第3章正弦波振荡器答案

1、第3章正弦波振荡器答案第3章正弦波振荡器答案第3章正弦波振荡器3.1为什么振荡电路必须满足起振条件、 平衡条件和 稳定条件？试从振荡的物理过程来说明这三个条件 的含义。答：（1）在刚接通电源时，电路中会存在各种电扰 动，这些扰动在接通电源瞬间会引起电路电流的突 变（如晶体管ib或ic突变），这些突变扰动的电流均具 有很宽的频谱，由于集电极LC并联谐振回路的选频 作用，其中只有角频率为谐振角频率 轨的分量才能在 谐振回路两端产生较大的电压Uoj。）。通过反馈后，加 到放大器输入端的反馈电压 Uf（j o）与原输入电压U（j o） 同相，并且有更大的振幅，则经过线性放大和正反 馈的不断循环，振荡电

2、压振幅会不断增大。故要使 振荡器在接通电源后振荡幅度能从小到大增长的条 件是：Uf （j，。）二T（ j .o）Ui（ j，。） Ui （j，。）即：T（j o） 1起振条件（2）振荡幅度的增长过程不可能无休止地延续下 去。随着振幅的增大，放大器逐渐由放大区进入饱 和区截止区，其增益逐渐下降。当因放大器增益下 降而导致环路增益下降至 1时，振幅的增长过程将 停止，振荡器达到平衡状态，即进入等幅状态。振 荡器进入平衡状态后，直流电源补充的能量刚好抵消整个环路消耗的能量。故平衡条件为：Tg）=1（3）振荡器在工作过程中，不可避免地要受到各 种外界因素变化的影响，如电源电压波动、噪声干 扰等。这些会

3、破坏原来的平衡条件。如果通过放大 和反馈的不断循环，振荡器能产生回到原平衡点的 趋势，并且在原平衡点附近建立新的平衡状态，则 表明原平衡状态是稳定的。振荡器在其平衡点须具 有阻止振幅变化、相位变化的能力，因此：振幅平衡状态的稳定条件是： 警 1，而F*气，故有HI图题3.2TRb2 F图3.2频等效电路,所示为互感线圈反馈振荡。画出其高EICRRbiRb2RCcTU Ec(b)(c)图题3.3(a)rtcCbHbrC二二LiCe 厂CeRb=Cb Re2o Ec解：相应的高频等效电路以及电感线圈的同名端 （利 用瞬时极性法来判断）如下图所示。图3.33.4试将图题3.4所示的几种振荡器交流等效

4、电路改 画成实际电路，对于互感耦合振荡器电路须标注同 名端，对双回路振荡器须注明回路固有谐振频率的 范围。二二 CA| L : G_ 丰C2C(b)L2丰CiL3(c)C2 二二(d)_LCi图题3.4解：以图（c）为例，应该加上直流偏置电路，则实 际电路为：Cbi2- LC3O其振荡频率 3.5利用相位条件的判断准则，判断图题 3.5所示的 三点式振荡器交流等效电路，哪个是不可能振荡 的？哪个是可能振荡的？属于哪种类型的振荡电 路？有些电路应说明在什么条件下才能振荡。Li丰CL2CiCiIC2MlL(b)C2I(d)(c)C3(f)cl TC3ll3T解:件;(a)(b)r-k、Li(e)图

5、题3.5可以振荡，属于电感三点式振荡电路；(c)(d)不可能振荡，因为不满足相位条可能振荡，条件是:L2C2呈容性，L3C3呈感性，即:.LA2=22C2，属于电感三点式振荡电路;容三点式振荡振荡。条件：考虑极间电容Cbe 属于电 3.6图题3.6所示是一个三回路振荡器的等效电路。 设有下列四种情况：(1) L1C1 L2C2 丄3C3 ；( 2) LC1 ： L2C2 - L3C3 ；(3) JG =L2C2 AL3C3 ；(4)L-1C1: L2C2 - L3C3试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率与回 路谐振频率有何关系？CiLJJJTrLi图题3.6解：根据三点式振荡电路组成原则来

