正弦波振荡器振荡电路分析

1、正弦波振振荡器分分析1振荡荡器的振振荡特性性和反馈馈特性如如图9.10所所示，试试分析该该振荡器器的建立立过程，并判断断A、B两平衡衡点是否否稳定。解：根据据振荡器器的平衡衡稳定条条件可以以判断出出A点是稳稳定平衡衡点，BB点是不不稳定平平衡点。因此，起始输输入信号号必须大大于UiB振荡荡器才有有可能起起振。图9.110 图图9.1112具有有自偏效效应的反反馈振荡荡器如图图9.111所示示，从起起振到平平衡过程程uBE波形形如图99.122所示，试画出出相应的的iC和Ic0波形形。解：相应应的和波波形如图图9.113所示示。图9.112 图9.1133振荡荡电路如如图9.11所所示，试试分析

2、下下列现象象振荡器器工作是是否正常常：（1）图图中A点断开开，振荡荡停振，用直流流电压表表测得VVB3V，VE2.33V。接接通A点，振振荡器有有输出，测得直直流电压压VB2.88V，VE2.55V。（2）振振荡器振振荡时，用示波波器测得得B点为余余弦波，且E点波形形为一余余弦脉冲冲。解：（11）A点断开开，图示示电路变变为小信信号谐振振放大器器，因此此，用直直流电压压表测得得VB3V，VE2.33V。当当A点接通通时，电电路振荡荡，由图图9.112所示示的振荡荡器从起起振到平平衡的过过程中可可以看出出，具有有自偏效效应的反反馈振荡荡器的偏偏置电压压uBEQQ，从起起振时的的大于零零，等于于零

3、，直直到平衡衡时的小小于零（也可以以不小于于零，但但一定比比停振时时的uBEQQ小），因此，测得直直流电压压VB2.88V，VE2.55V是正正常的，说明电电路已振振荡。（2）是是正常的的，因为为，振荡荡器振荡荡时，uube为余余弦波，而ic或ie的波形形为余弦弦脉冲，所示EE点波形形为一余余弦脉冲冲。4试问问仅用一一只三用用表，如如何判断断电路是是否振荡荡？解：由上上一题分分析可知知，通过过测试三三极管的的偏置电电压uBEQQ即可判判断电路路是否起起振。短短路谐振振电感，令电路路停振，如果三三极管的的静态偏偏置电压压uBEQQ增大，说明电电路已经经振荡，否则电电路未振振荡。5一反反馈振荡荡器

4、，若若将其静静态偏置置电压移移至略小小于导通通电压处处，试指指出接通通电源后后应采取取什么措措施才能能产生正正弦波振振荡，为为什么？解：必须须在基极极加一个个起始激激励信号号，使电电路起振振，否则则，电路路不会振振荡。6振荡荡电路如如图9.14所所示，试试画出该该电路的的交流等等效电路路，标出出变压器器同名端端位置；说明该该电路属属于什么么类型的的振荡电电路，有有什么优优点。若若L1800H，C230ppF，C1的变化化范围为为202700pF，求振荡荡器的最最高和最最低振荡荡频率。 图99.144解：画交交流通路路时，只只需将耦耦合电容容、旁路路电容短短路，电电源接地地即可，如图99.155

5、所示。根据振振荡器相相位平衡衡条件，变压器器的同名名端标注注的位置置见图99.155。该电电路属于于共基调调射型变变压器反反馈式振振荡器，具有结结构简单单、易起起振、输输出幅度度较大、调节频频率方便便、调节节频率时时输出幅幅度变化化不大和和调整反反馈时基基本上不不影响振振荡频率率等优点点。因为1663.66（pF）43.99（pF）所以振荡荡器的最最高振荡荡频率和和最低振振荡频率率分别为为1.799（MHZ）0.933（MHZ）7试将将图9.16所所示变压压器耦合合反馈式式振荡器器交流通通路画成成实际振振荡电路路，并注注明变压压器的同同名端。解：参考考的实际际振荡电电路如图图9.117所示示。

