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文档简介
1、地大电路基础 离线作业1、 简述三极管的结构和类型?三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把正块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种,从三个区引出相应的电极,分别为基极b发射极e和集电极c。发射区和基区之间的PN结叫发射结,集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄,而发射区较厚,杂质浓度大,PNP型三极管发射区"发射"的是空穴,其移动方向与电流方向一致,故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由
2、电子,其移动方向与电流方向相反,故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。三极管的封装形式和管脚识别常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类,引脚的排列方式具有一定的规律,如图对于小功率金属封装三极管,按图示底视图位置放置,使三个引脚构成等腰三角形的顶点上,从左向右依次为e b c;对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己,三个引脚朝下放置,则从左到右依次为e b c。目前,国内各种类型的晶体三极管有许多种,管脚的排列不尽相同,在使用中不确定管脚排列
3、的三极管,必须进行测量确定各管脚正确的位置,或查找晶体管使用手册,明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。晶体三极管的电流放大作用 晶体三极管具有电流放大作用,其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将Ic/Ib的比值称为晶体三极管的电流放大倍数,用符号“”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值,但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。晶体三极管的三种工作状态 截止状态:当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管
4、这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,我们称三极管处于截止状态。放大状态:当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并处于某一恰当的值时,三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置,这时基极电流对集电极电流起着控制作用,使三极管具有电流放大作用,其电流放大倍数Ic/Ib,这时三极管处放大状态。饱和导通状态:当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并当基极电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不怎么变化,这时三极管失去电流放大作用,集电极与发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们
5、称之为饱和导通状态。根据三极管工作时各个电极的电位高低,就能判别三极管的工作状态,因此,电子维修人员在维修过程中,经常要拿多用电表测量三极管各脚的电压,从而判别三极管的工作情况和工作状态。 使用多用电表检测三极管三极管基极的判别:根据三极管的结构示意图,我们知道三极管的基极是三极管中两个PN结的公共极,因此,在判别三极管的基极时,只要找出两个PN结的公共极,即为三极管的基极。具体方法是将多用电表调至电阻挡的R×1k挡,先用红表笔放在三极管的一只脚上,用黑表笔去碰三极管的另两只脚,如果两次全通,则红表笔所放的脚就是三极管的基极。如果一次没找到,则红表笔换到三极管的另一个脚,再
6、测两次;如还没找到,则红表笔再换一下,再测两次。如果还没找到,则改用黑表笔放在三极管的一个脚上,用红表笔去测两次看是否全通,若一次没成功再换。这样最多没量12次,总可以找到基极。三极管类型的判别: 三极管只有两种类型,即PNP型和NPN型。判别时只要知道基极是P型材料还N型材料即可。当用多用电表R×1k挡时,黑表笔代表电源正极,如果黑表笔接基极时导通,则说明三极管的基极为P型材料,三极管即为NPN型。如果红表笔接基极导通,则说明三极管基极为N型材料,三极管即为PNP型。三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个
7、相距很近的PN结,两个PN结把正块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种,如图从三个区引出相应的电极,分别为基极b发射极e和集电极c。发射区和基区之间的PN结叫发射结,集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄,而发射区较厚,杂质浓度大,PNP型三极管发射区"发射"的是空穴,其移动方向与电流方向一致,故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子,其移动方向与电流方向相反,故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和