6、判断，即 LG、 L2C2同性质，L3C3为异性质。设：-2疋2gLQ2 -2兀寸L2C22“. ： L3c3(1)LC L2C2 aL3C3 即:B ： f2 ： f31f2当（2）f1 ：f2 : f3时，为电容三点式振荡电路; 即：f f2 L1C1L2C2: L3C3当(3)、/f1 f2 f3 时，LC = L2C2为电感三点式振荡电路; L3C3 即：f-f2 : f3 时，为电容三点式振荡电路; 即卩：f1 f f3i1777777777771Ji打0f1 (f2)f3f当f1(4) L1C1 w L2C2 = L3C3J1/T/ j V0f3 ( f 2 )fif当fl f3时

7、，此电路不能起振并加试检正图题3.7所示的振荡器电路有哪些错误，民2巳rifL王C2；EcCiRiHFcbc宁：一LARb2宁CeCeEc(f)(e)图题3.7Re解：以图（a）、（d）为例，可检查直流偏置电路和 交流通路（正反馈）来判断。图（a）:直流电源被变压器的次级线圈短路到地， 加不到晶体管基极，故应加隔直电容Cb ； 交流通路：通过瞬时极性法得知，此反 馈为负反馈，故应修改同名端的标注。图（d）：直流电源通过电感 L、电阻Re到地，加 不到晶体管基极，故应加隔直电容Ce ； 交流通路正确。(d)3.8某振荡电路如图题3.8所示。(1) 试说明各元件的作用。(2) 回路电感L=H,要使

8、振荡频率为f=49.5MHz ,则 C4应调到何值？RcLc3pF C3C5ee 图题3.8C2 LC4图3.8解：(1) C1、C2、C3、C4、L 构成振汤回路；Rb1、Rd2 :偏 置电阻；Lc :高频扼流圈；Cb :旁路电容；Rc :集电极 负载电阻；Re :发射极偏置电阻；C5 :隔直电容。(2) 交流等效电路如图3.8所示。振荡回路两端总电容为c =c4G C?CC1C2C1C3C2 C3而振荡频率C=dsK1(2 二 49.5 106)2 1.5 10“6.891 102(F) =6.891pF C4 =cC1C2C3C1C2 C1C3 C2C3=6.8916.2 30 36.2

9、 30 6.2 3 30 3:-4.997(pF) ： 5pF,画出3.9图题3.9所示振荡电路的振荡频率“50MHz 其交流等效电路并求回路电感L。3.3pF0.033 uF4.7kJ8.2pF4=8.2pF2.2pF耳=20pF0.033Le 二 0.033 uF*0033 uF200.1-12V图题3.9解：交流等效电路如图3.9所示。8.2pF4=8.2pF2.2pF二二 3.3pF *ot 4pFT20pF图3.98.2 8.2 20C =43.3 2.2 152.2+15 8.2 汉8.2 +8.2 汉8.2 +20 汉8.2：12.621(pF)15pF 1 L2(2兀仏1(2

10、二 50 106)2 12.621 108.028 10 (H) _0.8uH3.10所示各振荡电路:3.10对于图题(2汙算画荡频率交流等效电路，说明振荡器类型;322o图题3.10Ec470 H :1000pF“12k(b)丰 6800pF1000pF68125pF解：（1）交流等效电路如图3.10所小。750 H 68125pF(b)克拉泼振荡电路1000pF士 1000pF图（a）:回路两端总电容3% .电牙.次8 . 22.2158 . 21 58夕 428 (pF)s .=.1 电9.567 X106(Hz) =9.567MHz2 二 LC2- 57 10 * 4.8548 10

