高頻電子線路_楊霓清_答案_第三章-正弦波振蕩器

1、 思考題與習(xí)題3.3 若反饋振蕩器滿足起振和平衡條件，則必然滿足穩(wěn)定條件，這種說法是否正確？為什么？解：不正確。因為滿足起振條件和平衡條件后，振蕩由小到大并達(dá)到平衡。但當(dāng)外界因素（溫度、電源電壓等）變化時，平衡條件受到破壞。若不滿足穩(wěn)定條件，振蕩起就不會回到平衡狀態(tài)，最終導(dǎo)致停振。3.4 分析圖3.2.1(a)電路振蕩頻率不穩(wěn)定的具體原因？ 解：電路振蕩頻率不穩(wěn)定的具體原因是晶體管的極間電容與輸入、輸出阻抗的影響，電路的工作狀態(tài)以及負(fù)載的變化，再加上互感耦合元件分布電容的存在，以及選頻回路接在基極回路中，不利于及時濾除晶體管集電極輸出的諧波電流成分，使電路的電磁干擾大，造成頻率不穩(wěn)定。3.7

2、什么是振蕩器的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件？各有什么物理意義？振蕩器輸出信號的振幅和頻率分別是由什么條件決定的？ 解：（1） 起振條件： 振幅起振條件 相位起振條件 （n=0,1,）(2) 平衡條件：振幅平衡條件AF=1 相位平衡條件（n=0,1,）（3） 平衡的穩(wěn)定條件：振幅平衡的穩(wěn)定條件 相位平衡的穩(wěn)定條件 振幅起振條件是表明振蕩是增幅振蕩，振幅由小增大，振蕩能夠建立起來。振幅平衡條件AF=1是表明振蕩是等幅振蕩，振幅保持不變，處于平衡狀態(tài)。 相位起振條件和相位平衡條件都是（n=0,1,），它表明反饋是正反饋，是構(gòu)成反饋型振蕩器的必要條件。 振幅平衡的穩(wěn)定條件/<0表示放大器的電壓增

3、益隨振幅增大而減小，它能保證電路參數(shù)發(fā)生變化引起A、F變化時，電路能在新的條件下建立新的平衡，即振幅產(chǎn)生變化來保證AF=1。相位平衡的穩(wěn)定條件/<0表示振蕩回路的相移隨頻率增大而減小是負(fù)斜率。它能保證在振蕩電路的參數(shù)發(fā)生變化時，能自動通過頻率的變化來調(diào)整=0，保證振蕩電路處于正反饋。 顯然，上述三個條件均與電路參數(shù)有關(guān)。是由放大器的參數(shù)決定，除于工作點有關(guān)外，還與晶體管的參數(shù)有關(guān)，而反饋系數(shù)F是由反饋元件的參數(shù)值有關(guān)。對電容三點式與反饋電容、有關(guān)，對于電感三點式與反饋電感有關(guān)。3.8 反饋型LC振蕩器從起振到平衡，放大器的工作狀態(tài)是怎樣變化的？它與電路的哪些參數(shù)有關(guān)？解：反饋型LC振蕩器

4、從起振到平衡，放大器的工作狀態(tài)一般來說是從甲類放大狀態(tài)進(jìn)入甲乙類、乙類或丙類。當(dāng)時，平衡狀態(tài)時放大器工作于乙類；當(dāng)時，平衡狀態(tài)時放大器工作于丙類；當(dāng)時，平衡狀態(tài)時放大器工作于甲乙類。實際上，它是與放大器的電壓增益和反饋系數(shù)有關(guān)。3.9 試判斷題3.9圖所示交流通路中，哪些可能產(chǎn)生振蕩，哪些不能產(chǎn)生振蕩。若能產(chǎn)生振蕩，則說明是哪種振蕩電路。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 題3.9圖解：（a）不振。同名端接反，不滿足正反饋； （b）能振。變壓器耦合反饋振蕩器； （c）不振。不滿足三點式振蕩電路的組成法則； （d）可能產(chǎn)生振蕩。當(dāng)（、分別為、回路的諧振頻率），即回路呈容性，回路呈感

5、性，組成電感三點式振蕩電路； （e）可能產(chǎn)生振蕩。計入結(jié)電容，組成電容三點式振蕩電路；（f）可能產(chǎn)生振蕩。當(dāng)、(、分別為并聯(lián)諧振回路、串聯(lián)諧振回路的諧振頻率)時，回路成容性，回路成感性，組成電容三點式振蕩回路。3.10 試畫出題3.10圖所示各振蕩器的交流通路，并判斷哪些電路可能產(chǎn)生振蕩，哪些電路不能產(chǎn)生振蕩。圖中，、為交流旁路電容或隔直流電容，為高頻扼流圈，偏置電阻、不計。 （a） （b） （c） 題3.10圖解：畫出的交流通路如下圖所示。 （a）、（c）、（f）不振，不滿足三點式振蕩電路的組成法則；(b)、(d)、(e)、(g)能振。（b）、（d）為電容三點式振蕩電路，其中（d）的管子發(fā)射

