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1、实验三 半波振子天线仿真设计（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）实验三、半波振子天线仿真设计一、 实验目的：1、 熟悉HFSS软件设计天线的基本方法；2、 利用HFSS软件仿真设计以了解半波振子天线的结构和工作原理；3、 通过仿真设计掌握天线的基本参数：频率、方向图、增益等。二、 预习要求1、 熟悉天线的理论知识。2、 熟悉天线设计的理论知识。三、 实验原理与参考电路3.1天线介绍天线的定义：用来辐射和接收无线电波的装置。天线的作用：将电磁波能量转换为导波能量，或将导波能量转换为电磁波能量。天线的基本功能天线应尽可能多的将导波能量转变为电磁波能量，要求天线是一个
2、良好的开放系统，其次要与发射机(或接收机)良好匹配;（1）、 天线应使电磁波能量尽量集中于需要的方向，（2）、 对来波有最大的接收;（3）、 天线应有适当的极化，以便于发射或接收规定极化的电磁波;（4）、 天线应有只够的工作带宽;天线的分类（1）、 按用途分：通信天线、广播电视天线、雷达天线等;（2）、 按工作波长分：长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等;（3）、 按辐射元分：线天线和面天线;天线的技术指标大多数天线电参数是针对发射状态规定的，以衡量天线把高频电流能量转变成空间电波能量以及定向辐射的能力。（1） 天线方向图及其有关参数 所谓方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场
3、的相对场强(归一化模值)随方向变化的曲线图。如图1所示。若天线辐射的电场强度为E(r,)，把电场强度（绝对值）写成 式中I为归算电流，对于驻波天线，通常取波腹电流Im作为归算电流；f(,)为场强方向函数。因此，方向函数可定义为图1 方向图球坐标系为了便于比较不同天线的方向性，常采用归一化方向函数，用F(,)表示，即式中，fmax(,)为方向函数的最大值；Emax为最大辐射方向上的电场强度;E(,)为同一距离(,)方向上的电场强度。 通常采用两个互相垂直的平面方向图来表示。（A） E平面 所谓E平面就是电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面； （B） H平面 所谓H平面就是磁场强度矢量所在并包
4、含最大辐射方向的平面。实际天线的方向图要比电基本振子的复杂，通常有多个波瓣，它可细分为主瓣、副瓣和后瓣，如图2所示。用来描述方向图的参数通常有：图2 天线方向图的一般形状 （A）零功率点波瓣宽度（Beam Widthbetween FirstNulls,BWFN)20E或20H(下标E、H表示E、H面，下同）：指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。 （B）半功率点波瓣宽度（HalfPower Beam Width, HPBW）20.5E或20.5H:指主瓣最大值两边场强等于最大值的0.707倍（或等于最大功率密度的一半）的两辐射方向之间的夹角，又叫3分贝波束宽度。（C）副瓣电平（Side
5、Lobe Lever,SLL）:指副瓣最大值与主瓣最大值之比，一般以分贝表示，即（D）前后比:指主瓣最大值与后瓣最大值之比，通常也用分贝表示。（2）方向系数方向系数的定义是：在同一距离及相同辐射功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax（或场强|Emax|2的平方）和无方向性天线(点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，记为D。用公式表示如下：式中Pr、Pr0分别为实际天线和无方向性天线的辐射功率。无方向性天线本身的方向系数为1。（3）天线效率天线效率定义为天线辐射功率Pr与输入功率Pin之比，记为A，即辐射功率与辐射电阻之间的联系公式为 类似于辐射功率和辐射电
