西勒电路实验报告.docx

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西勒电路实验报告

实验1单调谐回路谐振放大器

1．实验准备

（1）插装好单调谐回路谐振放大器模块，接通实验箱上电源开关，按下模块上开关1K01。

（2）接通电源，此时电源指示灯亮。

2．单调谐回路谐振放大器幅频特性测量

测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法。

扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性曲线，但需要扫频仪。

本实验采用点测法，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的单调谐回路揩振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。

步骤如下：

（1）1K02置“off“位，即断开集电极电阻1R3，调整1W01使1Q01的基极直流电压为2.5V左右，这样放大器工作于放大状态。

高频信号源输出连接到单调谐放大器的输入端（1V01）。

示波器CH1接放大器的输入端1TP01，示波器CH2接单调谐放大器的输出端1TP02，调整高频信号源频率为6.3MHZ （用频率计测量），高频信号源输出幅度（峰——峰值）为200mv（示波器CH1监测），注意如果高频信号源减不到200mv时，需将高频信号源开关K208往下拨。

调整单调谐放大器的电容1C2，使放大器的输出为最大值（示波器CH2监测）。

此时回路谐振于6.3MHZ。

比较此时输入输出幅度大小，并算出放大倍数。

（2）按照表1-2改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度为200mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值，并把数据填入表1-2。

输入信号频率f（MHZ）

5.4

5.5

5.6

5.7

5.8

5.9

6.0

6.1

6.2

输出电压幅值U（mv）

0.8

1.04

1.24

1.32

1.48

1.6

2

2.8

4.2

输入信号频率f（MHZ）

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

6.8

6.9

7.0

7.1

输出电压幅值U（mv）

6.13

5.76

4.8

3.41

2.32

2

1.77

1.5

1.3

（3）以横轴为频率，纵轴为电压幅值，按照表1-2，画出单调谐放大器的幅频特性曲线。

3．观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响。

顺时针调整1W01（此时1W01阻值增大），使1Q01基极直流电压为1.5V，从而改变静态工作点。

按照上述幅频特性的测量方法，测出幅频特性曲线。

输入信号频率f（MHZ）

5.4

5.5

5.6

5.7

5.8

5.9

6.0

6.1

6.2

输出电压幅值U（mv）

0.36

0.42

0.58

0.8

0.9

1

1.24

2.3

3.5

输入信号频率f（MHZ）

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

6.8

6.9

7.0

7.1

输出电压幅值U（mv）

5.87

5.53

4.42

3

1.77

1.6

1.4

1.2

0.7

逆时针调整1W01（此时1W01阻值减小），使1Q01基极直流电压为5V，重新测出幅频特性曲线。

输入信号频率f（MHZ）

5.4

5.5

5.6

5.7

5.8

5.9

6.0

6.1

6.2

输出电压幅值U（mv）

1.2

1.5

1.7

2.03

3.2

3.6

3.8

4.5

5

输入信号频率f（MHZ）

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

6.8

6.9

7.0

7.1

输出电压幅值U（mv）

5.8

5.63

5.43

5

4.23

3.7

3.42

2.8

2.71

可以发现：

当1W01加大时，由于ICQ减小，幅频特性幅值会减小，同时曲线变“瘦”（带宽减小）；而当1W01减小时，由于ICQ加大，幅频特性幅值会加大，同时曲线变“胖”（带宽加大）。

4．观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响

当放大器工作于放大状态下，按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线。

接通1R3

输入信号频率f（MHZ）

5.4

5.5

5.6

5.7

5.8

5.9

6.0

6.1

6.2

输出电压幅值U（mv）

0.8

1.07

1.3

1.32

1.48

1.6

2

2.8

4.2

输入信号频率f（MHZ）

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

6.8

6.9

7.0

7.1

输出电压幅值U（mv）

6.13

5.76

4.8

3.41

2.32

2

1.77

1.5

1.3

不接1R3

输入信号频率f（MHZ）

5.4

5.5

5.6

5.7

5.8

5.9

6.0

6.1

6.2

输出电压幅值U（mv）

0.5

1.07

1.42

1.46

2.7

3

3.2

4.3

4.5

输入信号频率f（MHZ）

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

6.8

6.9

7.0

7.1

输出电压幅值U（mv）

5.37

5.16

5.02

4.47

3.86

3.02

2.65

2.20

2.1

可以发现：

当不接1R3时，集电极负载增大，幅频特性幅值加大，曲线变“瘦”，Q值增高，带宽减小。

而当接通1R3时，幅频特性幅值减小，曲线变“胖”，Q值降低，带宽加大。

实验3电容三点式LC振荡器

实验步骤

1．实验准备

⑴　插装好LC振荡器与射随放大电路模块，按下开关3K1接通电源。

⑵　3K01、3K02、3K03置“off“位，即可开始实验。

2．静态工作点测量

⑴　用三用表测量晶体振荡管3Q01的各管脚电压，用示波器探头接3TP01端，调整3W01，观察振荡器停振和起振时的情形。

⑵调整电位器3W01可改变3Q01的基极电压VB，并改变其发射极电压VE。

记下VE的最大值，并计算相应的IE值（发射极电阻3R04=1kΩ）：

3．静态工作点变化对振荡器工作的影响

⑴实验初始条件：

IEQ=2.5mA（调3W01达到）。

⑵调节电位器3W01以改变晶体管静态工作点IEQ，使其分别为表3.1所示各值，且把示波器探头接到3TP01端，观察振荡波形，测量相应的输出振荡电压峰-峰值Vp-p，并以频率计读取相应的频率值，填入表3.1。

