正弦波振蕩器

1、第六章正弦波振蕩器6.1試畫(huà)出圖1各電路的交流等效電路，并用振蕩器的相位條件，判斷哪些可能 產(chǎn)生正弦波振蕩，那些不能產(chǎn)生正弦波振蕩？并說(shuō)明理由。(dl圖1解：圖1的交流等效電路如以下圖示。在畫(huà)這些圖時(shí)，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，偏置電阻 Rbi、Rb2射極電阻Re，集電極電阻Rc都沒(méi)有畫(huà)出。(dl圖(a)b、e間為L(zhǎng)2,ce為C1,抗性質(zhì)不同，不能振蕩。®(b)be為務(wù)0為C1血為丄、6串聯(lián)假設(shè)-，為電容三點(diǎn)式振蕩器圖cc、e間為L(zhǎng)2,b、c間為L(zhǎng)i，抗性質(zhì)相同，不管b、e間呈容抗或感抗, 電路都不能起振圖d電路是具有級(jí)間反應(yīng)的放大器，它通過(guò)Rfi產(chǎn)生級(jí)間負(fù)反應(yīng)，通過(guò)1 OSCLCi串聯(lián)諧振回路

2、產(chǎn)生級(jí)間正反應(yīng)。當(dāng)正反應(yīng)量大于負(fù)反應(yīng)量時(shí)，電路就可能產(chǎn) 生自激振蕩。由于 LlCl>L2C2>L3C3 時(shí)，D 1< D 2< D 3。三個(gè)回路的電抗曲線和合成曲線如圖 3所示?？梢詽M足X=X1+X2+X3=0的角 頻率為D I和D II兩個(gè)。其中唯有D II滿足相位平衡條件，因而電路可振蕩在 D II 上，此時(shí)c-e和b-e間呈容抗，b-c間呈感抗，電路屬于電容三點(diǎn)式振蕩器。 ，LC諧振回路在CD OSC上呈現(xiàn)的阻抗最小，正反J /LC饋?zhàn)顝?qiáng)。因此，當(dāng)有D OSC的擾動(dòng)分量存在時(shí)，就能滿足起振的相位條件，產(chǎn)生 振蕩頻率為D OSC的正弦波振蕩6.2圖2是三個(gè)諧振回路振

3、蕩器的交流等效電路。 如果電路參數(shù)之間的關(guān)系式為 1LlCl>L2C2>L3C3；2LiCi=L2C2<L3C3。試問(wèn)電路能否起振？假設(shè)能起振， 那么屬于哪種類(lèi)型的振蕩電路？其振蕩頻率與各回路的固有諧振頻率之間有什么 關(guān)系？圖2三個(gè)諧振回路振蕩器的交流等效電路解：該電路作為三點(diǎn)式振蕩電路，它可能振蕩的相位平衡條件是b-e,c-e間的電抗性質(zhì)相同，b-c間為另一種性質(zhì)的電抗。由題意可知，三個(gè)并聯(lián)諧振回路的諧振頻率分別為駅1 二.切g(shù) =,- 3jJGQ(2) LiCi=L2C2<L3C3 時(shí)，3 1=3 2> 3 3 。三個(gè)回路的電抗曲線和合成曲線如圖 4所示。可以

4、看到，滿足X=Xi+X2+X3=0 的角頻率為3 0,且在角頻率上滿足相位平衡條件，因而電路可能振蕩在3 0上。此 時(shí)，c-e,b-e間呈現(xiàn)感抗，b-e間呈現(xiàn)容抗，是電感三點(diǎn)式振蕩電路。Xi圖46.3圖5 (a)、(b)分別為10MHz和25MHz的晶體振蕩器。試畫(huà)出交流等效電 路，證明晶體的作用，并計(jì)算反應(yīng)系數(shù) kfv.HH2DPFT43PF1 mH j 9K?-1山330IPF= iok n _2_15OPF輸出 工 1500PFlOKfJtTl-J.9K1I - 270Pio + 16V-15Vlb)圖5晶體振蕩器解：對(duì)于圖5 (a)所示的10MHz晶體振蕩器，忽略偏置電阻的影響，它的等

5、效 電路如圖5(c)示。Ci150DPTiB/QPF C2jl5DpfId)圖5晶體振蕩器按照相位平衡條件，晶體應(yīng)等效為感抗，應(yīng)滿足3 s< 3 osc< 3 p,屬于并聯(lián)型晶 體振蕩器中的皮爾斯振蕩電路。Cz150130= 0.45其反應(yīng)系數(shù)為對(duì)于圖5 (b)所示的25MHz晶體振蕩器，忽略偏置電阻的影響，它的等效 電路如圖5 (d)示。按照相位平衡條件，晶體相當(dāng)于一個(gè)具有高選擇性的短路元件，應(yīng)滿足 3 s=3 osco故屬于串聯(lián)型晶體振蕩電路。其反應(yīng)系數(shù)為43_170-0166.4試用相位平衡條件判斷圖6所示電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩，并簡(jiǎn)述理由to)(d)解:圖6(a)反相放

