THKGPZ2高频电子线路综合实验箱.doc

实验一 LC与晶体振荡器实验一、实验目的 1）、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理 2）、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响 3）、测量振荡器的反馈系数、波段复盖系数、频率稳定度等参数 4）、比较LC与晶体振荡器的频率稳定度二、实验预习要求 实验前，预习教材：“电子线路非线性部分”第3章：正弦波振荡器；“高频电子线路”第四章：正弦波振荡器的有关章节三、实验原理说明 三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图1-11、 起振条件1）、相位平衡条件：Xce和Xbe必需为同性质的电抗，Xcb必需为异性质的电抗，且它们之间满足下列关系： 2）、幅度起振条件： 图1-1 三点式振荡器 式中：qm——晶体管的跨导， FU——反馈系数， AU——放大器的增益， qie——晶体管的输入电导， qoe——晶体管的输出电导， q'L——晶体管的等效负载电导， FU一般在0.1~0.5之间取值。

2、 电容三点式振荡器 1）、电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器 图1-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容Ci和输出电容Co对频率稳定度的影响较大，且频率不可调 （a） 考毕兹振荡器 （b） 交流等效电路图1-2 考毕兹振荡器 2）、串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器 电路如图1-3所示，其特点是在L支路中串入一个可调的小电容C3，并加大C1和C2的容量，振荡频率主要由 C3和L决定C1和C2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了Ci和Co对频率稳定度的影响，且使频率可调 （a） 克拉泼振荡器 （b） 交流等效电路图1-3 克拉泼振荡器 3）、并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器电路如图1-4所示，它是在串联改进型的基础上，在L1两端并联一个小电容C4，调节C4可改变振荡频率西勒电路的优点是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高，该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。

本实验箱所提供的LC振荡器就是西勒振荡器a） 西勒振荡器 （b） 交流等效电路图1-4 西勒振荡器 3、晶体振荡器本实验箱提供的晶体振荡器电路为并联晶振b-c型电路，又称皮尔斯电路，其交流等效电路如图1-5所示 四、实验设备 图1-5 皮尔斯振荡器THKGPZ-2型高频电子线路综合实验箱；双踪示波器；繁用表五、实验内容与步骤开启实验箱，在实验板上找到与本次实验内容相关的单元电路，并对照实验原理图，认清各个元器件的位置与作用，特别是要学会如何使用“短路帽”来切换电路的结构形式作为第一次接触本实验箱，特对本次实验的具体线路作如下分析，如图1-6所示（见图1-6）电阻R101~R106为三极管BG101提供直流偏置工作点，电感L101既为集电极提供直流通路，又可防止交流输出对地短路，在电阻R105上可生成交、直流负反馈，以稳定交、直流工作点用“短路帽”短接切换开关K101、K102、K103的1和2接点（以后简称“短接Kxxx ╳-╳”）便成为LC西勒振荡电路，改变C107可改变反馈系数，短接 K101、K102、K103 2-3，并去除电容C107后，便成为晶体振荡电路，电容C106起耦合作用，R111为阻尼电阻，图1-6 LC与晶体振荡器实验电原理图 用于降低晶体等效电感的Q值，以改善振荡波形。

在调整LC振荡电路静态工作点时，应短接电感L102（即短接K104 2-3）三极管BG102等组成射极跟随电路，提供低阻抗输出本实验中LC振荡器的输出频率约为1.5MHz，晶体振荡器的输出频率为10MHz，调节电阻R110，可调节输出的幅度经过以上的分析后，可进入实验操作接通交流电源，然后按下实验板上的+12V的总电源开关K1和实验单元的电源开关K100，电源指示发光二极管D4和D101点亮一）、调整和测量西勒振荡器的静态工作点，并比较振荡器射极直流电压（Ue、Ueq）和直流电流（Ie、Ieq）：1、组成LC西勒振荡器：短接K1011-2、K1021-2、K103 1-2、K1041-2，并在C107处插入1000p的电容器，这样就组成了与图1-4完全相同的LC西勒振荡器电路用示波器(探头衰减10)在测试点TP102观测LC振荡器的输出波形，再合上频率计电源,用频率计模块测量其输出频率2、调整静态工作点：短接K104 2-3（即短接电感L102），使振荡器停振，并测量三极管BG101的发射极电压Ueq；然后调整电阻R101的值，使Ueq=0.5V，并计算出电流Ieq（=0.5V/1K=0.5mA）。