6、8试从从振荡的的相位平平衡条件件出发，分析如如图9.18所所示的各各振荡器器的交流流通路中中的错误误，并说说明应如如何改正正。解：图（a）为反反馈式振振荡器，同名端端位置错错误。图图（b）、（c）、（d）、（e）、（f）为三三点式振振荡器，不满足足三点式式振荡器器组成原原则。改改正后的的交流通通路（参参考）如如图111.199所示。 图图9.118 图99.1999电路路如图99.200所示，已知LL140H，L215H，M10H，C4700pF。（1）画画出其交交流通路路（偏置置电路和和负载电电路可不不画出），并用用相位条条件判别别该电路路能否振振荡。图图中电容容CB、CE、CC和CL为隔直

7、直、耦合合或旁路路电容。（2）电电路如能能振荡，试指出出电路类类型，并并计算振振荡器的的振荡频频率f0。（3）说说明图中中L3在电路路中的作作用。解：（11）交流流通路如如图9.21所所示。该该电路满满足相位位平衡条条件，有有可能振振荡。（2）电电路类型型为电感感三点式式振荡器器，其振振荡频率率为（3）图图中L3为高频频扼流圈圈，对直直流提供供通路，可接近近短路，对交流流接近开开路，从从而减小小这一支支路对谐谐振回路路的影响响。 图图9.220 图9.22110画画出图99.222所示振振荡器的的交流通通路，指指出电路路的振荡荡类型，并估算算其振荡荡频率。图9.222解：交流流通路如如图9.2

8、3所所示。该该电路为为改进型型电容三三点式振振荡器（西勒振振荡器）。（pF）（MHZZ） 图图9.223 图9.22411图图9.224为三三谐振回回路振荡荡器的交交流通路路，设三三回路的的谐振频频率分别别为f01、f02和f03。试试分析在在电路参参数满足足下述关关系的情情况下，该电路路能否振振荡？若若能振荡荡，则属属于哪种种类型的的振荡器器？比较较其振荡荡频率ff0与f01、f02、f03的大大小。（1）LL1C1L2C2L3C3；（2）L1C1=L2C2L3C3；（3）L2C2L3C3L1C1。解：（11）能振振荡，属属电容三三点式振振荡器。因为LL1C1L2C2L3C3，则f01f02

9、f03，当当f01f02f0f03时，L1C1回路、L2C2回路都都呈容性性，L3C3呈感性性，因此此，电路路能振荡荡。（2）能能振荡，属电感感三点式式振荡器器。因为为L1C1=L2C2L3C3，则f01=f02f03，当当f01=f02f0f03时，L1C1回路、L2C2回路都都呈感性性，L3C3呈容性性，因此此，电路路能振荡荡。（3）不不能振荡荡。12试试分析影影响LCC振荡器器频率稳稳定度的的原因及及稳频措措施。解：（11）影响响振荡器器振荡频频率变化化的原因因：温度度、湿度度、电源源电压、负载的的变化以以及机械械振动、元件器器的老化化、周围围磁场等等都会使使振荡频频率发生生变化，而温度

10、度是其中中最重要要的因素素。这是是因为LLC振荡荡器的振振荡频率率主要取取决于振振荡回路路的参数数：电感感L、电容容C、品质质因数QQe和串联联损耗电电阻r（其中中主要的的是L、C），而而管子的的参数和和寄生参参数对振振荡频率率也有一一定的影影响。此此外，电电路中任任一相位位的变化化（主要要回路相相位的变化化），也也会使振振荡频率率发生变变化。因因此，温温度、湿湿度、电电源电压压、负载载的变化化以及机机械振动动、元件件器的老老化、周周围磁场场等外部部因素，都有可可能引起起决定振振荡频率率的回路路元件参参数（LL、C、Qe、r）、管管子的参参数和相相位（主主要回路路相位的变化化）的变变化，从从而