6、大器和兩節(jié)RC超前型移相網(wǎng)絡(luò)組成，不滿足相位平衡條件， 不能振蕩。圖6 (b) Ti基極同T2集電極組成同相放大器和三節(jié) RC超前網(wǎng)絡(luò)組成，每 節(jié)移相60°，為負(fù)反應(yīng)，不滿足相位平衡條件，不振。圖6 (c) A為反相器，三節(jié)RC超前型移相網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生相移180°,滿足相位 平衡條件，可以振蕩。圖(d) Ti和T2組成同相放大器，和一節(jié) RC串并聯(lián)移相網(wǎng)絡(luò)組成，但反應(yīng) 到Ti射極，為負(fù)反應(yīng)，不滿足相位平衡條件，不振蕩。6.5 一正弦波振蕩電路如圖7所示。(1) 指出電路中各元件的作用；(2) 畫(huà)出簡(jiǎn)化的交流通路(偏置電路局部可不畫(huà)出)，并指出振蕩電路類(lèi)型；(3) 估算振蕩頻率fo

7、sc ( C5很小可不予考慮)；(4) 計(jì)算反應(yīng)系數(shù)kfv ；(5) 當(dāng)該振蕩電路需外接一個(gè)頻率計(jì)時(shí)，宜選擇 A點(diǎn)還是B點(diǎn)作為輸出端？為 什么？30EL,140iLJ 22k 口LJ+ 9VDD|j F二 61DDPC3BDOpF圖7正弦波振蕩電路解：(1) 電阻Ri、R2、R3組成偏置電路并穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；Ci為旁路電容，使 放大管成為共基組態(tài)；電感L和電容C2、C3、C4、C5組成振蕩器的調(diào)諧回路， C5可對(duì)振蕩頻率進(jìn)行微調(diào)；電阻 R4和電容C6、C7、C8組成去耦電路。(2) 其交流通路如圖8所示，為共基接法的電容三點(diǎn)式振蕩電路。圖8正弦波振蕩電路的交流通路1(4)(100 +600)

8、"0七+ 100x10)kHz = 987kHzK _ G _10X10"_1河 G + G 100 + 600xi0-B75宜選A點(diǎn)，因?yàn)锳點(diǎn)交流電壓對(duì)地比B點(diǎn)小，在頻率計(jì)上的功 率損耗就小接入系數(shù)小，所以頻率計(jì)對(duì)諧振回路的Q值影響較小。6.6有圖9運(yùn)放電路1 試說(shuō)明圖9 a的電路能否振蕩？2 試判斷說(shuō)明圖9 b是否可能產(chǎn)生振蕩？它的振幅起振條件是什么？AL4 JH(b)圖9運(yùn)放電路解：1圖9 a環(huán)路增益為T(mén)jw = A& = 1 +R3應(yīng)i十應(yīng)冊(cè)S = °十知=峋存嚴(yán)唧豐曲-£尸田E -他(妙 =-arctan(2 &婭 = Q假設(shè)丁

9、圖 9 a電路就滿足振幅起振條件。又力例凹2L < 0divE +禺滿足相位穩(wěn)定條件。Rt采用負(fù)溫度特性的熱敏電阻，實(shí)現(xiàn)外穩(wěn)幅，滿足幅度穩(wěn)定條件。 所以，該電路可以產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波振蕩。2假設(shè)Jt等效一根短路線,那么該電路構(gòu)成電容三點(diǎn)式集成運(yùn)放振蕩器,可能產(chǎn)生振蕩11=所以滿足振幅起振條件應(yīng)滿足:叫也研彳誌6.7圖10所示互感耦合振蕩電路，用瞬時(shí)極性法分析判斷電路有否可能振蕩bO圖10互感耦合振蕩電路題意分析 瞬時(shí)極性法是分析判斷振蕩電路是否滿足正反應(yīng)的根本方法。對(duì)分析 判斷互感耦合振蕩器、RC振蕩器較為方便，而對(duì)于三點(diǎn)式振蕩器較多的是利用 三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)那么來(lái)分析判斷