8、NPN型两种类型。三极管的封装形式和管脚识别常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类,引脚的排列方式具有一定的规律,如图对于小功率金属封装三极管,按图示底视图位置放置,使三个引脚构成等腰三角形的顶点上,从左向右依次为e b c;对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己,三个引脚朝下放置,则从左到右依次为e b c。目前,国内各种类型的晶体三极管有许多种,管脚的排列不尽相同,在使用中不确定管脚排列的三极管,必须进行测量确定各管脚正确的位置,或查找晶体管使用手册,明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。晶体三极管的电流放大作用
9、晶体三极管具有电流放大作用,其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将Ic/Ib的比值称为晶体三极管的电流放大倍数,用符号“”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值,但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。晶体三极管的三种工作状态 截止状态:当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,我们称三极管处于截止状态。放大状态:当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并处于某
10、一恰当的值时,三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置,这时基极电流对集电极电流起着控制作用,使三极管具有电流放大作用,其电流放大倍数Ic/Ib,这时三极管处放大状态。饱和导通状态:当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并当基极电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不怎么变化,这时三极管失去电流放大作用,集电极与发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。根据三极管工作时各个电极的电位高低,就能判别三极管的工作状态,因此,电子维修人员在维修过程中,经常要拿多用电表测量三极管各脚的电压,从
11、而判别三极管的工作情况和工作状态。使用多用电表检测三极管三极管基极的判别:根据三极管的结构示意图,我们知道三极管的基极是三极管中两个PN结的公共极,因此,在判别三极管的基极时,只要找出两个PN结的公共极,即为三极管的基极。具体方法是将多用电表调至电阻挡的R×1k挡,先用红表笔放在三极管的一只脚上,用黑表笔去碰三极管的另两只脚,如果两次全通,则红表笔所放的脚就是三极管的基极。如果一次没找到,则红表笔换到三极管的另一个脚,再测两次;如还没找到,则红表笔再换一下,再测两次。如果还没找到,则改用黑表笔放在三极管的一个脚上,用红表笔去测两次看是否全通,若一次没成功再换。这样最多没量12次,总可
12、以找到基极。三极管类型的判别: 三极管只有两种类型,即PNP型和NPN型。判别时只要知道基极是P型材料还N型材料即可。当用多用电表R×1k挡时,黑表笔代表电源正极,如果黑表笔接基极时导通,则说明三极管的基极为P型材料,三极管即为NPN型。如果红表笔接基极导通,则说明三极管基极为N型材料,三极管即为PNP型。2、 简述负反馈对放大电路性能的影响?负反馈是改善放大电路性能的重要技术措施,广泛应用于放大电路和反馈控制系统之中。2.1.1 负反馈对增益的影响负反馈对增益的影响包括二方面,即负反馈对增益大小的影响和负反馈对增益稳定性的影响。2.1.1.1 负反馈对增益的影响 根据负反
13、馈基本方程,不论何种负反馈,都可使反馈放大倍数下降|1+AF|倍,对电压串联负反馈 (9-4-1) 当环路增益|>>1时,即深度负反馈时,闭环放大倍数 (9-4-2)也就是说在深度负反馈条件下,闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数,与三极管等有源器件的参数基本无关。2.1.1.2 负反馈对增益稳定性的影响 在负反馈条件下增益的稳定性也得到了提高,这里增益应该与反馈组态相对应 (9-4-3) 有反馈时,增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。要注意对电压负反馈使电压增益的稳定性提高;对电流负反馈使电流增益的稳定性提高。不同的反馈组态对相应组态的增益的稳定性有所提高。 在深度负反馈条