6、阻之间的关系，也可将损耗功率Pl与损耗电阻Rl联系起来，即Rl是归算于电流I的损耗电阻，这样一般来讲，损耗电阻的计算是比较困难的，但可由实验确定。从式9可以看出，若要提高天线效率,必须尽可能地减小损耗电阻和提高辐射电阻。通常，超短波和微波天线的效率很高，接近于1。值得提出的是，这里定义的天线效率并未包含天线与传输线失配引起的反射损失，考虑到天线输入端的电压反射系数为，则天线的总效率为 =(1-|2)A 式10（4）增益系数增益系数的定义是：在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强|Emax|2的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0
7、（或场强|E0|2的平方）之比，记为G。用公式表示如下：式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想无方向性天线的输入功率。理想无方向性天线本身的增益系数为1。考虑到效率的定义，在有耗情况下，功率密度为无耗时的A倍，式11可改写为由此可见，增益系数是综合衡量天线能量转换效率和方向特性的参数，它是方向系数与天线效率的乘积。在实际中，天线的最大增益系数是比方向系数更为重要的电参量，即使它们密切相关。（5）天线的极化 天线的极化(Polarization)是指该天线在给定方向上远区辐射电场的空间取向。一般而言，特指为该天线在最大辐射方向上的电场的空间取向。实际上，天线的极化随着偏离最大辐射方向而改变，天
8、线不同辐射方向可以有不同的极化。所谓辐射场的极化，即在空间某一固定位置上电场矢量端点随时间运动的轨迹，按其轨迹的形状可分为线极化、圆极化和椭圆极化，其中圆极化还可以根据其旋转方向分为右旋圆极化和左旋圆极化。就圆极化而言，一般规定：若手的拇指朝向波的传播方向，四指弯向电场矢量的旋转方向，这时若电场矢量端点的旋转方向与传播方向符合右手螺旋，则为右旋圆极化，若符合左手螺旋，则为左旋圆极化。 （6）输入阻抗与辐射阻抗 天线通过传输线与发射机相连，天线作为传输线的负载，与传输线之间存在阻抗匹配问题。天线与传输线的连接处称为天线的输入端，天线输入端呈现的阻抗值定义为天线的输入阻抗(Input Resist
9、ance)，即天线的输入阻抗Zin为天线的输入端电压与电流之比：其中，Rin、Xin分别为输入电阻和输入电抗，它们分别对应有功功率和无功功率。有功功率以损耗和辐射两种方式耗散掉，而无功功率则驻存在近区中。天线的输入阻抗决定于天线的结构、工作频率以及周围环境的影响。输入阻抗的计算是比较困难的，因为它需要准确地知道天线上的激励电流。除了少数天线外，大多数天线的输入阻抗在工程中采用近似计算或实验测定。（7）频带宽度 天线的所有电参数都和工作频率有关。当工作频率变化时，天线的有关电参数变化的程度在所允许的范围内，此时对应的频率范围称为频带宽度(Bandwidth)。根据天线设备系统的工作场合不同，影响
10、天线频带宽度的主要电参数也不同。根据频带宽度的不同，可以把天线分为窄频带天线、宽频带天线和超宽频带天线。若天线的最高工作频率为fmax，最低工作频率为fmin，对于窄频带天线，常用相对带宽，即(fmax-fmin)/f0100%来表示其频带宽度。而对于超宽频带天线，常用绝对带宽，即fmax/fmin来表示其频带宽度。通常，相对带宽只有百分之几的为窄频带天线，例如引向天线；相对带宽达百分之几十的为宽频带天线，例如螺旋天线；绝对带宽可达到几个倍频程的称为超宽频带天线，例如对数周期天线。3.2对称振子 如图2所示，对称振子(Symmetrical CenterFed Dipole)是中间馈电，其两臂
11、由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为a，长度为l。两臂之间的间隙很小，理论上可忽略不计，所以振子的总长度L=2l。对称振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。 图2 对称振子结构及坐标图 电流分布若想分析对称振子的辐射特性，必须首先知道它的电流分布。为了精确地求解对称振子的电流分布，需要采用数值分析方法，但计算比较麻烦。实际上，细对称振子天线可以看成是由末端开路的传输线张开形成，理论和实验都已证实，细对称振子的电流分布与末端开路线上的电流分布相似，即非常接近于正弦驻波分布，若取图2的坐标，并忽略振子损耗，则其形式为式中，Im为电流波腹点的复振幅；k=2/=/c为相移常数。根据
