电路转换为克拉泼电路。

按照上述方法,测出振荡频率和输出电压,并将测量结果记于表3-2中。选择C为150pF时,分别顺时针调整1W01和1W02,观察波形变化。

电源电压

五、实验报告

1.分别绘制西勒振荡器、克拉泼振荡器的幅频特性曲线,并分析比较。

电源电压

西勒振荡电路:随着电容增大,振荡频率降低;由于电路为并联谐振,频率增大则谐振电阻增大,输出电压随之增大。

克拉泼振荡电路:当C为10pF时电路不振荡,是因为回路总电容主要取决与C3与C的并联,C3值很小且C也很小时,放大器增益会变小,幅度下降,可能出现停振;随着电容增大,振荡频率降低;由于电路为串联谐振,频率增大则谐振电阻减小,输出电压随之减小。

2.选择C为150pF时,分别顺时针调整1W01和1W02,说明波形变化原因。

只调整1W01,波形幅度变大;只调整1W02,波形幅度变小。观察到西勒电路从无到有到无;而克拉泼电路最初就有一定幅度的波形,然后增峰顶,最后消失。

3.总结实验体会

通过这次实验基本掌握了电容三点式LC振荡电路的基本原理,熟悉其各元件功能,熟悉静态工作点、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器振荡幅度和频率的影响.

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