11、使振振荡频率率发生变变化，后后者是引引起频率率不稳定定的内因因。（2）稳稳频措施施为一是是减少外外界因素素的变化化。例如如，将振振荡器或或回路元元件置于于恒温槽槽内来减减小温度度的变化化，采用用密封工工艺来减减小湿度度的变化化，采用用高稳定定的稳压压电源来来减小电电源电压压的变化化，采用用减振装装置来减减小机械械振动，采用屏屏蔽罩来来减小周周围磁场场的影响响，在振振荡器与与负载之之间插入入跟随器器来减小小负载变变化等。二是合合理选择择元器件件。例如如，选择择fT高且性性能稳定定可靠的的振荡管管，不但但有利于于起振（因在振振荡频率率上较高），而且且由于极极间电容容小，相相移小，使振荡荡频率更更接

12、近回回路的固固有谐振振频率，有利于于提高频频率稳定定度；选选择温度度系数小小、Q值高的的回路电电感L（如在在高频瓷瓷骨架上上用烧渗渗银法制制成的电电感）和和电容CC，一方方面使LL和C在温度度改变时时变化很很小，振振荡频率率的变化化也很小小，另一一方面由由于Q值高，其频率率稳定度度也高；采用贴贴片元器器件，可可减小分分布参数数的影响响，有利利于振荡荡频率的的稳定。此外，L一般具具有正温温度系数数，若选选用适当当负温度度系数的的电容（如陶瓷瓷电容器器）进行行温度补补偿，就就可以使使温度改改变时振振荡频率率的变化化大大减减小。为为了防止止元器件件老化带带来的振振荡频率率变化，在组装装电路前前应对元

13、元器件进进行老化化处理。三是合合理设计计振荡电电路。例例如，减减小管子子与回路路之间的的耦合，如采用用部分接接入法，可有效效减小管管子参数数和分布布参数对对回路的的影响，使回路路电感和和电容变变化小，且Q值下降降很少，起到稳稳定振荡荡频率的的作用；适当增增加回路路总电容容，可减减小管子子的输入入、输出出电容在在总电容容中的比比重，从从而提高高回路总总电容的的稳定性性，则频频率的稳稳定度也也提高了了；采用用稳定静静态工作作点的偏偏置电路路，可减减小振荡荡管参数数和工作作状态的的变化，也可使使振荡频频率的变变化减小小。13振振荡电路路如图99.255所示，已知LL25H，Q1000，C15000p

14、F，C210000pFF，C3为可变变电容，且调节节范围为为1030ppF，试试求振荡荡器振荡荡频率ff0的变化化范围。解：此电电路为克克拉泼振振荡器。图9.22510（MMHZ）5.8（MHZ）14石石英晶片片的参数数为：LLq4H，Cq9102pF，C03pFF，rq1000，求：（1）串串联谐振振频率ffs。（2）并并联谐振振频率ffp与fs相差多多少，并并求它们们的相对对频差。解：（11）（MHZ）（2）00.2669（MHZ）fpffs=0.26990.2265=0.0004（MHZ）=4（kHZ）或（kHHZ）相对频差差为1.5%15如如图9.26所所示电路路为五次次泛音（晶体基基

15、频为11MHZZ）晶体体振荡器器，输出出频率为为5MHHz。（1）试试画出振振荡器的的交流等等效电路路；（2）说说明LCC回路的的作用；（3）输输出信号号为什么么要由VV2输出。 图图9.226 图9.227解：（11）振荡荡器的交交流通路路如图99.277所示。（2）此此电路为为并联型型晶体振振荡器，晶体等等效为一一个大电电感。由由L和C组成的的并联谐谐振回路路，其谐谐振频率率为（MHZZ）晶体的基基频为11MHZZ，则振振荡器若若振荡在在其五次次泛音即即5MHHZ频率上上，此时时LC回路路呈容性性，符合合振荡器器的相位位平衡条条件。（3）输输出信号号由V2的射极极输出，是利用用V2组成的的

