高頻電子通信實驗之石英晶體振蕩器

一、實驗準備
1．做本實驗時應具備的知識點：
石英晶體振蕩器
串聯型晶體振蕩器
靜態工作點、微調電容、負載電阻對晶體振蕩器工作的影響
2．做本實驗時所用到的儀器：
晶體振蕩器模塊
雙蹤示波器
頻率計
萬用表
二、實驗目的
1．熟悉電子元器件和高頻電子線路實驗系統。
2．掌握石英晶體振蕩器、串聯型晶體振蕩器的基本工作原理，熟悉其各元件功能。
3．熟悉靜態工作點、負載電阻對晶體振蕩器工作的影響。
4．感受晶體振蕩器頻率穩定度高的特點，了解晶體振蕩器工作頻率微調的方法。
三、實驗內容
1．用萬用表進行靜態工作點測量。
2．用示波器觀察振蕩器輸出波形，測量振蕩電壓峰-峰值V_p-p，并以頻率計測量振蕩頻率。
3．觀察并測量靜態工作點、負載電阻等因素對晶體振蕩器振蕩幅度和頻率的影響。

圖4-1 晶體振蕩器交流通路
四、基本原理
1．晶體振蕩器工作原理
一種晶體振蕩器的交流通路如圖4-1所示。圖中，若將晶體短路,則L₁、C₂、C₃就構成了典型的電容三點式振蕩器(考畢茲電路)。因此，圖4-1的電路是一種典型的串聯型晶體振蕩器電路（共基接法）。若取L₁=4.3μH、C₂=820pF、C₃=180pF，則可算得LC并聯諧振回路的諧振頻率f₀≈6MHz，與晶體工作頻率相同。圖中， C₅是耦合（隔直流）電容，R₅是負載電阻。很顯然，R₅越小，負載越重，輸出振蕩幅度將越小。
2．晶體振蕩器電路
晶體振蕩器電路如圖4-2所示。圖中，4R03、4C02為去耦元件，4C01為旁路電容，并構成共基接法。4W₀₁用以調整振蕩器的靜態工作點（主要影響起振條件）。4C₀₅為輸出耦合電容。4Q02為射隨器，用以提高帶負載能力。實際上，圖4-2電路的交流通路即為圖4-1所示的電路。

五、實驗步驟
1．實驗準備
在實驗箱主板上插好晶振模塊，接通實驗箱上電源開關，按下開關4K01，此時電源指示燈點亮。
2．靜態工作點測量
改變電位器4W01可改變4Q01的基極電壓V_B，并改變其發射極電壓V_E。記下V_E的最大、最小值，并計算相應的I_Emax、I_Emin值（發射極電阻4R04=1KΩ）。
3．靜態工作點變化對振蕩器工作的影響
⑴ 實驗初始條件：V_EQ=2.5V（調4W01達到）。
⑵ 調節電位器4W01以改變晶體管靜態工作點I_E，使其分別為表4.1所示各值，且把示波器探頭接到4TP02端，觀察振蕩波形，測量相應的振蕩電壓峰-峰值V_p-p，并以頻率計讀取相應的頻率值，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、實驗報告要求
1．根據實驗測量數據，分析靜態工作點(I_EQ)對晶體振蕩器工作的影響。
2．對實驗結果進行分析，總結靜態工作點、負載電阻等因素對晶體振蕩器振蕩幅度和頻率的影響，并闡述緣由。
3．對晶體振蕩器與LC振蕩器之間在靜態工作點影響、帶負載能力方面作一比較，并分析其原因。
4．總結由本實驗所獲得的體會。