10、。在應(yīng)用瞬時(shí)極性法時(shí)，首先要識(shí)別清楚放大器的組態(tài)形式，也就是放大器是 共射還是共基或共集。因?yàn)楣采浞糯笃鞯妮斎胧腔鶚O b，輸出是集電極c，參考 點(diǎn)或接地點(diǎn)是發(fā)射極e,它是反相放大器，輸出電壓與輸入信號(hào)電壓是反相位 的。共基放大器的輸入是發(fā)射極e，輸出是集電極c，參考點(diǎn)或接地點(diǎn)是基極b， 它是同相放大器，輸出電壓與輸入信號(hào)電壓是同相位的。 共集放大器的輸入是基極b，輸出是發(fā)射極e,參考點(diǎn)(或接地點(diǎn))是集電極c，它是同相放大器，輸出電 壓與輸入信號(hào)電壓是同相位的。在分清了放大器的類(lèi)型后，根據(jù)放大器組態(tài)的形 式確定輸入端和輸出端。然后假設(shè)某一瞬時(shí)，輸入端對(duì)參考點(diǎn)的電位為，然后根據(jù)放大器的組態(tài)確定輸出

11、端對(duì)參考點(diǎn)的相位，同相放大為，反相放大為-。再通過(guò)互感耦合的同名端決定反應(yīng)電壓 Uf對(duì)參考點(diǎn)的相位。假設(shè)反應(yīng)到輸入端仍 為，表示為正反應(yīng)，可能振蕩，假設(shè)反應(yīng)到輸入端為一，那么為負(fù)反應(yīng)，不能振蕩。解：圖10(a)由于Ce為高頻旁路電容，發(fā)射極e交流接地，放大器為共射放大， 輸入為b對(duì)地，輸出為c對(duì)地，且為反相放大器。設(shè)某一瞬時(shí)基地b對(duì)地輸入為-， 經(jīng)反相放大，集電極c對(duì)地輸出為-，由于電源Vcc相當(dāng)于交流地電位，那么電感L 兩端的電位關(guān)系是上正下負(fù)。通過(guò)互感 M耦合及同名端確定反應(yīng)電壓在反應(yīng)線 圈上是上下-，正好反應(yīng)到輸入端b為，是正反應(yīng)，可能振蕩。圖10 (b)由于Ce為高頻旁路電容，發(fā)射極e

12、交流接地，放大器為共射放大 器，輸入為基極b對(duì)地，輸出為集電極c對(duì)地，且為反相放大器。設(shè)某一瞬時(shí)， 基極b對(duì)地輸入為，經(jīng)反相放大，集電極c對(duì)地輸出為-，由于電源Vcc相當(dāng)于 交流地電位，那么集電極電感兩端的電位關(guān)系是上下-。通過(guò)互感M耦合及同名 端確定LC回路兩端的電位關(guān)系是上下-。因?yàn)長(zhǎng)C回路的上端通過(guò)Cb高頻旁 路為地電位，所以反應(yīng)到基極b對(duì)地的電位關(guān)系為-，是負(fù)反應(yīng)，不能振蕩。圖10( c)由于Cb為高頻旁路電容，基極b交流接地，放大器為共基放大器， 輸入為發(fā)射極e對(duì)地，輸出為集電極c對(duì)地，且為同相放大器。設(shè)某一瞬時(shí)，發(fā) 射極e對(duì)地輸入為，經(jīng)同相放大，集電極c對(duì)地輸出為，由于電源Vcc相

13、當(dāng)于 交流地電位，那么集電極電感兩端的電位關(guān)系是上 -下o通過(guò)互感M耦合及同名 端確定LC回路兩端的電位關(guān)系是上'下-。因?yàn)镃e是耦合電容，通過(guò)LC回路 的L的中點(diǎn)對(duì)地反應(yīng)到發(fā)射極e為，是正反應(yīng)，可能振蕩。6.8什么是振蕩器的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件？振蕩器輸出信號(hào)的振幅和 頻率分別是由什么條件決定？解：起振條件:平衡條件:T(jg1,即嚴(yán)少1碎(T )=2nt,T(j ) =1,即T(j ) =1IWT)=2n 兒振幅條件n= 0,1,2.相位條件.振幅條件n= 0,1,2相位條件穩(wěn)定條件：加 i Ui=UiA振幅穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件6.9試從相位條件出發(fā)，判斷圖11交流等效電路

14、中，哪些可能振蕩，哪些不可 能振蕩。能振蕩的屬于哪種類(lèi)型振蕩器？(b)1 A i圖11交流等效電路解：a可能振蕩，電感三點(diǎn)式反應(yīng)振蕩器，b不能,c不能,d不能,e可能振蕩，振蕩的條件是 L1C1回路呈容性,L2C2回路呈感性，即要求f01<f<f02,這時(shí)是一個(gè)電感反應(yīng)振蕩器,f可能振蕩，振蕩的條件是 LC3支路呈感性，即滿足fO3Vf,這時(shí)是一個(gè)電 容反應(yīng)振蕩器。6.10圖12是一三回路振蕩器的等效電路，設(shè)有以下四種情況：1 LQ1>L2C2>L3C3；2L1C1VL2C2VL3C3;3LQ1 = L2C2>L3C3；4LQ1<L2C2 = L3C3。試分