3、 测量发射极电压和电流：短接K104 1-2，使西勒振荡器恢复工作，测量BG102的发射极电压Ue和Ie4、 调整振荡器的输出：改变电容C110和电阻R110值，使LC振荡器的输出频率f0为1.5MHz，输出幅度VLo为1.5VP-P二）、观察反馈系数Kfu对振荡电压的影响： 由原理可知反馈系数Kfu=C106/C107按下表改变电容C107的值，在TP102处测量振荡器的输出幅度VL（保持Ueq=0.5V），记录相应的数据，并绘制VL=f（C）曲线C107(pf)5001000150020002500VL(p-p)（三）、测量振荡电压VL与振荡频率f之间的关系曲线，计算振荡器波段复盖系数f max/ f min： 选择测试点TP102，改变C110值，测量VL随f的变化规律，并找出振荡器的最高频率fmax和最低频率fmin f (KHz)VL(p-p)f max = 和fmin= ，f max/ f min= （四）、观察振荡器直流工作点Ieq对振荡电压VL的影响：保持C107=1000p，Ueq=0.5V，fo=1.5MHz不变，然后按以上调整静态工作点的方法改变Ieq，并测量相应的VL，且把数据记入下表。

Ieq(mA)0.250.300.350.400.450.500.55VL(p-p)（五）、比较两类振荡器的频率稳定度：1、LC振荡器保持C107=1000p，Ueq=0.5V，f0=1.5MHz不变，分别测量f1在TP101处和f2在TP102处的频率，观察有何变化？2、晶体振荡器 短接K101、K102、K1032-3，并去除电容C107，再观测TP102处的振荡波形，记录幅度VL和频率f0之值波形： 幅度VL = 频率f0= 然后将测试点移至TP101处，测得频率f1 = 根据以上的测量结果，试比较两种振荡器频率的稳定度△f/ f0 ：六、预习思考题 1、静态和动态直流工作点有何区别？如何测定？2、 本电路采用何种形式的反馈电路？反馈量的大小对电路有何影响？3、 试分析C103、L102对晶振电路的影响？ 4、射极跟随电路有何特性？本电路为何采用此电路？七、实验注意事项 1、本实验箱提供了本课程所有的实验项目，每次实验通常只做其中某一个单元电路的实验，因此不要随意操作与本次实验无关的单元电路2、用“短路帽”换接电路时，动作要轻巧，更不能丢失“短路帽”，以免影响后续实验的正常进行。

3、在打开的实验箱箱盖上不可堆放重物，以免损坏机箱的零部件4、实验完毕时必须按开启电源的逆顺序逐级切换相应的电源开关5、测量模块在不用时,应保持电源切断状态,以免引起干扰八、实验报告1、整理实验数据，绘画出相应的曲线2、总结对两类振荡器的认识3、实验的体会与意见等实验二 函数信号发生实验一、实验目的 1）、了解单片集成函数信号发生器ICL8038的功能及特点 2）、掌握ICL8038的应用方法二、实验预习要求参阅相关资料中有关ICL8038的内容介绍三、实验原理 （一）、ICL8038内部框图介绍 ICL8038是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图2-1所示它由恒流源I2和I1、电压比较器A 和B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成外接电容C可由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B的阀值分别为总电源电压（指UCC+UEE）的2/3和1/3恒流源I2和I1的大小可通过外接电阻调节，但必须I2>I1当触发器的输出为低电平时，恒流源I2断开 图2-1 ICL8038原理框图，恒流源I1给C充电，它的两端电压uC随时间线性上升，当达到电源电压的2/3时，电压比较器A的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高电平，恒流源I2接通，由于I2>I1（设I2=2I1），I2将加到C上进行反充电，相当于C由一个净电流I放电，C两端的电压uC又转为直线下降。

当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器B输出电压便发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源I2断开，I1再给C充电，……如此周而复始，产生振荡若调整电路，使I2=2I1，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由引脚9输出方波信号C 上的电压uc，上升与下降时间相等（呈三角形），经电压跟随器从引脚3输出三角波信号将三角波变为正弦波是经过一个非线性网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小，这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波，从引脚2输出1、 ICL8038引脚功能图图2-2 ICL8038引脚图 供电电压为单电源或双电源： 单电源10V~30V 双电源±5V~±15V2、实验电路原理图如图2-3 所示图2-3 ICL8038实验电路图其中K1为输出频段选择波段开关， K2为输出信号选择开关，电位器W1为输出频率细调电位器，电位器W2调节方波占空比，电位器W3、W4调节正弦波的非线性失真 3、实际线路分析 ICL80。