实验二  石英晶体振荡器实验

一、实验目的：

1．了解晶体振荡器的工作原理及特点；

2．掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。

二、预习要求：

1．查阅晶体振荡器的有关资料，了解为什么用石英晶体作为振荡回路元件能使振荡器的频率稳定度大大提高；

2．画出并联谐振型晶体振荡器和串联谐振型晶体振荡器的电路图，并说明两者在电结构和应用上的区别；

     3．了解实验电路中各元件作用。

三 、实验电路说明：

本实验电路采用并联谐振型晶体振荡器，如图7-2所示。

图7-2

XT、C2、C3、C4组成振荡回路。Q1的集电极直流负载为R3,偏置电路由R1、R2、W和R4构成，改变W可改变Q1的静态工作点。静态电流的选择既要保证振荡器处于截止平衡状态也要兼顾开始建立振荡时有足够大的电压增益。振荡器的交流负载实验电阻为R5。

四、实验仪器：

   1．双踪示波器

   2．频率计

   3．万用表

   4．实验箱及LC振荡、石英晶体振荡模块

五、实验内容及步骤：

    1．接通电源；

    2．测量振荡器的静态工作点：

      调整图中W，测得Iemin和Iemax（可测量R4两端的电压来计算相应的Ie值）；

       经计算可得：Iemin=0.704mA , Iemax=4.920mA

3．测量当工作点在上述范围时的振荡器频率及输出电压。

   振荡器的频率为10MHz，输出电压的范围是0.37V～2.50V

 4．研究有无负载对频率的影响：先将K1拨至OFF，测出电路振荡频率，再将K1拨至R5，测出电路振荡频率，填入表2-1，并与LC振荡器比较。

 

表2-1

六、实验报告要求：

1．画出实验电路的交流等效电路；

2．整理实验数据；

3．比较晶体振荡器与LC振荡器带负载能力的差异，并分析原因；

解析：晶体振荡器的带负载能力比较强，因为晶体在工作频率附近的并联谐振阻抗较大，  回路阻抗受负载影响较小。

4．说明本电路的优点。

（1）晶体谐振频率稳定，受外界影响较小；

（2）晶体谐振器有非常高的品质因素；

（3）晶体谐振器的接入系数非常小；

（4）晶体在工作频率附近的并联谐振阻抗较大，阻抗变化率较大，稳定度高

实验七  高频功率放大器实验

一、实验目的：

    1. 了解谐振功率放大器的基本工作原理， 初步掌握高频功率放大电路的计算和设计过程；

    2. 了解电源电压与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。

二、预习要求：

    1. 复习谐振功率放大器的原理及特点；

    2. 分析图7-7所示的实验电路，说明各元件的作用。

三、实验电路说明：

   本实验电路如图7-7所示。

                              图7-7

本电路由两级组成：Q1等构成前级推动放大，Q2为负偏压丙类功率放大器，R4、R5提供基极偏压（自给偏压电路），L1为输入耦合电路，主要作用是使谐振功放的晶体三极管的输入阻抗与前级电路的输出阻抗相匹配。L2为输出耦合回路，使晶体三极管集电极的最佳负载电阻与实际负载电阻相匹配。R14为负载电阻。

四、实验仪器：

    1. 双踪示波器

    2. 万用表

3. 实验箱及丙类功率放大模块

4．高频信号发生器

五、实验内容及步骤；

    1. 将开关拨到接通R14的位置，万用表选直流毫安的适当档位，红表笔接P2，黑表笔接P3；

  2. 检查无误后打开电源开关,调整W使电流表的指示最小（时刻注意监控电流不要过大，否则损坏晶体三极管）；

  3. 将示波器接在TP1和地之间，在输入端P1接入8MHz幅度约为500mV的高频正弦信号，缓慢增大高频信号的幅度，直到示波器出现波形。这时调节L1、L2，同时通过示波器及万用表的指针来判断集电极回路是否谐振，即示波器的波形为最大值，电流表的指示I0为最小值时集电极回路处于谐振状态。用示波器监测此时波形应不失真。