15、析上述四種情況是否都能振蕩，振蕩頻率 f1與回路諧振頻率有何關(guān)系?圖12三回路振蕩器的等效電路解:根據(jù)給定條件，可知1f01<f02Vf03，因此，當(dāng)滿足f01<f02<fvf03，就可能振蕩，此時(shí)LlCl回路和L2C2 回路呈容性，而L3C3回路呈感性，構(gòu)成一個(gè)電容反應(yīng)振蕩器。2f01>f02>f03，因此，當(dāng)滿足f01>f02>f>f03，就可能振蕩，此時(shí)LlCl回路和L2C2 回路呈感性，而L3C3回路呈容性，構(gòu)成一個(gè)電感反應(yīng)振蕩器。3f01=f02<f03,因此，當(dāng)滿足f01=f02<f<f03,就可能振蕩，此時(shí)LlCl

16、回路和L2C2 回路呈容性，而L3C3回路呈感性，構(gòu)成一個(gè)電容反應(yīng)振蕩器。4 foi>fo2=fo3不能振蕩，因?yàn)樵谌魏晤l率下，L3C3回路和L2C2回路都呈相 同性質(zhì)，不可能滿足相位條件。6.11試檢查圖13的振蕩器線路，有哪些錯(cuò)誤？并加以改正(a>(町血<何圖13各種振蕩器電路解:改正過(guò)的電路圖如圖14Cb十3)EcsJr CV 13)(e)圖14修改后的振蕩器電路6.12將圖15的幾個(gè)互感耦合振蕩器交流通路改畫(huà)為實(shí)際線路，并注明互感的同圖15互感耦合振蕩器交流通路畫(huà)出的實(shí)際電路如圖16：6.13(1) Ec-EcQ?PNP16振蕩器交流等效電路如圖計(jì)算Ci、C2取值范圍

17、?；ジ旭詈险袷幤鲗?shí)際線路17所示，工作頻室為10 MHZ。2畫(huà)出實(shí)際電路。圖17振蕩器交流等效電路解：1因?yàn)锽eb=2f 10A12兀f(2 7：f )210 A6 -1-2對(duì)勺。110Bec_2 fC1 _2二f3 10五39.4384 10-1丄 <0,呈感性，所以2 二f 102 二f23 10C1 -11，也應(yīng)呈感性，即2 二f 3 10(2 f)3 叫一1 ：:0,2rf 3 10-11空 oc -(2 7f)23 104二2 10 3 1012二2KXbc =2-f210丘12 二f C2E 2 叫一1應(yīng)該呈容性，及27 f C2_10,(2 f )2 2 10 叱22加91

18、 .C2252145 ：“27 pF2(2f)2 2 104 二2 102 1020 ,!HC 26.14在圖19所示的電容三端式電路中，試求電路振蕩頻率和維持振蕩所必須的 最小電壓增益。解：圖19電容三端式電路PFPF qooGooC26300001= 75pF2.6MHzC反應(yīng)系數(shù)K F -1C2要維持振蕩，應(yīng)滿足K Kf =1,即K=1KfC2SO100回路總電容C =C2 + G4001振蕩頻率:' f0 =2兀$50漢10_6漢75漢102當(dāng)以Qe作為放大器的輸出時(shí)，6.15圖20是一電容反應(yīng)振蕩器的實(shí)際電路，Ci=50 pF,C2=100 pF,C3= 10 260pF,要

19、求工作在波段范圍，即f=1020MHz，試計(jì)算回路電感L和電容C。 設(shè)回路無(wú)載Q。=100，負(fù)載電阻R=1kQ，晶體管輸入電阻Ri=500Q .假設(shè)要求起振時(shí)環(huán)路增益K。Kf=3，問(wèn)要求的跨gs。和靜態(tài)工作電流Icq必須多大?圖20電容反應(yīng)振蕩器的實(shí)際電路解:回路總電容C =C1C2C0 C3 33.33 C。C3C1 C2Cmin =33.33 10 Co =43.33 - CoCmax 二 33.33 260 Co =293.33 Co因此得到方程組如下f maxLCmin，代入數(shù)值后得20 10fminLC max解之得10 1062- L(43.33 Co)12 L(293.33 C。