14、件下,对增益的稳定性也可以这样理解。深度负反馈条件下增益近似对于反馈系数的倒数,一般反馈网络是由电阻、电容等无源元件构成的,其稳定性优于有源器件,因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。2.1.2 负反馈对输入电阻的影响 负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关,即与串联反馈或并联反馈有关,而与电压反馈或电流反馈无关。2.1.2.1 串联负反馈使输入电阻增加 当是串联负反馈时,反馈电压与输入电压加在放大电路输入回路的两个点,且极性相同,所以净输入电压减小,输入电流减小,这相当输入电阻增加,见图9-4-1。以串联电压负反馈为例,有反馈时的输入电阻。 2.1.2.2 并联负反馈使输入电阻减小 在并联
15、负反馈放大电路的输入端,输入信号与反馈信号加在同一个点,由于反馈极性为负,反馈电路将分流一部分输入电流,使输入电流增大,相当输入电阻减小。以并联负反馈为例,输入电阻减小推导如下,见图9-4-2。 2.1.3 负反馈对输出电阻的影响2.1.3.1 电压负反馈使输出电阻减小 电压负反馈可以稳定输出电压,使放大电路接近电压源,输出电压稳定,也就是放大电路带负载能力强,相当输出电阻减小。输出电阻小,输出电压在内阻上的电压降就小,输出电压稳定性就好,这与电压负反馈可使输出电压稳定是一致的因果关系。理论推导可以证明电压负反馈可以使输出电阻减少(1+AF)倍。2.1.3.2 电流负反馈使输出电阻增加 电流负
16、反馈可以使输出电阻增加,这与电流负反馈可以稳定输出电流有关。输出电流稳定,使放大电路接近电流源,因此放大电路的输出电阻,即内阻增加,电流负反馈使输出电流稳定与输出电阻增大是一致的因果关系。理论推导可以证明电流负反馈可以使输出电阻增加(1+AF)倍。2.1.4 负反馈对通频带的影响 放大电路的增益在低频段,由于耦合电容的存在,耦合电容上的容抗增加,使传输信号在电容上的衰减增加,从而使输出电压下降,放大电路在低频段的增益下降。在高频段,由于三极管的放大能力下降,并且存在分布电容,也会使放大电路的增益下降。 负反馈对通频带的影响 2.1.5 负反馈对非线性失真的影响 加入负反馈改善非线性失真,可通过
17、图9-4-4来加以说明。失真的反馈信号使净输入信号产生相反的失真,从而弥补了放大电路本身的非线性失真。 负反馈可以改善放大电路的非线性失真,但是只能改善反馈环内产生的非线性失真。因加入负反馈,放大电路的输出幅度下降,进入线性区,不好对比。因此必须要加大输入信号,使加入负反馈以后的输出幅度基本达到原来有失真时的输出幅度,非线性失真仍然减小,才能证明加入负反馈有减小失真的作用。(1)负反馈对放大倍数的影响根据负反馈基本方程,不论何种负反馈,都可使反馈放大倍数下降|1+AF|倍,只不过不同的反馈组态AF的量纲不同而已。在负反馈条件下放大倍数的稳定性也得到了提高。上式说明:有反馈时,增益的稳定性比无反
18、馈时提高了(1+AF)倍。(2)负反馈对输入和输出电阻的影响负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关,即与串联反馈或并联反馈有关,而与电压反馈或电流反馈无关。负反馈对输出电阻的影响与反馈采样的方式有关,即与电压反馈或电流反馈有关,而与串联反馈或并联反馈无关。对输入电阻的影响串联负反馈使输入电阻增加,并联负反馈使输入电阻减小。对输出电阻的影响电压负反馈使输出电阻减小,电流负反馈可以使输出电阻增加。电压负反馈可以使输出电阻减小,这与电压负反馈可以使输出电压稳定是相一致的。输出电阻小,带负载能力强,输出电压的降落就小。(3)负反馈对通频带的影响放大电路加入负反馈后,增益下降,但通频带却加宽了。(4
19、)负反馈对非线性失真的影响负反馈可以改善放大电路的非线性失真,但是只能改善反馈环内产生的非线性失真。因加入负反馈,放大电路的输出幅度下降,不好对比,因此必须要加大输入信号,使加入负反馈以后的输出幅度基本达到原来有失真时的输出幅度才有意义。(5)负反馈对噪声、干扰和温漂的影响负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作用,且必须加大输入信号后才使抑制作用有效。3、 请举例分析反馈型正旋波振荡器的工作原理?1振荡器的振荡特性和反馈特性如图9.10所示,试分析该振荡器的建立过程,并判断A、B两平衡点是否稳定。解:根据振荡器的平衡稳定条件可以判断出A点是稳定平衡点,B点是不稳定平衡点。因此,起始输入信号必须
20、大于UiB振荡器才有可能起振。3振荡电路如图9.11所示,试分析下列现象振荡器工作是否正常:(1)图中A点断开,振荡停振,用直流电压表测得VB3V,VE2.3V。接通A点,振荡器有输出,测得直流电压VB2.8V,VE2.5V。(2)振荡器振荡时,用示波器测得B点为余弦波,且E点波形为一余弦脉冲。解:(1)A点断开,图示电路变为小信号谐振放大器,因此,用直流电压表测得VB3V,VE2.3V。当A点接通时,电路振荡,由图9.12所示的振荡器从起振到平衡的过程中可以看出,具有自偏效应的反馈振荡器的偏置电压uBEQ,从起振时的大于零,等于零,直到平衡时的小于零(也可以不小于零,但一定比停振时的uBEQ
21、小),因此,测得直流电压VB2.8V,VE2.5V是正常的,说明电路已振荡。(2)是正常的,因为,振荡器振荡时,ube为余弦波,而ic或ie的波形为余弦脉冲,所示E点波形为一余弦脉冲。4试问仅用一只三用表,如何判断电路是否振荡?解:由上一题分析可知,通过测试三极管的偏置电压uBEQ即可判断电路是否起振。短路谐振电感,令电路停振,如果三极管的静态偏置电压uBEQ增大,说明电路已经振荡,否则电路未振荡。5一反馈振荡器,若将其静态偏置电压移至略小于导通电压处,试指出接通电源后应采取什么措施才能产生正弦波振荡,为什么?解:必须在基极加一个起始激励信号,使电路起振,否则,电路不会振荡。6振荡电路如图9.