    4. 根据实际情况选两个合适的输入信号幅值，分别测量各工作电压和峰值电压及电流，并根据测得的数据分别计算：

1）电源给出的总功率；

2）放大电路的输出功率；

3）三极管的损耗功率；

4）放大器的效率。

六、实验报告要求：

   1. 根据实验测量的数值，写出下列各项的计算结果:

      1）电源给出的总功率；

  2）放大电路的输出功率；

  3）三极管的损耗功率；

  4）放大器的效率。

   2. 说明电源电压、输出电压、输出功率的关系。

 

第二篇：石英晶体振荡器的主要参数

石英晶体振荡器的主要参数

标称频率fo：存规定的负载电容下，晶振元件的振荡频率即为标称频率矗。标称频率足晶体技术条件中规定的频率，通常标识在产品外壳上。需要注意的是，晶体外壳所标注的频率，既不是串联谐振频率也不足并联谐振频率，而足在外接负载电容时测定的频率，数值介于串联谐振频率与并联谐振频率之间。所以即使两个晶体外壳所标注的频率是一样的，其实际频率也会有些小的偏差（1．艺引起的离散性）。

常用普通晶振标称频率有48kHz、500kHz、503.5kHz、l -40.50MHz等，对于特殊要求的晶振频率可达到IOOOMHz以上。

负载电容：品振元件相当于电感，组成振荡电路时需配接外部电容，此电容目U负载电容。负载电容是与晶体一起决定负载谐振频率f的有效外界电容，通常用CL表示。设计电路时必须按产品手册巾规定的CL值，才能使振荡频率符合晶振的fL。在应用晶体时，负载电容(C。)的值是卣接由厂家所提供的，无需冉去计算。常见的负载电容为8pF、12pF、15pF、20pF、30pF、50pF、lOOpF。』I要可能就应选lOpF、20pF、30pF、50pF、lOOpF这样的推荐值。

负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同。标称频率相同的晶振，负载电容不一定相同。因为石英品体振荡器有两个谐振频率：一个是串联谐振品振的低负载电容晶振：另一个为并联谐振晶振的高负载电容晶振。所以，标称频率相同的晶振互换时还必须要求贞载电容一致，不能冒然互换，否则会造成电器工作不止常。

调整频差：在规定条件下，基准温度(25℃±2℃)时工作频率相对于标称频率所允许的偏若。

温度频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度(25℃t2℃)时工作频率的允许偏差。

老化率：在规定条件下，晶体T作频率随时间向允许的相对变化。以年为时间单位衡量时称为年老化率。

静电容：等效电路中与串联臂并接的电容，通常用c。表示（如图8-3所示）。

负载谐振频率(ti,)：在规定条件卜，晶体与一个负载电容相串联或相并联，其组合阻抗呈现为电阻性时的两个频率巾的一个频率。在串联负载电容时，负载谐振频率是两个频率中较低的一个；在并联负载电容时，则足两个频率中较高的一个。

动态电阻：串联谐振频率下的等效电阻，用R1表示。

负载谐振电阻：在负载谐振频率时呈现的等效电阻，用RL表示。在通常情况下，RL=R1（1十甜Ci），2。激励电平（功率）：晶振工作时会消耗的有效功率。在振荡回路中，激励电平应大小适中，既不能过激励（容易振到高次谐波上），也不能欠激励（不容易起振）。常见的激励电平有2mW、ImW、0.5mW、0.2mW、O.lmW、50vw、20ptW、lOLr,W、1}r,W、O.I LiW等。选择晶体时至少应考虑负载谐振频率、负载电容、激励电平、温度频差及长期稳定性等情况。

频率精度和频率稳定度：由于普通晶振的性能基本都能达到一般电器的要求，故对于高档设备还需要有一定的频率精度和频率稳定度。频率精度从10-4—10-10量级不等。稳定度从±1～+lOOppm不等。要根据具体的设备需要而选择合适的晶振，如通信网络、无线数据传输等系统就需要更高要求的石英晶体振荡器。因此，晶振的参数决定了晶振的品质和性能。在实际应用中要根据具体要求选择适当的晶振，因不同性能的晶搌，其价格不同。要求越商，价格也越贵，一般j{要满足要求即可。