20、)Co 40pF,L =0.76H反應(yīng)系數(shù)Kf50C1 C2150C1放大器增益gogmR k21Ri因此，K Kf3 gogm12 1+ +Kf R Ri j9go十氏+Kf rRi丿=9 Qo L9吶+丄+ k2丄R Ri丿330.33 10°21 丄0.76 10*10009 500= 12.88 10°=9 斜Icq =gmVT =12.8826335S6.16克拉潑和西勒振蕩線路是怎樣改良了電容反應(yīng)振蕩器性能的？解：由于克拉波振蕩器在回路中串行接入了一個(gè)小電容， 使的晶體管的接入系數(shù) 很小，耦合變?nèi)酰虼?，晶體管本身的參數(shù)對(duì)回路的影響大幅度減小了，故使頻 率穩(wěn)定度

21、提高，但使的頻率的調(diào)整范圍變小，所以，西勒振蕩器是在克拉波振蕩 器的根底上，在回路兩端在并聯(lián)一個(gè)可調(diào)電容， 來(lái)增大頻率調(diào)節(jié)范圍。由于存在 外接負(fù)載，當(dāng)接入系數(shù)變小時(shí)，會(huì)帶來(lái)增益的下降。6.17振蕩器的頻率穩(wěn)定度用什么來(lái)衡量？什么是長(zhǎng)期、短期和瞬時(shí)穩(wěn)定度？引 起振蕩器頻率變化的外界因素有哪些？解:振蕩器的穩(wěn)定度是用在一定的時(shí)間間隔內(nèi)，振蕩頻率的相對(duì)變化量大小來(lái)衡 量的。長(zhǎng)期穩(wěn)定度：一般是指一天以上時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定度。短期穩(wěn)定度：一天或小于一天時(shí)間內(nèi)，如小時(shí)、分、或秒計(jì)時(shí)間隔的頻率穩(wěn) 定度瞬時(shí)穩(wěn)定度：秒或毫秒時(shí)間間隔內(nèi)的頻率的相對(duì)變化。6.18在圖21所示的電容反應(yīng)振蕩器中，設(shè)晶體管極間電容的變化量為

22、 Cce=A Cbe=1pF，試計(jì)算因極間電容產(chǎn)生的頻率相對(duì)變化A® 1。解:CClC2CiC230000400=75pF_ 1 _ 1LC 50 10“ 75 10"T 100 pF10950 7516.33Mrad /STnuTn-LSOiiH當(dāng)考慮晶體管的電容的變化量時(shí)圖21電容反應(yīng)振蕩器GGe)(C2J)(CCce) GCbe)101 302CL = C3CcLco-C匚=CCLC C些_1C750.687= 9.16 106.19泛音晶體振蕩器和基頻晶體振蕩器有什么區(qū)別？在什么場(chǎng)合下應(yīng)選用泛音 晶體振蕩器？為什么？43DG6DQ4.7 J1H圖23晶體振蕩器線路的

23、交流等效電路解:所謂泛音，就是石英晶體振動(dòng)的機(jī)械諧波，位于基頻的奇數(shù)倍附近，且兩者 不能同時(shí)存在。在振蕩器電路中，如果要振蕩在某個(gè)泛音頻率上，那么就必須設(shè) 法抑制基頻和其他泛音頻率。而因?yàn)槭⒕w的帶寬很窄，所以在基頻振蕩時(shí)， 肯定會(huì)抑制泛音頻率。當(dāng)需要獲得較高的工作頻率時(shí)，如果不想使用倍頻電路，那么可采用泛音振蕩 器直接產(chǎn)生較高的頻率信號(hào)。6.20圖22是兩個(gè)實(shí)用的晶體振蕩器線路，試畫(huà)出它們的交流等效電路，并指出 是哪一種振蕩器，晶體在電路中的作用分別是什么？20乩占。工工°】200 pFZE圖22晶體振蕩器線路解：交流等效電路如圖23圖23( a)電路是一個(gè)并聯(lián)晶體振蕩器，晶體在

24、電路中相當(dāng)于一等效的大電 感，使電路構(gòu)成電容反應(yīng)振蕩器。圖23 (B)電路是一個(gè)串聯(lián)晶體振蕩器，晶體在電路中在晶體串聯(lián)頻率處等 效一個(gè)低阻通道，使放大器形成正反應(yīng)，滿足相位條件，形成振蕩。6.21試畫(huà)出一符合以下各項(xiàng)要求的晶體振蕩器實(shí)際線路;1采用NPN高頻三極管；2采用泛音晶體的皮爾斯振蕩電路；3發(fā)射極接地，集電極接振蕩回路防止基頻振蕩。 解：所設(shè)計(jì)的電路如圖24圖24晶體振蕩器實(shí)際線路將振蕩器的輸出送到一倍頻電路中，那么倍頻輸出信號(hào)的頻率穩(wěn)定度會(huì)發(fā)主怎 樣的變化？并說(shuō)明原因。解：如果將振蕩器的頻率為fi的輸出信號(hào)送入一 n倍頻器，那么倍頻器輸出信號(hào)頻 率為nfi。但由于倍頻器是對(duì)輸入頻率倍