22、14所示,试画出该电路的交流等效电路,标出变压器同名端位置;说明该电路属于什么类型的振荡电路,有正弦波振荡器什么优点。若L180H,C230pF,C1的变化范围为20270pF,求振荡器的最高和最低振荡频率。解:画交流通路时,只需将耦合电容、旁路电容短路,电源接地即可,如图9.15所示。根据振荡器相位平衡条件,变压器的同名端标注的位置见图9.15。该电路属于共基调射型变压器反馈式振荡器,具有结构简单、易起振、输出幅度较大、调节频率方便、调节频率时输出幅度变化不大和调整反馈时基本上不影响振荡频率等优点.因为所以振荡器的最高振荡频率和最低振荡频率分别为7试将图9.16所示变压器耦合反馈式振荡器交流
23、通路画成实际振荡电路,并注明变压器的同名端。解:参考的实际振荡电路如图9.17所示。8试从振荡的相位平衡条件出发,分析如图9.18所示的各振荡器的交流通路中的错误,并说明应如何改正。解:图(a)为反馈式振荡器,同名端位置错误。图(b)、(c)、(d)、(e)、(f)为三点式振荡器,不满足三点式振荡器组成原则。改正后的交流通路(参考)如图11.19所示。9电路如图9.20所示,已知L140H,L215H,M10H,C470pF。(1)画出其交流通路(偏置电路和负载电路可不画出),并用相位条件判别该电路能否振荡。图中电容CB、CE、CC和CL为隔直、耦合或旁路电容。(2)电路如能振荡,试指出电路类
24、型,并计算振荡器的振荡频率f0。(3)说明图中L3在电路中的作用。解:(1)交流通路如图9.21所示。该电路满足相位平衡条件,有可能振荡。(2)电路类型为电感三点式振荡器,其振荡频率为(3)图中L3为高频扼流圈,对直流提供通路,可接近短路,对交流接近开路,从而减小这一支路对谐振回路的影响。10画出图9.22所示振荡器的交流通路,指出电路的振荡类型,并估算其振荡频率。解:交流通路如图9.23所示。该电路为改进型电容三点式振荡器(西勒振荡器)。11图9.24为三谐振回路振荡器的交流通路,设三回路的谐振频率分别为f01、f02和f03。试分析在电路参数满足下述关系的情况下,该电路能否振荡?若能振荡,
25、则属于哪种类型的振荡器?比较其振荡频率f0与f01、f02、f03的大小。(1)L1C1L2C2L3C3;(2)L1C1=L2C2L3C3;(3)L2C2L3C3L1C1。解:(1)能振荡,属电容三点式振荡器。因为L1C1L2C2L3C3,则f01f02f03,当f01f02f0f03时,L1C1回路、L2C2回*路都呈容性,L3C3呈感性,因此,电路能振荡。(2)能振荡,属电感三点式振荡器。因为L1C1=L2C2L3C3,则f01=f02f03,当f01=f02f0f03时,L1C1回路、L2C2回路都呈*感性,L3C3呈容性,因此,电路能振荡。(3)不能振荡。12试分析影响LC振荡器频率稳
26、定度的原因及稳频措施。解:(1)影响振荡器振荡频率变化的原因:温度、湿度、电源电压、负载的变化以及机械振动、元件器的老化、周围磁场等都会使振荡频率发生变化,而温度是其中最重要的因素。这是因为LC振荡器的振荡频率主要取决于振荡回路的参数:电感L、电容C、品质因数Qe和串联损耗电阻r(其中主要的是L、C),而管子的参数和寄生参数对振荡频率也有一定的影响。此外,电路中任一相位的变化(主要回路相位的变化),也会使振荡频率发生变化。因此,温度、湿度、电源电压、负载的变化以及机械振动、元件器的老化、周围磁场等外部因素,都有可能引起决定振荡频率的回路元件参数(L、C、Qe、r)、管子的参数和相位(主要回路相
