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高频电子线路高频电子线路 (胡宴如耿苏燕主编) 习题解答习题解答 目目录录 第第 2 章章小信号选频放大器小信号选频放大器1 第第 3 章章谐振功率放大器谐振功率放大器4 第第 4 章章正弦波振荡器正弦波振荡器10 第第 5 章章振幅调制、振幅解调与混频电路振幅调制、振幅解调与混频电路22 第第 6 章章角度调制与解调电路角度调制与解调电路38 第第 7 章章反馈控制电路反馈控制电路49 第 2 章小信号选频放大器 2.1已知并联谐振回路的1H,20 pF,100,LCQ求该并联回路的谐振频率 0 f、谐振电阻 p R及通 频带 0.7 BW。 解 9 0 -612 11 0.0356 10 Hz35.6 MHz 2 2 1020 10 f LC HF 6 3 12 6 4 0.7 10 10022.4 k22.36 1022.36 k 20 10 35.6 10 Hz 35.6 10 Hz356 kHz 100 p H RQ F f BW Q 2.2并联谐振回路如图 P2.2 所示, 已知:300 pF,390H,100,CLQ信号源内阻 s 100 k ,R 负 载电阻 L 200 k ,R 求该回路的谐振频率、谐振电阻、通频带。 解 0 11 465 kHz 22 390H300 PF f LC 0.70 390H 100114 k 300 PF / 100 k/114.k/200 k=42 k 42 k42 k 37 1.14 k390H/300 PF /465 kHz/37=12.6 kHz p espL e e e RQ RRRR R Q BWfQ 2.3已 知 并 联 谐 振 回 路 的 00.7 10 MHz, C=50 pF,150 kHz,fBW求 回 路 的 L 和 Q 以 及 600 kHzf 时电压衰减倍数。如将通频带加宽为 300 kHz,应在回路两端并接一个多大的电阻? 解 6 26212 0 11 5 105 H (2)(210 10 )50 10 LH fC 6 0 3 0.7 10 10 66.7 150 10 f Q BW 1 22 3 6 0 22600 10 1166.78.1 10 10 p o Uf Q f U 当 0.7 300 kHzBW时 6 0 3 0.7 4 612 0 10 10 33.3 300 10 33.3 1.06 1010.6 k 22 10 1050 10 e e ee f Q BW Q RQ f C 而 4 712 66.7 2.13 1021.2 k 2 1050 10 p RQ 由于, p e p RR R RR 所以可得 10.6 k21.2 k 21.2 k 21.2 k10.6k ep pe R R R RR 2.4并 联 回 路 如 图 P2.4 所 示 , 已 知 :360 pF,C 1 280H,L =100,Q 2 50H,L 12 =/10,n NN L 1kR 。试求该并联回路考虑到 L R影响后的通频带及等效谐振电阻。 解 6 3 12 280 10 10088 1088 k 360 10 p RQ 22 6 333 12 0 0.7 612 101k100 k /88 k/100 k46.8 k 280 10 46.8 10 /46.8 10 /0.88 1053 360 10 11 9.46 kHz 2 532 280 10360 10 LL epL e e e e Rn R RRR R Q f BW QQLC 2.5并联回路如图P2.5所示, 试求并联回路23两端的谐振电阻 p R 。 已知: (a) 1 100HL 、 2 10HL 、 4HM ,等效损耗电阻10r ,300 pFC ;(b) 1 50 pFC 、 2 100 pFC ,10HL 、 2r 。 2 解 6 12 12 2(1001042) 10 (a)39.3k 300 1010 p LLML R crCr 6 12 6 2 22 2(100108) 10 8.43 (104) 10 39.3k 0.55 k (8.43) p p LLM n LM R R n 12 1212 12 12 6 6 12 12 12 12 1 22 (50 100) 10 (b)33.3 10pF=33.3pF (50100) 10 10 10 0.150 10150 k 33.3 102 (50100) 10 3 50 10 150 k 16.7 k 3 p p p C C C CC L R Cr CC n C R R n 2.6并联谐振回路如图 P2.6 所示。 