12、正弦分布的特点，对称振子的末端为电流的波节点；电流分布关于振子的中心点对称；超过半波长就会出现反相电流。 对称振子的辐射场确定了对称振子的电流分布以后，就可以计算它的辐射场。欲计算对称振子的辐射场，可将对称振子分成无限多电流元，对称振子的辐射场就是所有电流元辐射场之和由于对称振子的辐射场与无关，而观察点P(r,)距对称振子足够远，因而每个电流元到观察点的射线近似平行，因而各电流元在观察点处产生的辐射场矢量方向也可被认为相同，和电基本振子一样，对称振子仍为线极化天线。 由理论得知：此式说明，对称振子的辐射场仍为球面波；其极化方式仍为线极化；辐射场的方向性不仅与有关，也和振子的电长度有关。根据方向
13、函数的定义式5，对称振子以波腹电流归算的方向函数为 上式实际上也就是对称振子E面的方向函数；在对称振子的H面（=90的xOy面）上，方向函数与无关，其方向图为圆。 在一定频率范围内工作的对称振子，为保持一定的方向性，一般要求最高工作频率时，l/min1）图4 HFSS建模的半波振子天线其中是中心馈电，激励选择为cab的上半平面，设置为waveport。（4）、 运行程序Analysis，设置辐射球，从result中输出E面、H面、立体方向图，增益等结果。图5 参考立体方向图（5）、 根据软件设计的结果和理论分析结果比较。四、 实验内容：1、 设计一个中心频率为3GHz的半波振子天线基本结构。2
14、、 使用HFSS软件建模，并选取合适的参数，并对其参数进行优化仿真。3、 根据软件设计的结果和理论分析结果比较。五、 实验报告要求1、 写清学号、姓名、班级及实验名称；2、 写出半波振子天线参数的设计过程。3、 简略写出在HFSS仿真中步骤及运行结果，附上输出图形。4、 根据软件设计的结果和理论分析结果比较,并分析给出一定的结论。5、 写出实验体会。六、 思考题1、 天线的基本功能是什么？2、 半波振子天线的工作原理是什么，它的方向系数是多少，为什么有波长缩短的现象？3、 辐射边界如何选取？ 七、 注意事项八、 实验元器件、仪器、仪表1、 PC；2、 HFSS仿真软件。时间:2021年 4月
15、27日、 5月 4日 地点:010616 班级 :信息 0901B (4月 27日 5、 6节第一组、 4月 27日 7、 8节第三 组; 5月 4日 5、 6节第二组、 5月 4日 7、 8节第四组实验六 正弦波振荡器电路仿真 一、文氏电桥正弦波振荡器电路仿真按图 1所示电路参数在 Multisim 中画出相应的电路。 图 1 文氏电桥正弦波振荡器电路仿真实验图文氏电桥正弦波振荡器的起振条件:(R5+R3 2R4。调 节 R5分别为 1k 、 1.8k 、 10k 时,观察波形。二、 LC 正弦波振荡器电路仿真按图 2所示电路参数在 Multisim 中画出相应的电路。 图 2 LC正弦波振
16、荡器电路仿真观察输出波形,注意起始阶段的波形和稳定后波形的区 别。三、石英晶体正弦波振荡器电路仿真按图 3所示电路参数在 Multisim 中画出相应的电路。 图 3 石英晶体正弦波振荡器电路仿真观察输出波形,注意起始阶段的波形和稳定后波形的区 别。正弦波振荡器习题课一、 主要内容提要1. 振荡器的振荡的一般条件起振条件：平衡条件： 2. LC振荡器变压器反馈式集电极调谐型（调C）、基极调谐型（调B）、发射极调谐型（调E）（2）三端式（三点式）电容三端式：特点波形好，用在频率高的场合，不易调节频率（改变C时，同时会改变反馈系数），改进的电容三端式（考必玆电路）在电感支路串联一个容量远小于原电路
17、电容量的小电容，特点是：解决了原电容三点式电路，频率调节不便；但存在调节C3时易改变电路增益，所以频率调节范围（覆盖系数）不大。西勒电容三端式在考必玆电路基础上，在电感两端并联一个小容量电容，解决了考必玆电路频率调节范围（覆盖系数）不大的问题。电感三端式：特点波形不好，用在频率不太高的场合，频率调节方便（调节电容量,不会改变反馈系数。3. 石英晶体振荡器（1） 特点：频率稳定度高（2） 等效电路：有两个谐振频率fs和fp（3） 实际电路串联型和并联型4. RC振荡器是低频的振荡器，分为“桥式”和“相移式”两种。“桥式”电路的组成正反馈：RC串并联网络，负反馈：电压串联负反馈(电阻有一热敏电阻限