27、位的变化)的变化,从而使振荡频率发生变化,后者是引起频率不稳定的内因。(2)稳频措施为一是减少外界因素的变化。例如,将振荡器或回路元件置于恒温槽内来减小温度的变化,采用密封工艺来减小湿度的变化,采用高稳定的稳压电源来减小电源电压的变化,采用减振装置来减小机械振动,采用屏蔽罩来减小周围磁场的影响,在振荡器与负载之间插入跟随器来减小负载变化等。二是合理选择元器件。例如,选择fT高且性能稳定可靠的振荡管,不但有利于起振(因在振荡频率上较高),而且由于极间电容小,相移小,使振荡频率更接近回路的固有谐振频率,有利于提高频率稳定度;选择温度系数小、Q值高的回路电感L(如在高频瓷骨架上用烧渗银法制成的电感)
28、和电容C,一方面使L和C在温度改变时变化很小,振荡频率的变化也很小,另一方面由于Q值高,其频率稳定度也高;采用贴片元器件,可减小分布参数的影响,有利于振荡频率的稳定。此外,L一般具有正温度系数,若选用适当负温度系数的电容(如陶瓷电容器)进行温度补偿,就可以使温度改变时振荡频率的变化大大减小。为了防止元器件老化带来的振荡频率变化,在组装电路前应对元器件进行老化处理。三是合理设计振荡电路。例如,减小管子与回路之间的耦合,如采用部分接入法,可有效减小管子参数和分布参数对回路的影响,使回路电感和电容变化小,且Q值下降很少,起到稳定振荡频率的作用;适当增加回路总电容,可减小管子的输入、输出电容在总电容中
29、的比重,从而提高回路总电容的稳定性,则频率的稳定度也提高了;采用稳定静态工作点的偏置电路,可减小振荡管参数和工作状态的变化,也可使振荡频率的变化减小。13振荡电路如图9.25所示,已知L25H,Q100,C1500pF,C21000pF,C3为可变电容,且调节范围为1030pF,试求振荡器振荡频率f0的变化范围。解:此电路为克拉泼振荡器。14石英晶片的参数为:Lq4H,Cq9102pF,C03pF,rq100,求:(1)串联谐振频率fs。(2)并联谐振频率fp与fs相差多少,并求它们的相对频差。解:fpfs=0.2690.265=0.004(MHZ)=4(kHZ)或相对频差为1.5%15如图9
30、.26所示电路为五次泛音(晶体基频为1MHZ)晶体振荡器,输出频率为5MHz。(1)试画出振荡器的交流等效电路;(2)说明LC回路的作用;(3)输出信号为什么要由V2输出。解:(1)振荡器的交流通路如图9.27所示。(2)此电路为并联型晶体振荡器,晶体等效为一个大电感。由L和C组成的并联谐振回路,其谐振频率为晶体的基频为1MHZ,则振荡器若振荡在其五次泛音即5MHZ频率上,此时LC回路呈容性,符合振荡器的相位平衡条件。(3)输出信号由V2的射极输出,是利用V2组成的射极输出器,起到隔离负载对电路影响的作用16晶体振荡电路如图9.28所示,已知 试分析电路能否振荡,若能振荡,试指出振荡频率f0与
31、f1、f2之间的关系。解:能振荡。晶体振荡电路的交流通路如图9.29所示,可见,此电路如能振荡,一定为并联型晶体振荡器,即晶体等效为电感, L1C1并联回路呈容性,L2C2串联回路也必须呈容性。这就要求f02f0f01。17试分析图9.30所示电路能否产生正弦波振荡?若能产生振荡,其振荡频率是多少?解:在图(a)所示电路中,LC串联网络接在运放的输出端与同相输入端之间,引入反馈。当f等于LC串联网络的谐振频率时,其阻抗最小,且呈纯电阻特性,电路将引入较深的正反馈。调节R3,当正反馈作用强于R3引入的负反馈作用时,电路将产生正弦振荡。振荡频率为图(b)所示电路中,LC并联网络引入负反馈,但是还有