已知: 0 10 MHzf ,100Q ,12 k s R , L 1kR ,40 pFC , 匝比 11323 /1.3nNN, 21345 /4nNN,试求谐振回路有载谐振电阻 e R、有载品质因数 e Q和回路 通频带 0.7 BW。 解将图 P2.6 等效为图 P2.6(s),图中 712 0 100 39.8 k 22 1040 10 p Q RQ f C 22 1 22 2 3 3712 0 1.312 k20.28 k 41k16 k /(20.28/39.8/16) k7.3k 7.3 10 7.3 102 1040 1018.34 1/2 ss LL espL e e Rn R Rn R RRRR R Q f C 3 0.70 10 MHz /0.545 MHz 18.34 e BWfQ 2.7单调谐放大器如图 2.2.4(a)所示。已知放大器的中 心频率 0 10.7 MHzf ,回路线圈电感 13 4HL, 100Q , 匝数 13 20N匝, 12 5N匝, 45 5N匝, 2 mS L G , 晶体 管 的参 数 为:200S oe G、 7 pF oe C、 m 45 mSg、0 bb r 。试求该大器的 谐振电压增益、通频带及回路外接电容。 解 1313 12 1245 2020 4,4 55 NN nn NN 66 013 2626 1 2326 2 66 3 12 111 21002 10.7 104 10 /200 10/412.5 10 /2 10/4125 10 (37.212.5125) 10174.7 10 45 10 44 174.7 10 p oeoe LL epoeL m uo e GS QQf L GGnS GGnS GGGGS g A n n G 6 666 0.70 2626 0 22 1 16 11 174.7 102 10.7 104 10 /10.7/210.51MHz 11 55.4 1055.4 (2)(2 10.7 10 )4 10 7 55.455 4 e e e T oe T Q G BWfQ CFPF fL C CCPF n 2.8单调谐放大器如图 2.2.4(a)所示。中心频率 0 30 MHzf ,晶体管工作点电流 EQ 2 mAI,回路电 感 13 1.4HL,100Q , 匝比 11312 /2nNN, 21345 /3.5nNN, L 1.2 mSG 、0.4 mS oe G, 0 bb r ,试求该放大器的谐振电压增益及通频带。 解 6 66 11 38 10 100230 101.4 10 p GS Q 2326 1 2326 2 66 0 6 12 6 013 /0.4 10/2100 10 /1.2 10/3.598 10 (3810098) 10236 10 /262 mA/26 mV0.077 0.077 46.6 23.5236 10 11 236 1023 oeoe LL epoeL mEQ m u e e e GGnS GGnS GGGGS gIS g A n n G Q G w L 66 6 0 0.7 16 0 101.4 10 30 10 1.88 MHz 16 e f BW Q 4 第章第章谐振功率放大器谐振功率放大器 3.1谐振功率放大器电路如图谐振功率放大器电路如图 3.1.1 所示,晶体管的理想化转移特性如图所示,晶体管的理想化转移特性如图 P3.1 所示。已知:所示。已知: BB 0.2 VV, i 1.1cos ()ut V,回路调谐在输入信号频率上,试在转移特性上画出输入电压和集电,回路调谐在输入信号频率上,试在转移特性上画出输入电压和集电 极电流波形,并求出电流导通角极电流波形,并求出电流导通角及及 c0 I、 c1m I、 c2m I的大小。的大小。 解解由由 BEBB 0.21.1cos ()0.21.1cos (), i uVuVt VVt可作出它的波形如可作出它的波形如图图 P3.1(2) 所示。所示。 根据根据 BE u及转移特性,在图及转移特性,在图 P3.1 中可作出中可作出 c i的波形如的波形如(3)所示。由于所示。由于0t 时,时, BEBEmax (0.21.1)=1.3,uuVV则则 max 0.7 C iA。 