18、幅)，同相放大器振荡频率:二、 典型例题解析1画出电容三点式振荡器电路图，说明它的应用特性。2画出电感三点式振荡器电路图，并说明它的应用特征。3分析下图所示电路的工作原理。4分析下图所示电路的工作原理。5.在下图所示收音机变频器电路中，那些元件构成振荡器电路？属于那种振荡器类型？ 三、 课后习题解析实训十二RC正弦波振荡器一、实训目的1. 加深理解RC振荡器的工作原理。2. 学习用示波器测量振荡频率和幅度的方法。二、实训电路图12-1 RC串并联选频网络振荡器三、实训设备与器件序 号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源12V1路实训台2函数信号发生器1个实训台3频率计1个实训台4双踪示波器1台
19、自备5直流电压表1只实训台6三极管3DG62个DDZ-217电解电容10uF3个DDZ-218电解电容47uF1个DDZ-219电容0.01uF2个DDZ-2110电阻82、430、1k、1.2k、5.1k、10k、15k、100k、1M各1个11电阻16k2个12电位器10k1个DDZ-12四、实训内容与步骤1. 用实训导线按图12-1连接好实训电路。2. 将12V直流稳压电源接入实训电路。3. 断开线路上的A点与10uF电容的连接，即断开RC串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。4. 接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观察输出波形，调节电位器（Rf）使输出波形最大不失真。
20、5. 用示波器测量电路的振荡频率和输出波形幅度，并与理论值进行比较。五、实训总结1. 整理实训数据，绘出振荡波形。2. 由给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较，分析误差产生的原因。课堂实训： 设计简单的正弦波发生器（课堂实训）基础要求：设计简单的正弦波发生器，幅度、频率均可调深化：将正弦信号发生器改为随机信号发生器、变换前景和背景颜色前面板：程序框图：电子技术课程设计报告题 目： 正弦波发生器的设计专 业： XXXXXXXXXXXX班 级： XXXXXXXXXXX学 号： XXXXXXX 姓 名： XX指导教师： XXXX 设计日期： 2021年12月3日正弦波发生器设计报告一、设计目的作
21、用1. 培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。2. 学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。3. 进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。4. 培养创新能力二、设计要求1. 用途广泛，能产生10 Hz 400 Hz 的正弦波，要求掌握设计原理，对电路进行分析。2. 控制便捷，通过调节电位器实现对频率的调节，了解一些元器
22、件的用途。3. 造价低廉，使用集成芯片，花费都很低，熟悉一些重要芯片的逻辑功能，以及对芯片进行设计连接。4. 精度较高，通过对振荡器、计数器、加法器等集成电路的使用，使得电路的运行都是很精确的。所以要对一些逻辑电路的进行运用。三、设计的具体实现1、系统概述总体设计思路：电路原理：振荡器- 扭环形计数器-逻辑模拟开关-加法器-滤波器-正弦波一首先阐述正弦波振荡器起振条件及原理过程：正弦波振荡器起振条件：|AF|1（略大于）结果产生增幅震荡振荡条件是 =1 幅度平衡条件 | |=1 相位平衡条件 jAF = jA+jF = 2np 正弦波振荡电路的组成判断及分类：（1） 放大电路：保证电路能够有从
23、起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。（2） 选频网络：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。（3） 正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。（4） 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。 判断电路是否振荡。方法是：（1）是否满足相位条件，即电路是否是正反馈，只有满足相位条件才可能产生振荡 （2）放大电路的结构是否合理，有无放大能力，静态工作是否合适； （3） 是否满足幅度条件正弦波振荡电路检验，若： (1) 则不可能振荡； (2) 振荡，但输出波形明显失真； (3) 产生振荡。振荡稳定后。此种情况起振