16、射极输输出器，起到隔隔离负载载对电路路影响的的作用。16晶晶体振荡荡电路如如图9.28所所示，已已知，试分分析电路路能否振振荡，若若能振荡荡，试指指出振荡荡频率ff0与f1、f2之间的的关系。解：能振振荡。晶晶体振荡荡电路的的交流通通路如图图9.229所示示，可见见，此电电路如能能振荡，一定为为并联型型晶体振振荡器，即晶体体等效为为电感， L1C1并联回回路呈容容性，LL2C2串联回回路也必必须呈容容性。这这就要求求f02f0f01。 图9.28 图9.22917试试分析图图9.300所示电电路能否否产生正正弦波振振荡？若若能产生生振荡，其振荡荡频率是是多少？图9.330解：在图图（a）所示示

17、电路中中，LCC串联网网络接在在运放的的输出端端与同相相输入端端之间，引入反反馈。当当f等于LCC串联网网络的谐谐振频率率时，其其阻抗最最小，且且呈纯电电阻特性性，电路路将引入入较深的的正反馈馈。调节节R3，当正正反馈作作用强于于R3引入的的负反馈馈作用时时，电路路将产生生正弦振振荡。振振荡频率率为图（b）所示电电路中，LC并联联网络引引入负反反馈，但但是还有有电阻RR3接在运运放输出出端与同同相输入入端之间间，引入入正反馈馈。对于于频率等等于LCC并联谐谐振频率率f0的信号号，该网网络发生生并联谐谐振，阻阻抗最大大，负反反馈作用用被削弱弱，若其其作用比比R3引入的的正反馈馈弱，电电路就可可以

18、产生生正弦振振荡。其其振荡频频率为18试试判断图图9.331所示示各RCC振荡电电路中，哪些能能振荡，哪些不不能振荡荡，并改改正错误误使之能能振荡。图9.331解：由于于一节RRC移相相网络移移相不超超过900，三节节RC移相相网络移移相不超超过2770。因此此，图99.311（a）电路路不能振振荡，同同相放大大器加小小于2770相移，不满足足相位平平衡条件件，改正正后见图图9.332（a）；图图9.331（b）电路路可能振振荡，VV2发射极极的输出出电压与与V1基极的的电压反反相，三三节RCC移相网网络可移移相1880，满足足相位平平衡条件件；图99.311（c）电路路不能振振荡，差差分对管

19、管组成同同相放大大器，三三节RCC移相网网络的相相移小于于2700，不满满足相位位平衡条条图9.332件，改正正后见图图9.332（c）；图图9.331（d）电路路不能振振荡， RC串串并联网网络在时时的相移移为0，必须须与同相相放大器器一起才才可构成成振荡器器，而 V1，V2组成反反相放大大器，可可见电路路不能振振荡，改改正后见见图9.32（d）。19如如图3.33所所示电路路为RCC文氏电电桥振荡荡器，要要求：（1）计计算振荡荡频率ff0。（2）求求热敏电电阻的冷冷态阻值值。（3）RRt应具有有怎样的的温度特特性。解：（11）1.559kHHZ图9.333（2）由由起振条条件可知知，运放放构成的的同相放放大器的的增益AAu必须大大于3，即Rf2Rt，也就就是要求求热敏电电阻的冷冷态电阻阻Rt应小于于2.55k。（3）RRt应具有有随温度度升高，其阻值值增大的的温度特特性，即即Rt为正温温度系数数的热敏敏电阻。这是因因为振荡荡器起振振后，随随着振荡荡幅度的的增大，Rt上消耗耗的功率率增大，致使其其温度升升高，阻阻值相应应地增大大，放大大器的增增益Au随之减减小，直直到Rt= Rf /22（或Au=3）时时，振荡荡器才可可以进入入平衡状状态。20如如图9.34所所示RCC桥式振振荡器的的振