11、一1 2图（b）:回路两端总电容二 f 11 0 0 0 1 0 0 0 6 8 1 2(59.82二 LC 2二.50 10 (59.859 100) 1042:(2.25 2.91) 106(Hz)3.11图题3.11所示是一电容反馈振荡器的实际电 路，已知G =50pF , C2 TOOpF , C3 =10260pF ,要求工作在波段 范围，即f=1020MHz，试计算回路电感L和电容Co。设回 路无载Qo =100 ,负载电阻Rl =ikQ ,晶体管输入电阻ROOQ, 若要求起振时环路增益AuF,，问要求的跨导gm必须为 多大？#C3rl图题3.114*图 3.11-1解：（1）交流

12、等效电路如图3.11 -1所示，并将高频 小信号等效电路折合到c、e两端，变成图3.11-2。 图中=klg. +p2gLr，而gJ=gp+gL （ gp为回路的谐振电导）。HHg mUbe二二 Co *C3 C1C2e图 3.11-2（2 ）回路两端总电容C9 C3 ，振荡频率C1 +C212 二 LCC3 MOpF时对应的f =20MHz，则:20MHz式中C =Co C3C1C2CC2二Co 1050 10050 100C3 =2 6 0时对应的f =1 0 M H贝H：10MHz由式有:式中C天心260歸C C =14，代入式中可解得:Co = 4 0 p F根据C3 =1OPF时对应

13、的f = 20MHz有：C=40 +10 +5000 拓83.33(pF)50+1001(2 二 f)2C6217(2 二 20 10 )83.33 10一:0.76 10J(H) =0.76H(3) 利用课本上求Auo的方法求解。假设回路的谐 振电阻为Rp。RQ0-.IRp=Qc-cL =100 (10 20)1060.7610一6：(4.775 9.550)10 (汽)O0Lb、e两端总电导为g 二k；giepLl =441500413(4.775 9.55) 1010 :-(2.9856 3.22115) 10 J(S)而 Auo Ubeogm ubeo g J gmUbeog若要求Au

14、oF .3，其中F毘已，则要求6 gm =6g =6 (2.9856 3.22115) 10(17.91 19.33) 10(S)3.13某晶体的参数为 Lq =19.5H , Cq=2.1 汉 10pF , C。=5pF , rq =110Q 试求.(1) 串联谐振频率fq ；(2) 并联谐振频率fp ；(3) 品质因数Qq和等效并联谐振电阻Rq。 解I (J串联谐振频率为2.4870996 106(Hz):_ 1 1q 2 二 LqCq2- .19.5 2.1 10 6(2)并联谐振频率为2二.19.52.1 1052.1 10 鼻 52.4871518 106(Hz)(3)QqqLqrq

15、2 二 2.4870996 106 19.5110:2.77 106Rp 勺419.5 120.84415584 1015（门）=844.15584 106M Qp Cqrq 2.1 10- 102 1103.14试画出图题3.14所示各振荡器的交流等效电 路，说明晶体在电路中的作用，并计算反馈系数F其中：图（a）为10MHz晶振；图（b）为25MHz晶振。图题3.14解：（1）交流等效电路如图3.14所示。图（a）中晶 体相当于电感，图（b）中晶体相当于小电阻。1-|*830pF输出270pF430pF1 丁 II-(b)图 3.14（2）反馈系数:_150X1500 (150*1500)二

16、 4545C2300.F C- =430 1.59G 2703.16晶体振荡电路如图题3.16所示，已知-疋， 疋，试分析电路能否产生自激振荡；若能振荡，试指出振荡角频率与1、2之间的关系图题3.16图 3.16解：其交流等效电路如图3.16所示。其中晶体相当 于电感，而LiCi与L2C2呈容性。此电路可产生自激振荡，且条件是：3.17如图题3.17所示为输出振荡频率为5MHz的三次 泛音晶体振荡器。试画出高频等效电路并说明LC回路 的作用。20k.14700pFTlV220咛；_，330pF二二C4.75.6k1/1 310pF20pF 丰0.01 uF2.7kO1.5kQir-HH220pF -1 丰C L330pF4700pF4.7 jiH r1-10pF20pF1.5k.