24、容易，振荡稳定，输出波形的失真小 分类： 按选频网络的元件类型，把正先振荡电路分为：RC正弦波振荡电路；LC正弦波振荡电路；石英晶体正弦波振荡电路。RC正弦波振荡电路 常见的RC正弦波振荡电路是RC串并联式正弦波振荡电路，它又被称为文氏桥正弦波振荡电路。 串并联网络在此作为选频和反馈网络。它的电路图如图（1）所示： 它的起振条件为： 。它的振荡频率为： 它主要用于低频振荡。要想产生更高频率的正弦信号，一般采用LC正弦波振荡电路。它的振荡频率为： 。石英振荡器的特点是其振荡频率特别稳定，它常用于振荡频率高度稳定的的场合。 图（1） 正弦波发生电路的设计 本电路中采用RC桥式正弦波振荡电路产生正弦
25、波，其电路图如下所示RC桥式正弦振荡电路 该电路Rf回路串联两个并联的二极管，如上图所示串联了两个并联的1BH62，这样利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。此时输出电压系数为 Au=1+(Rf+rd)/R1 RC振荡的频率为：f0=1/(2RC) 该电路中R=51K C=10nF f0=1/(2*3.14*51000*10-8)312Hz T=1/f0=1/312=3.2*10-3S=3.2ms二.振荡器- 扭环形计数器-逻辑模拟开关-加法器-滤波器-正弦波为了产生正弦波，必须在放大电路里加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡
26、电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，这是由于很难控制正反馈的量。如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络，选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。选频网络由R、C和L、C等电抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。正弦波发生电路的组成。1 振荡器 把3脚的输出线接示波器的正端，8脚的输出线接+5V电源，1脚接地，当示波器上出现方波则达到要求。2 扭环形计数器 将4069的7脚接地，1脚
27、接实验箱上的输入端，14脚接+5V电源，2脚接输出端，测试时，如果一脚打低电平输出端灯亮，打高电平灯不亮则符合要求，然后把两个74LS194的8脚和10脚接地，1脚和16脚接+5V，示波器正端接第一个74LS194的输出端12，13，14，15脚和第二个74LS194的输出端15，14脚，能分别调出方波则符合要求。3 逻辑模拟开关 将两个CD4053的16脚接+5V，2，5，6，12脚接地，示波器分别接输出端4，14，15脚，能分别调出方波则符合要求。4 加法器 把加法器的4脚接-12V，3脚接地，7脚接+12V，示波器的正端接6脚，当测出输出六个逐渐向上的方波和六个逐渐向下的方波则符合要求。
28、5滤波器 将741的4脚接-12V，7脚接+12V ，300欧电阻接+5V，稳压管正端接地，用万用表测出稳压管两端电压，是+3V则满足.2、单元电路设计与分析（详细介绍各单元电路的选择、设计及工作原理分析、仿真，并介绍有关参数的计算及元器件参数的选择等，要求有原理图和波形图。） 1.振荡器下图是由555定时器构成的多弦振荡器，其外观及引脚是 以下是各引脚的功能：1脚：接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。VCC的范围为3 18V。一般是5V。2脚：低触发端3脚：输出端Vo4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5
29、脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当6脚：TH高触发端7脚：放电端。接放电管集电极。该端不用时，串入一只0.01F电容接地，以防引入8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电图中的555内部电路方框, 含有一个基本RS触发器，两个电压比较器，一个放电开关管T，三只5k的电阻器构成的分压器提供比较器的参考电压。它们分别使高电平比较器A1的同相输入端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2/3Vcc和1/3Vcc。当输入信号自6脚，即高电平触发器输入并超出参考电平2/3Vcc时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电