32、电阻R3接在运放输出端与同相输入端之间,引入正反馈。对于频率等于LC并联谐振频率f0的信号,该网络发生并联谐振,阻抗最大,负反馈作用被削弱,若其作用比R3引入的正反馈弱,电路就可以产生正弦振荡。其振荡频率为18试判断图9.31所示各RC振荡电路中,哪些能振荡,哪些不能振荡,并改正错误使之能振荡。解:由于一节RC移相网络移相不超过90u65292X三节RC移相网络移相不超过270u12290X因此,图9.31(a)电路不能振荡,同相放大器加小于270u30456X移,不满足相位平衡条件,改正后见图9.32(a);图9.31(b)电路可能振荡,V2发射极的输出电压与V1基极的电压反相,三节RC移相
33、网络可移相180u65292X满足相位平衡条件;图9.31(c)电路不能振荡,差分对管组成同相放大器,三节RC移相网络的相移小于270u65292X不满足相位平衡条件,改正后见图9.32(c);图9.31(d)电路不能振荡, RC串并联网络在 时的相移为0u65292X必须与同相放大器一起才可构成振荡器,而 V1,V2组成反相放大器,可见电路不能振荡,改正后见图9.32(d)。19如图3.33所示电路为RC文氏电桥振荡器,要求:(1)计算振荡频率f0。(2)求热敏电阻的冷态阻值。(3)Rt应具有怎样的温度特性。解: (2)由起振条件可知,运放构成的同相放大器的增益Au必须大于3,即Rf2Rt,
34、也就是要求热敏电阻的冷态电阻Rt应小于2.5k。(3)Rt应具有随温度升高,其阻值增大的温度特性,即Rt为正温度系数的热敏电阻。这是因为振荡器起振后,随着振荡幅度的增大,Rt上消耗的功率增大,致使其温度升高,阻值相应地增大,放大器的增益Au随之减小,直到Rt= Rf /2(或Au=3)时,振荡器才可以进入平衡状态。20如图9.34所示RC桥式振荡器的振荡频率分为三挡可调,在图中所给的参数条件下,求每挡的频率调节范围(设RP1、RP2阻值的变化范围为027k),并说明场效应管V1的作用。解:(1)由图可知,第一挡R=2.429.4k,C=0.003F,频率调节范围为 第二挡R=2.429.4k,
35、C=0.03F,频率调节范围为同理,第三挡R=2.429.4k,C=0.3F,频率调节范围为 *180.5(kHZ), 2211.6(kHZ)(2)此电路是利用场效应管进行稳幅的文氏电桥振荡器。由于场效应管工作在变阻区时,它的漏源电阻RDS是一个受UGS控制的可变电阻,因此可利用场效应管的可变电阻特性进行稳幅。图中,场效应管V1的RDS和R3串联代替图9.10中的Rf1,负反馈支路由Rp3和RDS、R3组成。输出电压经二极管V2整流和R4、C4滤波后,再通过R5和Rp4为场效应管提供一个与振荡幅度成比例的负栅压UGS,适当调节Rp4,可保证场效应管工作在变阻区。当振荡振幅增大时,| UGS|也
36、随之增大(或UGS减小),管子的RDS增大,负反馈增强,放大倍数Au减小;反之,当振荡幅度减小时,RDS也减小,负反馈减弱,Au增大。这样,就达到稳幅的目的。3.1反馈振荡器的工作原理一个典型的正弦波振荡器的基本原理“K”打到“1”,由产生和。如果,则将“K”打到“2”,就可以由来代替,这时即使没有也有。就由放大器和反馈网络组成了振荡器。一、 振荡器的平衡条件当振荡器有等幅的正弦波输出时,对振荡频率来说,有,即反馈信号与输入信号幅度相等,相位相同。即环路增益:或:即为振荡器的平衡条件,包括:1、幅度平衡条件:,即反馈信号与输入信号幅度相同。2、相位平衡条件:,即反馈信号与输入信号相位相同。其中:,为环路增益相位,即反馈信号与输入信号相位差; ,为开环增益相位,即输出信号与输入信号相
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