因为因为 () cos imBE onBB UUV,所以,所以 BE(on)BB im 0.60.2 cos0.364, 1.1 UV U 则得则得 69 由于由于 0(69 ) 0.249 , 1(69 ) 0.432 , 2(69 ) 0.269 ,则,则 00max 11max 22max (69 )0.2490.70.174 (69 )0.4320.70.302 (69 )0.2690.70.188 cC c mC c mC IiA IiA IiA 3.2已知集电极电流余弦脉冲已知集电极电流余弦脉冲 max 100 mA C i,试求通角试求通角120,70时集电极电流的直流时集电极电流的直流 分量分量 0c I和基波分量和基波分量 1c m I;若;若 CC 0.95 cm UV,求出两种情况下放大器的效率各为多少?,求出两种情况下放大器的效率各为多少? 解解(1)120, 0( ) 0.406 , 1( ) 0.536 01 1 0 0.406 10040.6 mA,0.536 10053.6 mA ( )110.536 0.9562.7% 2( )20.406 cc m cm c CC II U V (2)70, 0( ) 0.253 , 1( ) 0.436 5 01 0.253 10025.3mA,0.436 10043.6 mA 10.436 0.9581.9% 20.253 cc m c II 3.3已知谐振功率放大器的已知谐振功率放大器的 CC 24 VV, C0 250 mAI,5 W o P , cmCC 0.9UV,试求该放,试求该放 大器的大器的 D P、 C P、 C 以及以及 c1m I、 maxC i、。 解解 0 0.25246 W DCCC PI V 1 651W 5 83.3% 6 225 0.463A 0.924 CDo o C D o c m cm PPP P P P I U 1 1 ( )220.8331.85,50 0.9 CC C cm V g U 0 max 0 0.25 1.37 ( )0.183 C C I iA 3.4一谐振功率放大器一谐振功率放大器, CC 30 VV,测得测得 C0 100 mAI, cm 28 VU,70,求求 e R、 o P和和 C 。 解解 0 max 0 100 395 mA (70 )0.253 c C I i 1max1(70 ) 3950.436172 mA c mC Ii 1 28 163 0.172 cm e c m U R I 1 11 0.172282.4 W 22 oc mcm PIU 2.4 80% 0.1 30 o C D P P 3.5已知已知 CC 12 VV, BE(on) 0.6 VU, BB 0.3VU ,放大器工作在临界状态,放大器工作在临界状态 cm 10.5 VU, 要求输出功率要求输出功率 o 1WP ,60,试求该放大器的谐振电阻,试求该放大器的谐振电阻 e R、输入电压、输入电压 im U及集电极效率及集电极效率 C 。 解解 22 1110.5 55 221 cm e o U R P 1 0 ()0.6( 0.3) 1.8 V cos0.5 (60 )110.391 10.5 78.5% 2(60 )20.21812 BEBB im cm C CC UonV U U V 3.6谐振功率放大器电路如图谐振功率放大器电路如图 P3.6 所示,试从馈电方式,基极偏置和滤波匹配网络等方面,分析这所示,试从馈电方式,基极偏置和滤波匹配网络等方面,分析这 些电路的特点。些电路的特点。 解解(a) 1 V、 2 V集电极均采用串联馈电方式集电极均采用串联馈电方式,基极采用自给偏压电路基极采用自给偏压电路, 1 V利用高频扼圈中固有直流利用高频扼圈中固有直流 电阻来获得反向偏置电压电阻来获得反向偏置电压, 而而 2 V利用利用 B R获得反向偏置电压获得反向偏置电压。 输入端采用输入端采用 L 型滤波匹配网络型滤波匹配网络, 输出端采用输出端采用 型滤波匹配网络。型滤波匹配网络。 (b) 集电极采用并联馈电方式,基极采用自给偏压电路,由高频扼流圈集电极采用并联馈电方式,基极采用自给偏压电路,由高频扼流圈 B L中的直流电阻产生很小的中的直流电阻产生很小的 负偏压负偏压,输出端由输出端由 23 L C, 345 C C C构成构成L型和型和T型滤波匹配网络型滤波匹配网络,调节调节 34 C C和和 5 C使得外接使得外接 50 欧负载电欧负载电 阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻,输入端由输入端由 1 C、 2 C、 1 L、 6 C构成构成T和和L型滤波匹配网型滤波匹配网 6 络,络, 1 C用来调匹配,用来调匹配, 2 C用来调谐振。用来调谐振。 