6、結(jié)電容成為回路電容之一；（e）為電感是三點式振蕩電路；（g），電路同時存在兩種反饋，其中通過形成正反饋，通過R形成負(fù)反饋。由于串聯(lián)振蕩回路在其諧振頻率上呈現(xiàn)最小的阻抗，正反饋最強(qiáng)，因而在上產(chǎn)生振蕩。3.11 試改正題3.11圖所示振蕩電路中的錯誤，并指出電路類型。圖中、均為旁路電容或隔直流電容，、均為高頻扼流圈。 題3.11圖解：改正后的電路圖如下圖所示。 圖（a）中改為，改為，構(gòu)成電容三點式振蕩電路。為扼流圈，交流時，隔斷晶體三極管集電極與地之間的聯(lián)系。圖（b）中去掉，消除對回路影響，加 和以保證基極交流接地并隔斷電源電壓；改為構(gòu)成電容三點式振蕩電路。圖（c）中改為，構(gòu)成電容三點式電路；去掉

7、原電路中的，保證柵極通過形成之流通路。圖（d）中反饋線中串接隔直電容隔斷，使其不能直接加到基極上。圖（e）中改為串接電路，構(gòu)成電容三點式振蕩電路。圖（f）去掉，以滿足相位平衡條件。3.12 在題3.12圖所示的三點式振蕩電路中，已知L=1.3µH，=51pF，=2000pF，=100，=1k，=500。試問應(yīng)滿足什么要求時振蕩器才能振蕩。 題3.12圖解：回路中電容為 接入系數(shù) 共基極電容三點式振蕩器的起振條件 式中 因為 ， 所以 應(yīng)大于時振蕩器才能振蕩。3. 13 已知題3.13圖所示的振蕩器中，晶體管在工作條件下的y參數(shù)為：，?；芈吩?shù)為300pF，60pF，5µ

8、H， （1）畫出振蕩器的共射交流等效電路； （2）估算振蕩頻率和反饋系數(shù)； （3）根據(jù)振幅起振條件判斷該電路能否起振。（提示：在振蕩器共射交流等效電路中，設(shè)法求出等效到晶體管c、e兩端的值） 題3.13圖 解：（1）振蕩器的共射交流等效電路 （2）振蕩頻率和反饋系數(shù)振蕩頻率 反饋系數(shù) （3）根據(jù)振幅起振條件判斷該電路能否起振。 電路的小信號等效電路為 其中 ， 所以，電路的起振條件為： 電路可以產(chǎn)生振蕩。3.14 題3.14圖所示為LC振蕩器。（1）試說明振蕩電路各元件的作用；（2）若當(dāng)電感1.5µH，要使振蕩頻率為49.5MHz，則應(yīng)調(diào)到何值？題3.14圖解：（1）各元件的作用：

9、、確定偏執(zhí)工作點，高頻旁路電容使放大器為共基放大。、組成振蕩回路。和構(gòu)成反饋支路，提供正反饋。輸出耦合電容。（2）振蕩回路總電容為 因為回路諧振頻率要求為49.5MHz，則所以 3.15 題3.15圖所示的電容反饋振蕩電路中，100pF，300pF，50µH。畫出電路的交流等效電路，試估算該電路的振蕩頻率和維持振蕩所必須的最小電壓放大倍數(shù)。 題3.15圖 解：（1）振蕩器的共射交流等效電路 （2）振蕩頻率和反饋系數(shù)振蕩頻率 反饋系數(shù) 維持振蕩所必須的最小電壓放大倍數(shù) 3.16 題3.16圖所示振蕩電路的振蕩頻率50MHz，畫出其交流等效電路，并求回路電感L。題3.16圖 解：畫出其交

10、流等效電路 回路總電容為 回路電感 3.17題3.17圖所示是一電容反饋振蕩器的實際電路，已知50pF，100pF，10260pF，要求工作在波段范圍，即1020MHz，試計算回路電感L和電容。設(shè)回路空載100，負(fù)載電阻500，晶體管輸入電阻，若要求起振時環(huán)路增益3，問要求的跨導(dǎo)必須為多大？題3. 17圖解：因為 所以 而 于是 代入已知數(shù)值得 ， 反饋系數(shù) 當(dāng)時，要求而 ，其中 所以 3.19題3.19圖所示為克拉潑振蕩電路。已知L2µH，1000pF，=4000pF，70pF, =100，10pF，試估算振蕩角頻率值，并求滿足起振條件時的。設(shè)很大。題3.19圖解：振蕩器的交流等效