30、平，同时放电开关管导通；当信号自2脚输入并低于1/3Vcc时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电开关截止。A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。Rd是复位端，当Rd=0，555输出低电平。平时Rd端开路或接Vcc。2.扭环形计数器：扭环形计数器由两个集成移位寄存器74LS194构成,下图是其外观及引脚:集成移位寄存器74194由4个RS触发器及他们的输入控制电路组成。控制输入端S1、S0的状态组合可以完成4种控制功能，其中左移和右移两项是指串行输入，数据是分别从左移输入端Dsl和右移输入端Dsr送入寄存器。Rd为异步清零输入端。下面的功能表中， 其第1行表示寄存器异步
31、清零；第2行表示当Rd=1，CP=1（或0）时，寄存器处于原来状态；第3行表示为并行输入同步预置数；第4、5行为串行输入左移；第6、7行为串行输入右移；第8行为保持状态。 INPUNTS OUTPUTSCLEARMOODCLOCKSERIALPARALLELQA QB QC QDS1 S0LEFT RIGHTA B C DLHHHHHHH H HL HL HH LH LL L L H LH L a b c d L L L LQAO QBO QCO QDO a b c d H QAN QBN QCN L QAN QBN QCNQBN QCN QDN HQBN QCN QDN LQAO QBO Q
32、CO QDO74194作为扭环行计数器时，即从Q0Qn，Qn通过4069反向器接到Sr引脚，4069的外观及引脚如下：3.逻辑模拟开关4.加法器四、总结通过这次电子课程设计，进一步理解并加深了对所学的模拟及数字电子技术的认识。学会了在实践中运用理论，用理论来指导实践，培养了理论联系实际的正确设计思想。通过对课题的设计，训练了运用所学的理论知识去思考问题并联系理论实际解决问题的能力，同时通过此次设计，学会了较复杂的电子系统设计的一般方法，进一步掌握了分析与设计一般电子电路的方法，并增强了独立的思考问题和解决问题的能力。同时进行基本的技能训练，学会了基本仪器的使用及基本电子元器件的识别与测量。总之
33、，通过这次电子课程设计，培养了实际运用理论的能力，为以后的学习和工作有很好的促进作用。五、附录1.+5V 、12V、12V 的直流电源2.万用表 3.电烙铁4.集成芯片： LM555P、CD4053BE、HD74LS194AP2、UA741CN2、HEF4069UBP5 电位器：10k、 100k6.电容：0.1F、4.7F、47F7.电阻：3k、1k、680、200六、参考文献1康华光，陈大钦.电子技术基础模拟部分（第四版）. 北京：高等教育出版社，1999.62康华光，陈大钦.电子技术基础数字部分（第四版）. 北京：高等教育出版社，1999.6 3. 李万臣主编 模拟电子技术基础与课程设计
34、. 哈尔滨工程大学出版社，2001.3 实训十二RC正弦波振荡器一、实训目的3. 加深理解RC振荡器的工作原理。4. 学习用示波器测量振荡频率和幅度的方法。二、实训电路图12-1 RC串并联选频网络振荡器三、实训设备与器件序 号名称型号与规格数量备注13直流稳压电源12V1路实训台14函数信号发生器1个实训台15频率计1个实训台16双踪示波器1台自备17直流电压表1只实训台18三极管3DG62个DDZ-2119电解电容10uF3个DDZ-2120电解电容47uF1个DDZ-2121电容0.01uF2个DDZ-2122电阻82、430、1k、1.2k、5.1k、10k、15k、100k、1M各1
35、个23电阻16k2个24电位器10k1个DDZ-12四、实训内容与步骤6. 用实训导线按图12-1连接好实训电路。7. 将12V直流稳压电源接入实训电路。8. 断开线路上的A点与10uF电容的连接，即断开RC串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。9. 接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观察输出波形，调节电位器（Rf）使输出波形最大不失真。10. 用示波器测量电路的振荡频率和输出波形幅度，并与理论值进行比较。五、实训总结3. 整理实训数据，绘出振荡波形。4. 由给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较，分析误差产生的原因。电子报 /2007年 /4月 /29日 /第 版电子职校