3.7某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图 P3.7 所示所示。工作频率为工作频率为 2 MHz,已知天线等效电容已知天线等效电容 500 PF A C ,等效电阻,等效电阻8 A r ,若放大器要求,若放大器要求80 e R ,求,求L和和C。 解解先将先将L、 A C等效为电感等效为电感 A L,则,则 A L、C组成组成L形网络,如图形网络,如图 P3.7(s)所示。由图可得所示。由图可得 80 113 8 e e A R Q r 由图又可得由图又可得/ eAA QLr,所以可得,所以可得 6 6 22 12 2626 3 8 1.91 101.91H 22 10 11 11.91H 12.122H 3 11 2987 10F2987 pF (22 10 )2.122 10 e A A AA e A Q r LH LL Q C L 因为因为 1 A A LL C ,所以,所以 7 6 26212 6 11 1.91 10 (22 10 )500 10 14.59 10 H14.59 H A A LL C 3.8一谐振功率放大器,要求工作在临界状态。已知一谐振功率放大器,要求工作在临界状态。已知 CC 20 VV, o 0.5 WP , L 50R ,集,集 电极电压利用系数为电极电压利用系数为 0.95,工作频率为,工作频率为 10 MHz。用。用 L 型网络作为输出滤波匹配网络,试计算该网络的元型网络作为输出滤波匹配网络,试计算该网络的元 件值。件值。 解解放大器工作在临界状态要求谐振阻抗放大器工作在临界状态要求谐振阻抗 e R等于等于 22 (0.9520) 361 220.5 cm e o U R P 由于由于 e R L R,需采用低阻变高阻网络,所以,需采用低阻变高阻网络,所以 6 6 22 12 2626 361 112.494 50 2.49450 1.986 101.986H 2 10 10 11 11.98612.31H 2.494 11 110 10F110 pF (2 10 10 )2.31 10 e e L eL e R Q R Q R LH LLH Q C L 3.9已知实际负载已知实际负载50 L R ,谐振功率放大器要求的最佳负载电阻,谐振功率放大器要求的最佳负载电阻121 e R ,工作频率,工作频率 30 MHzf ,试计算图,试计算图 3.3.9(a)所示所示型输出滤波匹配网络的元件值,取中间变换阻抗型输出滤波匹配网络的元件值,取中间变换阻抗2 L R 。 解解将图将图 3.3.9(a)拆成两个拆成两个 L 型电路,如图 型电路,如图 P3.9(s)所示。由此可得所示。由此可得 2 1 50 114.9 2 121 117.71 2 L e L e e L R Q R R Q R 122 2 6 22 22 2 9 12 26212 2 91 11 6 4.9 520 10520 pF 230 1050 11 15201542 pF 4.9 11 52 10 H52 nH (230 10 )542 10 7.71 2 81.8 10H81.8 nH 230 10 e L e eL Q CF R CCpF Q L C Q R L 8 1111 22 1 12 1 2629 11 11112 11 181.8 nH 183nH 7.71 11 339 10339 pF (230 10 )83 10 (81.852) nH133.8 nH e LL Q CF L LLL 3.10试求图试求图 P3.10 所示各传输线变压器的阻抗变换关系及相应的特性阻抗。所示各传输线变压器的阻抗变换关系及相应的特性阻抗。 解解(a) 1 1411 4 ,4,4 444164 c i icLcciL Lc Z RUU RZRZZRR IIRZ (b) 2211 2,2,4 222/2 ic icLcciL Lc RZUU RZRZZRR IIRZ 3.11功率四分配网络如图功率四分配网络如图 P3.11 所示所示,试分析电路的工作原理试分析电路的工作原理。已知已知75 L R ,试求试求 1d R、 2d R、 3d R及及 s R的值。的值。 解解当当 1r Ta 与与 b 端负载电阻均等于端负载电阻均等于 2 s R,a 与与 b 端获得信号源供给功率的一半。同理,端获得信号源供给功率的一半。同理, 2r T、 3r T两端负载两端负载 L R都相等,且等于都相等,且等于 4 s R时,时,a、b 端功率又由端功率又由 2r T、 3r T平均分配给四个负载,所平均分配给四个负载,所 以每路负载以每路负载 L R获得信号源供给功率的获得信号源供给功率的 1/4,故图,故图 P3.11 构成功率四分配网络。