表3.1

IEQ（mA）

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

f（MHz）

7.2

7.2

7.2

7.2

7.2

0

Vp-p（V）

1.03

1.15

1.26

1.33

1.23

0

4．振荡器频率范围的测量

测量方法：

用小起子调整半可变电容3C05，同时用频率计在3TP01端测量输出振荡信号的频率值

测量范围：

6.88MHz~7.69MHz

5.频率稳定度的测量

测试方法：

（1）用频率计在3TP01端测量振荡频率，观察１分钟左右，振荡频率f０的变化情况，并记录两个频率值f０１（开始值），f０２（最大变化值）。

f０=7.3416MHzf０２=7.3423MHz

（2）计算：

ＬＣ振荡器的短期频率稳定度Δf０／f０应优于１０－３。

Δf０／f０=0.0007/7.3416<10-3

例如：

本实验振荡频率f０为7.5ＭＨＺ，因此，振荡频率的频率误差Δf０应满足：

Δf０＝f０２－f０１＝±f０×１０－３＝7.5×１０３ＨＺ。

即振荡频率在短时间内，误差不应超出7.5ＫＨＺ。

6.等效Q值变化（负载电阻变化）对振荡器工作的影响

改变负载电阻使其分别为10K、5.1K（分别接通3K02、3K03），观察振荡波形，测量相应的振荡电压峰一峰值VP-P。

R=10K欧时VP-P=1.2V；R=5.1K欧时VP-P=0.9V

当负载R变小时，图形变窄。

实验4石英晶体振荡器

实验步骤

1．实验准备

在实验箱主板上插好晶振模块，接通实验箱上电源开关，按下开关4K01，此时电源指示灯点亮。

2．静态工作点测量

改变电位器4W01可改变4Q01的基极电压VB，并改变其发射极电压VE。

记下VE的最大、最小值，并计算相应的IEmax、IEmin值（发射极电阻4R04=1KΩ）。

IEmax=3.12mAIEmin=1.95mA

3．静态工作点变化对振荡器工作的影响

⑴实验初始条件：

VEQ=2.5V（调4W01达到）。

⑵调节电位器4W01以改变晶体管静态工作点IE，使其分别为表4.1所示各值，且把示波器探头接到4TP02端，观察振荡波形，测量相应的振荡电压峰-峰值Vp-p，并以频率计读取相应的频率值，填入表4.1。

表4.1

VEQ（V）

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

f（MHz）

5.996

5.996

5.996

5.996

5.996

0

Vp-p（V）

0.516

0.465

0.372

0.298

0.274

0

4．微调电容4C1变化对振荡器工作的影响

⑴实验初始条件：

同3⑴。

⑵用改锥（螺丝刀、起子）平缓地调节微调电容4C1。

与此同时，把示波器探头接到4TP02端，观察振荡波形，并以频率计测量其频率,看振荡频率有无变化。

（没有出现任何变化）

设计部分（关于席勒电路缓冲级的设计）

电容三点式的优点是：

1）振荡波形好；2）电路的频率稳定度高，工作频率可以做得较高，达到几十赫兹到几百赫兹的甚高波段范围。

电路缺点：

若调用C1或C2改变振荡回路的工作频率，反馈系数也将改变使振荡器的频率稳定度不高。

改进型的电容三点式分为两种：

克拉泼振荡器、西勒振荡器。

电容三点式改进型“西勒振荡器”：

电路的特点是在克拉泼电路的基础上，用一电容C4，并联于电感L两端。

作用是保持了晶体管与振荡回路弱耦合，振荡频率的稳定度高，调整范围大。

由于西勒振荡器的的输出阻抗比较大，带负载的能力不强，所以有必要加一个缓冲极，来提高电路的带负载能力。

缓冲极不具有放大作用，只是原倍数的将信号输出给下一级。

电路分析：

电路包括席勒电路和其缓冲级。

席勒电路得到了正弦波，说明了电路起振了，并且得到了稳定的波形：

在西勒振荡器接缓冲级后，在负载处得到的仿真波形

Ch1与ch2叠加的波形

实验总结：

本次实验的席勒电路看似十分简单，然而缓冲级的设计却有很大的拓展空间。

对于波形的失真方面，参考资料显得十分重要。

课本上只是简单的介绍西勒振荡器的基本原理，而更多的任务要求实现需要我们去查阅资料和联系各个知识点。

经过这次课程设计，让我对前面的路有了更多的信心，因为在这个过程中，我学到了不少实用的东西，对于高频电子电路有了更深层次的掌握，并且提高了独立解决问题的能力。

通过这次课设我学习到了如何解决高频线路中的相关困难，更进一步地熟悉了晶体管的应用和具体使用方法，同时本次实验也暴露了我的很多不足。