25、頻，所以如果倍頻器本身是穩(wěn)定的，那么 它的頻率穩(wěn)定度不會(huì)發(fā)生改變。因?yàn)楸额l器輸出信號(hào)的穩(wěn)定度為：n * - 亠n -i i但實(shí)際上倍頻器電路同樣也存在著不穩(wěn)定因素，所以實(shí)際上，振蕩器信號(hào)經(jīng)倍頻后的信號(hào)頻率穩(wěn)定度將會(huì)降低。6.22在高穩(wěn)定晶體振蕩器中，采用了哪些措施來(lái)提高頻率穩(wěn)定度？ 解：1、采用溫度系數(shù)低的晶體切片。2、保證晶體和電路在恒定溫度環(huán)境下工作，如采用恒溫槽或溫度補(bǔ)償電路。3、選擇高穩(wěn)定性的電源。4、選擇溫度特性好的電路器件。6.23圖25所示是一個(gè)克拉潑振蕩電路。電路中RkQ, &2=7.5kQ, RC =2.7kQ , R=2kQ , G=510pF, C2=1000pF

26、, C3=30pF, L=2.5卩 H，Qo=100,晶體管在 工作點(diǎn)的參數(shù)為 gie=2860 卩 s， Cie=18pF，goe=200 卩 s， Coe=7pF，|ysel=45ms。試求：(1) 電路的振蕩頻率f0;(2) 電路的反應(yīng)系數(shù)F ；(3) 分析討論此電路能否滿足起振條件 A)F >1圖25克拉潑振蕩電路題意分析 此題是根據(jù)具體電路參數(shù)來(lái)進(jìn)行估算振蕩頻率和計(jì)算反應(yīng)系數(shù)，驗(yàn)算 電路能否滿足起振條件。解:根據(jù)圖25克拉潑振蕩電路可畫(huà)出如圖26所示的等效電路。(b)圖26等效電路由圖26( a)可看出G與Coe并聯(lián)，C2與Cie并聯(lián)，令G'G Coe ,CC2Cie。

27、還可以看出Rb1、Rb2和gie是并聯(lián)，令其并聯(lián)值為gb，那么1 1 1 1Rb1Rb2gbgie2.86 = 3.06 ms15k7.5k'?g0為并聯(lián)在L兩端的空載損耗電導(dǎo)。(1)由等效電路知諧振回路的總電容為C1C2C3517 1018 30C- -27.59 pF- C1C； +C；C3 +C3C1517 漢 1018+1018 漢 30 +30 漢 5172-丄6 2二.2.5一1027.59一102= 19.173 MHz(2)反應(yīng)系數(shù)F的計(jì)算f Ube C2C1517 =0.508UceC21018(3)判斷起振條件電感L的損耗電導(dǎo)g0為如 一(2兀 f° )L

28、Q° 一2兀 ><19.173><106><2.5><10£><100一33.2(等效電路(b)中的g。二p2g。,其中P片亠匹=18.74''C；Ct 27.59所以2g。二 18.7433.2 =11659=11.659 ms*2gb 二 P1 gbd 二竺=0.5081C2 1018d 2gb 二 0.5083.06 ms 二 0.7897 ms電路總電導(dǎo)g 廠 g°e丄 g0 gb =0.2 0.37 11.659 0.7897 = 13.018 ms&13鬻=3.45A

29、=凹gI那么滿足起振條件AqF =3.45 0.508 = 1.753> 06.24圖27所示是實(shí)用晶體振蕩線路，試畫(huà)出它的高頻等效電路，并指出它是哪 一種振蕩器。圖中的4.7卩H電感在電路中起什么作用？圖27實(shí)用晶體振蕩線路題意分析 此題分析并聯(lián)型晶體振蕩器在實(shí)際應(yīng)用中的有關(guān)問(wèn)題 解：晶體振蕩電路的高頻等效電路如圖 28所示。圖28高頻等效電路圖28中的4.7卩H與電容330pF并聯(lián)組成一個(gè)電抗電路，其諧振頻率為fo =12 4.7 10“ 330 1012 =4.04 MHz。對(duì)于5MHz的晶體，由于是組成并聯(lián)型晶體振蕩器，在晶體工作于基波頻率 5MHz時(shí)，4.7卩H與330 pF并