36、正弦波振荡电路是否满足相位条件的判别方法南昌陆军学院 李春玲振荡电路能够起振必须同时满足幅度条件和相位条件。所谓相位条件即电路中必须引入正反 馈,故正弦波振荡电路能否满足相位条件即是判断电路中是否引入了正反馈,但振荡电路中正、 负反馈的判别要注意以下两点:1. 振荡电路无输入信号,故判别是否满足相位条件要先假定有一个输入信号单管基本放大电路有三种接法,其中共射与共集电路输入信号在 b 极,各极瞬时极性对应关 系为:假定 b 极为正,则共射电路输出在 c 极,极性与输入信号相反为负;共集电路输出在 e 极, 极性与输入信号相同为正, 如图 1。 共基电路输入信号在 e 极, 输出在 c 极, 极
37、性相同, e 极为正, 则 c 极也为正,如图 2。振荡电路输入信号可假设在 b 极,也可假设在 e 极,再根据通常的瞬时 极性法来判别反馈的正、负,从而判别是否满足相位条件。 瞬时极性判别方法是:若输入信号和反馈信号送入三极管的同一极为并联反馈,这时输入信 号和反馈信号在任一瞬时交流信号极性相同为正反馈,反之为负反馈;若输入信号和反馈信号送 入三极管的不同极为串联反馈,这时输入信号和反馈信号在任一瞬时交流信号极性不同为正反 馈,反之为负反馈。若是集成运放构成的振荡电路,输入信号同样可假设在同相端也可假设在反 相端。2. 振荡电路中的选频网络一般同时作为反馈网络,故要注意选频网络中各点极性的关
38、系 1 RC 选频网络输入与输出极性相同,如图 3。 2变压器 LC 选频网络中变压器的同名端极性相同。3电感三点式 LC 选频网络要注意交流等效接地点, 1点接地(如图 4 ,则 2、 3点极性相 同(1、 3点是对称的 ; 2点接地(如图 5 ,则 1、 3点极性相反。 4 电容三点式 LC 选频网络同样要注意交流等效接地点, 各点极性的关系与电感三点式相同, 如图 6、图 7,下面以具体电路为例。 判断方法一:图 8为 RC 选频振荡电路。假定输入信号在 b 极,某瞬时极性为正,输出在 c 极,则极性为负, RC 选频网络同时作为反馈网络,基本放大电路的输出作为反馈网络的输入, 极性瞬时
39、为负,则反馈的输出 1端也为负,反馈引回 e 极,则 e 极为负。因为输入信号假定在 b 极,反馈信号送回 e 极,在三极管的不同极上为串联反馈,且两信号极性相反,故为正反馈,满 足振荡的相位条件。 判断方法二:见图 9电路,假定输入信号在 e 极,某瞬时极性为正,输出在 c 极,极性也为 正, RC 选频网络同时作为反馈网络,反馈网络输入为正,则输出 1端也为正,反馈引回 e 极, 则极性为正。因为输入信号假定在 e 极,反馈信号送回 e 极,在三极管的同一极上为并联反馈, 且两信号极性相同,故为正反馈,满足振荡的相位条件。 图 10为电感三点式振荡电路。假定输入信号在 b 极,某瞬时极性为
40、正,其他各极瞬时极性 如图 10,选频网络 2点为交流地线,故 1点与 3点极性相反,即输入信号假设在 b 极,某瞬时为 正,则反馈信号回送到 b 极,亦为正,故为正反馈,满足振荡的相位条件。 若假定输入信号在 e 极,某瞬时极性为正,其他各极瞬时极性如图 11,反馈信号回送到 b 极 为负,与假定的输入信号不在三极管的同一极,为串联反馈,极性相反为正反馈,满足振荡的相 位条件。 图 12为电容三点式振荡电路。假定输入信号在 b 极,某瞬时极性为正,其他各极瞬时极性 如图 12,选频网络 1点为交流地线,故 2点与 3点极性相同,即输入信号假设在 b 极,某瞬时为 正,则反馈信号回送到 e 极为负,故为正反馈,满足振荡的相位条件。 若假定输入信号在 e 极,某瞬时极性为正,其它各极瞬时极性如图 13,反馈信号回送到 e 极 为正,与假定的输入信号在三极管的同一极,为串联反馈,极性相同为正反馈,满足振荡的相位 条件。 另外,对于三点式振荡器能否振荡的判断,还可以用“射同基反”法:对于三点式振荡电路 的交流通路,三极管的发射极与 LC 选频网络的接点