一、实验目的与要求
1、进一步学习掌握正弦波振荡器的相关理论
2、掌握LC三点式振荡器的基本原理，熟悉各元器件的基本功能；
3、理解静态工作点和回路电容对振荡器的影响
4、加深对LC振荡器频率稳定度的理解。
二、实验仪器
微机，仿真软件Multisim13.0
三、实验内容与测试结果
在Multisim13.0电路窗口中，创建如下图所示仿真电路。
图1
1、观察起振过程
对图1，单击仿真按钮，从示波器中观察到的输出波形如下：
图2 输出波形
2、观测稳定的输出波形及振荡频率的变化
图3 稳定的输出波形
图4 稳定的振荡频率
3、测试静态工作点对起振和输出幅度的影响
C2取50%保持不变，分别选取R3为20%、50%、80%时，采用DC operating point（直流工作点）中，Output（输出）选项栏中，添加I(Q1[IB])、I(Q1[IC])、I(Q1[IE])、V(3)、V(4)。
R3 |
20% |
50% |
80% |
V(2) / V |
4.04392 |
2.35792 |
1.66802 |
V(4) / V |
10.12747 |
11.05460 |
11.43094 |
V(5) / V |
3.36487 |
1.69903 |
1.02302 |
I(Q1[IB]) / A |
21.45031u |
10.80907u |
6.8489u |
I(Q1[IC]) / A |
3.4098m |
1.68827m |
1.01618m |
I(Q1[IE]) / A |
-3.43094m |
-1.69907m |
-1.02303m |
VBEQ / V |
0.67905 |
0.65889 |
0.645 |
VCEQ / V |
6.7626 |
9.35557 |
10.40792 |
输出幅度 / VAC |
8.80416 |
9.32036 |
9.44476 |
观察R3不同对起振的影响
20%起振
50%起振
80%起振
4、测试回路电容对振荡频率和输出幅度的影响，并理论上给出解释
使R3取50%保持不变，分别选取C2为20%、50%、80%
C2选20%时起振波形
C2选50%时起振波形
C2选80%时起振波形
R3 |
50% |
50% |
50% |
C2 |
20% |
50% |
80% |
输出幅度/VAC |
8.93992 |
9.31496 |
9.56741 |
振荡频率/MHz |
89.794 |
58.324 |
47.335 |
理论解释：
C2增大 – 谐振频率ω0增大
C2增大 – 接入系数p减小 – g0’减小 – R0’增大 – Vce增大
四、实验结果分析
对上述实验内容及测试结果分别分析如下：
- 1、实验内容1的测试结果表明：这个一个反馈型LC正弦振荡器，并且是电容三点式振荡器，它的起振输出波形是从无到有，从小到大的，起始振荡信号十分微弱，但是由于不断地对它进行放大-选频-反馈-再放大等多次循环，于是一个与振荡回路固有的自激振荡便由小到大地增长起来。
- 2、实验内容2的测试结果表明：等待输出波形稳定后，观察示波器中的图像是跳变的，输出幅度不平稳，频率计数器中的示数不固定，频率是小幅度跳动的，说明频率的稳定度不高。
- 3、实验内容3的测试结果表明： C2保持不变时，输出电压幅度随R3增大而增大， R3越小，起振时间越短，越容易起振；R3越大，起振时间越长，越不容易起振。
- 4、实验内容4的测试结果表明： R3保持不变时，改变C2的大小可以改变输出频率，C2越小，谐振频率越大，但是可能导致停振；随着C2的增加，振荡频率减小，输出幅度也逐渐增大。这种电路设计的方法使得频率不能太高，波段范围窄，波段内输出幅度不平稳，实际中常用于固定频率振荡器。
