高频电子通信实验之石英晶体振荡器
发布时间:2017-06-15 点击次数:次
一、实验准备
1.做本实验时应具备的知识点:
石英晶体振荡器
串联型晶体振荡器
静态工作点、微调电容、负载电阻对晶体振荡器工作的影响
2.做本实验时所用到的仪器:
晶体振荡器模块
双踪示波器
频率计
万用表
二、实验目的
1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。
2.掌握石英晶体振荡器、串联型晶体振荡器的基本工作原理,熟悉其各元件功能。
3.熟悉静态工作点、负载电阻对晶体振荡器工作的影响。
4.感受晶体振荡器频率稳定度高的特点,了解晶体振荡器工作频率微调的方法。
三、实验内容
1.用万用表进行静态工作点测量。
2.用示波器观察振荡器输出波形,测量振荡电压峰-峰值Vp-p,并以频率计测量振荡频率。
3.观察并测量静态工作点、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响。
图4-1 晶体振荡器交流通路
四、基本原理
1.晶体振荡器工作原理
一种晶体振荡器的交流通路如图4-1所示。图中,若将晶体短路,则L1、C2、C3就构成了典型的电容三点式振荡器(考毕兹电路)。因此,图4-1的电路是一种典型的串联型晶体振荡器电路(共基接法)。若取L1=4.3μH、C2=820pF、C3=180pF,则可算得LC并联谐振回路的谐振频率f0≈6MHz,与晶体工作频率相同。图中, C5是耦合(隔直流)电容,R5是负载电阻。很显然,R5越小,负载越重,输出振荡幅度将越小。
2.晶体振荡器电路
晶体振荡器电路如图4-2所示。图中,4R03、4C02为去耦元件,4C01为旁路电容,并构成共基接法。4W01用以调整振荡器的静态工作点(主要影响起振条件)。4C05为输出耦合电容。4Q02为射随器,用以提高带负载能力。实际上,图4-2电路的交流通路即为图4-1所示的电路。
五、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)。
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
六、实验报告要求
1.根据实验测量数据,分析静态工作点(IEQ)对晶体振荡器工作的影响。
2.对实验结果进行分析,总结静态工作点、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响,并阐述缘由。
3.对晶体振荡器与LC振荡器之间在静态工作点影响、带负载能力方面作一比较,并分析其原因。
4.总结由本实验所获得的体会。
1.做本实验时应具备的知识点:
石英晶体振荡器
串联型晶体振荡器
静态工作点、微调电容、负载电阻对晶体振荡器工作的影响
2.做本实验时所用到的仪器:
晶体振荡器模块
双踪示波器
频率计
万用表
二、实验目的
1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。
2.掌握石英晶体振荡器、串联型晶体振荡器的基本工作原理,熟悉其各元件功能。
3.熟悉静态工作点、负载电阻对晶体振荡器工作的影响。
4.感受晶体振荡器频率稳定度高的特点,了解晶体振荡器工作频率微调的方法。
三、实验内容
1.用万用表进行静态工作点测量。
2.用示波器观察振荡器输出波形,测量振荡电压峰-峰值Vp-p,并以频率计测量振荡频率。
3.观察并测量静态工作点、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响。
图4-1 晶体振荡器交流通路
四、基本原理
1.晶体振荡器工作原理
一种晶体振荡器的交流通路如图4-1所示。图中,若将晶体短路,则L1、C2、C3就构成了典型的电容三点式振荡器(考毕兹电路)。因此,图4-1的电路是一种典型的串联型晶体振荡器电路(共基接法)。若取L1=4.3μH、C2=820pF、C3=180pF,则可算得LC并联谐振回路的谐振频率f0≈6MHz,与晶体工作频率相同。图中, C5是耦合(隔直流)电容,R5是负载电阻。很显然,R5越小,负载越重,输出振荡幅度将越小。
2.晶体振荡器电路
晶体振荡器电路如图4-2所示。图中,4R03、4C02为去耦元件,4C01为旁路电容,并构成共基接法。4W01用以调整振荡器的静态工作点(主要影响起振条件)。4C05为输出耦合电容。4Q02为射随器,用以提高带负载能力。实际上,图4-2电路的交流通路即为图4-1所示的电路。
五、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)。
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) | ||||||
Vp-p(V) |
六、实验报告要求
1.根据实验测量数据,分析静态工作点(IEQ)对晶体振荡器工作的影响。
2.对实验结果进行分析,总结静态工作点、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响,并阐述缘由。
3.对晶体振荡器与LC振荡器之间在静态工作点影响、带负载能力方面作一比较,并分析其原因。
4.总结由本实验所获得的体会。