30、聯(lián)等效為容抗，滿足三點(diǎn)式振蕩器的相位平衡條件，即電路振蕩于晶體的基頻5MHz。假設(shè)4.7卩H電感改為0.6卩H ,貝U 0.6卩H與330pF并聯(lián)諧振頻率為f。=#2兀Jo.6 詡漢330呼0= 11.3 2M HZ并聯(lián)回路對(duì)晶體的基頻 5MHz等效為電感，不滿足Xce、Xeb同電抗性質(zhì)的要求，不能在 5MHz振蕩。然而對(duì)三 次諧波15MHz來(lái)說(shuō)，并聯(lián)回路等效為電容，滿足 Xce、Xeb同為電容，故振蕩于 三次諧波15M Hz,稱(chēng)為三次泛音晶體振蕩器。- C 1需要說(shuō)明的是，并聯(lián)型晶體振蕩器的振蕩頻率 仁=fq |1 +q，其中q2(C°+Cl)fq是晶體的串聯(lián)諧振頻率，Cq是晶體的

31、動(dòng)態(tài)電容，C。是晶體的靜態(tài)電容，Cl是 晶體的負(fù)載電容。CL是由200pF電容和330pF電容與4.7uH電感并聯(lián)的等效電 容以及由20pF電容與3/10pF微調(diào)電容并聯(lián)的電容三者串聯(lián)組成。由于CqL Co， Cq L Cl，故fc比f(wàn)q略大一點(diǎn)，但差值很小。假設(shè)fq =5MHz，對(duì)于300pF與4.7uH 并聯(lián)的振蕩電路，振蕩頻率比5MHz稍大一點(diǎn)。對(duì)于300pF與0.6uH并聯(lián)的振蕩 電路，振蕩頻率比15MHz稍大一點(diǎn)。微調(diào)電容的改變可微調(diào)振蕩頻率。6.25分析圖29所示電路，標(biāo)明次級(jí)數(shù)圈的同名端，使之滿足相位平衡條件，并 求出振蕩頻率。(a)12nLC解：同名端標(biāo)于二次側(cè)線圈的下端12n

32、 330 1042100 10(b)同名端標(biāo)于二次側(cè)線的圈下端10.877 1 06 Hz =0.877 MHz£ : 0.777 1 06Hz =0.777 MHz 2n 140 10“ 300 10衛(wèi)(c)同名端標(biāo)于二次側(cè)線圈的下端12n 560 10 - 200 1012=0.476 1 06Hz =0.476 MHz6.26變壓器耦合LC振蕩電路如圖30所示，C =360 pF, L=280兇、Q =50、M =20田，晶體管的 為=0、Goe =2 10-S，略去放大電路輸入導(dǎo)納的影響，試畫(huà)出振蕩器起振時(shí)開(kāi)環(huán)小信號(hào)等效電路，計(jì)算振蕩頻率，并驗(yàn)證振蕩器是否滿足振幅起振條件。圖

33、30變壓器耦合LC振蕩電路解：作出振蕩器起振時(shí)開(kāi)環(huán)Y參數(shù)等效電路如圖31所示圖31開(kāi)環(huán)Y參數(shù)等效電路略去晶體管的寄生電容，振蕩頻率等于12 n LC12 n 280 10“ 360 102Hz = 0.5 MHz略去放大電路輸入導(dǎo)納的影響，諧振回路的等效電導(dǎo)為Ge = Goe G= Goe1Q oL_5=2 10 S6 650 2 n 0.5 10280 10S=42.7 pS由于三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)電流Ieq為-0.7 Vi Q2+33 丿I EQ 二二 0.6 mA3.3kQ所以，三極管的正向傳輸導(dǎo)納等于Yfe : gm =1 eq/Ut =0.6 mA/26 mV =0.023S因此，放大

34、器的諧振電圧增益為UAuo_ LUiUo而反應(yīng)系數(shù)為j ,MS5j丄L _T = AF0.023642.710-這樣可求得振蕩電路環(huán)路增益值為二 38由于T>1,故該振蕩電路滿足振幅起振條件6.27試檢查圖32所示振蕩電路，指出圖中錯(cuò)誤，并加以改正。(a)(b)卄ft'll-f 営內(nèi)A4圖32振蕩電路解：圖32(a)中有如下錯(cuò)誤：發(fā)射極直流被Lf短路，變壓器同各端標(biāo)的不正確，構(gòu)成負(fù)反應(yīng)。改正圖如圖33(a)所示。圖32(b)中有如下錯(cuò)誤：不符號(hào)三點(diǎn)式組成原那么，集電極不通直流，而Vcc通過(guò)L直接加到發(fā)射極。只要將 G和L位置互換即行，如圖33(b)所示(a)圖336.28根據(jù)振蕩