11、電路如下圖所示。由于，因而振蕩角頻率近似為 已知 ，求得 又 ，根據(jù)振幅起振條件，即，求得。3.20 在上題所示電路中，若調(diào)整工作點，使=5mA，并將分別減小到60pF、40pF，調(diào)節(jié)L使不變，設(shè)100，試問電路能否振蕩？解：已知，將起振條件改寫為，由上題得。 當(dāng)=5mA時，=192.31mS，據(jù)此求得起振時允許的最大為當(dāng)時，能起振。當(dāng)時，不起振。3.21 畫出題3.21圖所示各晶體振蕩器的交流通路，并指出電路類型。 （a） （b） （c） （d） 題3.21圖 解： 3.22 晶體振蕩電路如題3.22圖所示，已知，試分析電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩；若能振蕩，試指出與、之間的關(guān)系。題3.22圖 解

12、、電路的交流通路 若能振蕩，與、之間的關(guān)系為3.25試將晶體正確地接入題3.25圖所示電路中，組成并聯(lián)或串聯(lián)型晶體振蕩電路。題3.25圖 解： 3.26 題3.26 圖（a）為文氏電橋振蕩器，而題3.31圖（b）為晶體二極管穩(wěn)幅文氏電橋振蕩器，試指出集成運算放大器輸入端的極性，指出電路如何實現(xiàn)穩(wěn)幅。 題3.26圖解：下圖所示為電橋形式電路。圖（a）中燈泡是非線性器件，他的阻值隨溫度升高而增加，即使正溫度系數(shù)的非線性器件。起振時，燈泡阻值小，放大器增益大，隨著振蕩振幅增大，燈泡阻值增大，放大器增益就相應(yīng)減小，最后達(dá)到平衡。圖（b）中、是非線性器件，它的正向?qū)娮枳柚惦S信號增加而減少，這樣，振蕩

13、器起振時，、截止，負(fù)反饋最弱，隨著振蕩加強(qiáng)，二極管正向電阻值減小，負(fù)反饋增大，從而使振幅達(dá)到平衡。3.27 試求題3.27圖所示串并聯(lián)移相網(wǎng)絡(luò)振蕩器的振蕩角頻率及維持振蕩所需最小值的表示式。已知：（1）0.05µF，5k，10k；（2）10k，0.01µF，0.1µF。 題3.27圖 解：因為串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性 （式中=）根據(jù)相位平衡條件，得（1）已知，=，得所以 因為 ，根據(jù)振幅起振條件，二反向放大器增益應(yīng)大于3倍，即 ， 所以 （2），； =所以 因為 ，二級反向放大器總增益應(yīng)大于13倍，求得3.28 題3.28圖所示文氏電橋電路音頻振蕩器的頻率范圍為20H

14、z20kHz，共分為三擋。如果雙鏈可變電阻器的阻值范圍是1k10k,試求、的值，以及每擋的頻率范圍。 題3.28圖 解： 因為 所以 每擋的頻率范圍為20kHz2kHz，2kHz200Hz，200Hz20Hz。3.29 試用振蕩相位平衡條件判斷題3.29圖所示各電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩，為什么? 題3.29圖 解：（a）不能，為負(fù)反饋；(b)不能，RC引入的是負(fù)反饋；(c)可以產(chǎn)生振蕩；(d)不能，RC引入的是負(fù)反饋；(e)可以；3.30 在題3.30圖中：（1）判斷電路是否滿足正弦振蕩的相位平衡條件。如不滿足，修改電路連線使之滿足（畫在圖上）（2）在圖示參數(shù)下能否保證起振條件？如不能，應(yīng)調(diào)節(jié)哪

15、個參數(shù)，調(diào)到什么值？（3）起振以后，振蕩頻率應(yīng)為多少？（4）如果希望提高振蕩頻率，可以改變哪些參數(shù)，增大還是減小？（5）如果要求改善輸出波形，減小非線性失真，應(yīng)調(diào)哪個參數(shù)，增大還是減小？題3.30圖解：（1）電路不滿足正弦振蕩的相位平衡條件。修改后的電路為（2）若使電路滿足起振條件，應(yīng)有，而在時，所以，圖示基本放大器的電壓增益應(yīng)滿足的條件；而 不滿足起振條件；為了滿足起振條件，應(yīng)調(diào)節(jié)參數(shù)， （3）起振以后，振蕩頻率 （4）如果希望提高振蕩頻率，可以減小或的值。 （5）如果要求改善輸出波形，減小非線性失真，增大的值。3.31 在題3.31圖中：（1）要組成一個文氏電橋RC振蕩器，圖中電路應(yīng)如何連接（在圖中畫出連線）？（2）當(dāng)10k,0.1µF時，估算振蕩頻率是多少(忽略負(fù)載效應(yīng))？ 題3.31圖解：（1）要組成一個文氏電橋RC振蕩器，電路連線如圖示： 或 （2）當(dāng)10k,0.1µF時，振蕩頻率 3.32