35、的相位平衡條件，判斷圖34所示電路能否產(chǎn)生振蕩？在能產(chǎn)生振蕩的電路中，求出振蕩頻率的大小。(a)能;fo2n圖34 解：6(c) 能;fo(b)不能;16,=0.424 X10 Hz =0.424 MHz2n . 470 10* 2(100 - 200)10 °6.29畫(huà)出圖35所示各電路的交流通路，并根據(jù)相位平衡條件，判斷哪些電路能產(chǎn)生振蕩，哪些電路不能產(chǎn)生振蕩圖中Cb、Ce、Cc為耦合電容或旁路電容，Lc為咼頻扼流圈。圖35解：各電路的簡(jiǎn)化交流通路分別如圖36a、b、c、d所示，其中a能振蕩；b能振蕩；c能振蕩；d不能振蕩。圖366.30電容三點(diǎn)式振蕩器如圖37所示，LC諧振回路

36、的空載品質(zhì)因數(shù)Q=60，晶體管的輸出電導(dǎo)Goe =2.5 10 5 s，輸入電導(dǎo)Gie =0.2 10S，試求該振蕩器的振蕩頻率fo，并驗(yàn)證Icq =0.4 mA時(shí)，電路能否起振？gmGp圖37電容三點(diǎn)式振蕩器解:(1)求振蕩頻率fo，由于C= 3001000 卩卩=231 pF300+1000f0 =2 n LCG -.-C2所以1Hz=1 MHz6 122 n 110 X10 X 231 X10 一(2)求振幅起振條件= Icq /20.4S=O.O154 S261Q丄/CGp =GieGcGe1“ S =24 10 - S6 1260 .110 10一/231 10 -300+1000

37、丫6c小24 10 一 S =40.6 yS 10001300 ； 611= 200 X10+33 S=28 ijS/ Q000 丿 i12 漢10 /36 X10 丿=1/ Rc = 1/ 2 103 S =0.5 10=500 pS=Gp Gie Gc Goe =(40.6 28 50025) pS = 594 Q1 ' C2C21 I1J(GieGp+Rb 1 / Rb232 10如 L °.0154 6 _叫7.8 1Ge C2594 10 - 1000故滿足振幅起振條件。6.31振蕩器如圖38所示，它們是什么類(lèi)型振蕩器？有何優(yōu)點(diǎn)？計(jì)算各電路的振蕩頻率。(a)(b)圖

38、38振蕩器解：(a)電路的交流通路如圖39(a)所示，為改良型電容三點(diǎn)式振蕩電路，稱(chēng)為克拉潑電路。其主要優(yōu)點(diǎn)是晶體管寄生電容對(duì)振蕩頻率的影響很小，故振蕩頻率穩(wěn)定度咼。fo 止一=Hz=2.25 MHz2 n LC 2 n 50 1010010生冷)圖39交流通路(b)電路的交流通路如圖39(b)所示，為改良型電容三點(diǎn)式振蕩電路，稱(chēng)為西勒電路。其主要優(yōu)點(diǎn)頻率穩(wěn)定咼。12.2118.21512 n. LC+3.3 pF=4.86 pF12 n 5710°4.8610Hz=9.6 MHz6.32分析圖40所示各振蕩電路，畫(huà)出交流通路，說(shuō)明電路的特點(diǎn)，并計(jì)算振蕩頻率。0.01 vfq lka

39、nkn200 pF .jokn non"lseon廠、嚴(yán)pH5|200 pF 100 pF豐 £lpFI圖40振蕩電路解：圖40(a)交流通路如圖41(a)所示25- pF=30.83 pF55I6_ =12.8210 Hz=12.82 MHz 2 n 5 10 -30.8310 -2電容三點(diǎn)振蕩電路，采用電容分壓器輸出，可減小負(fù)載的影響圖41交流通路(b) 交流通路如圖41(b)所示，為改良型電容三點(diǎn)式lc振蕩電路(西勒電路)，頻率穩(wěn)定度高。采用電容分壓器輸出，可減小負(fù)載的影響。pF=38.625 pF丄丄:丄<200200511005.1 丿f012 n 8 10

40、 色 38.62510 6=9.0610 Hz=9.06 MHz6.33 假設(shè)石英晶片的參數(shù)為：Lq =4 H，Cq =6.3 10； pF， Co =2 pF，巾=100門(mén)，試求(1)串聯(lián)諧振頻率fs ；并聯(lián)諧振頻率fp與fs相差多少？(3)晶體的品質(zhì)因數(shù)Q和等效并聯(lián)諧振電阻為多大?解：(1)fs = = =1.003 燈06 Hz=1.003 MHz2 nJLqCq2 nj4 X6.3 X10 上 X10 士(2)RpQ Lq 2fsLqrqLqC0rq2 n 1.0031064100CCrq C05= 2.5210Hi+6.3；i：；yH003 658"03"58 kHz6=63 10 ；. ； -63 M'. 16.<10-x10