构成功率四分配网络。 123 75,150,18.75 ddds RRRR 3.12图图 P3.12 所示为工作在所示为工作在 230 MHz 频段上频段上、 输出功率为输出功率为 50 W 的反相功率合成电路的反相功率合成电路。 试说明试说明: (1) 1r T 5r T传输线变压器的作用并指出它们的特性阻抗;传输线变压器的作用并指出它们的特性阻抗;(2) 6r T、 7r T传输线变压器的作用并估算功率管输传输线变压器的作用并估算功率管输 入阻抗和集电极等效负载阻抗。入阻抗和集电极等效负载阻抗。 9 解解(1) 说明说明 1r T 5r T的作用并指出它们的特性阻抗的作用并指出它们的特性阻抗 1r T为为 1:1 传输线变压器,用以不平衡与平衡电路的转换,传输线变压器,用以不平衡与平衡电路的转换, 1 50 c Z。 2r T和和 3r T组成组成 9:1 阻抗变换电路,阻抗变换电路, 23 50/316.7 cc ZZ。 4r T为为 1:1 传输线变压器,用以平衡与不平衡电路的转换,传输线变压器,用以平衡与不平衡电路的转换, 4 12.5 c Z。 5r T为为 1:4 传输线变压器,用以阻抗变换,传输线变压器,用以阻抗变换, 5 25 c Z。 (2) 说明说明 6r T、 7r T的作用并估算功率管的输入阻抗和等效负载阻抗的作用并估算功率管的输入阻抗和等效负载阻抗 6r T起反向功率分配作用,起反向功率分配作用, 7r T起反向功率合成作用。起反向功率合成作用。 功率管的输入阻抗为功率管的输入阻抗为 501 2.8 92 功率管集电极等效负载阻抗为功率管集电极等效负载阻抗为 50 6.25 24 ab RR 第第 4 章章正弦波振荡器正弦波振荡器 4.1分析图分析图 P4.1 所示电路,标明次级数圈的同名端,使之满足相位平衡条件,并求出振荡频率。所示电路,标明次级数圈的同名端,使之满足相位平衡条件,并求出振荡频率。 解解(a) 同名端标于二次侧线圈的下端同名端标于二次侧线圈的下端 6 0 126 11 0.877 10 Hz0.877 MHz 2 2330 10100 10 f LC 10 (b) 同名端标于二次侧线的圈下端同名端标于二次侧线的圈下端 6 0 612 1 0.777 10 Hz0.777 MHz 2 140 10300 10 f (c) 同名端标于二次侧线圈的下端同名端标于二次侧线圈的下端 6 0 612 1 0.476 10 Hz0.476 MHz 2560 10200 10 f 4.2变压器耦合变压器耦合LC振荡电路如图振荡电路如图 P4.2 所示,已知所示,已知360 pFC ,280HL 、50Q 、 20HM ,晶体管的晶体管的 fe 0、 5 oe 2 10 SG ,略去放大电路输入导纳的影响略去放大电路输入导纳的影响,试画出振荡器起振时试画出振荡器起振时 开环小信号等效电路,计算振荡频率,并验证振荡器是否满足振幅起振条件。开环小信号等效电路,计算振荡频率,并验证振荡器是否满足振幅起振条件。 解解作出振荡器起振时开环作出振荡器起振时开环Y参数等效电路如图 参数等效电路如图 P4.2(s)所示。所示。 略去晶体管的寄生电容,振荡频率等于略去晶体管的寄生电容,振荡频率等于 0 612 11 Hz = 0.5 MHz 2 2 280 10360 10 f LC 略去放大电路输入导纳的影响,谐振回路的等效电导为略去放大电路输入导纳的影响,谐振回路的等效电导为 5 66 11 2 1042.7 S 5020.5 10280 10 eoeoe o GGGGSS QL 由于三极管的静态工作点电流由于三极管的静态工作点电流 EQ I为为 12 10 0.7 1233 0.6 mA 3.3k EQ V I 所以,三极管的正向传输导纳等于所以,三极管的正向传输导纳等于 /0.6/ 260.023S femEQT YgIUmAmV 因此,放大器的谐振电压增益为因此,放大器的谐振电压增益为 om uo e i Ug A G U 而反馈系数为而反馈系数为 f o U jMM F jLL U 这样可求得振荡电路环路增益值为这样可求得振荡电路环路增益值为 6 0.02320 38 42.710280 m e gM TAF GL 11 由于由于T1,故该振荡电路满足振幅起振条件。,故该振荡电路满足振幅起振条件。 4.3试检查图试检查图 P4.3 所示振荡电路,指出图中错误,并加以改正。所示振荡电路,指出图中错误,并加以改正。 解解(a) 图中有如下错误图中有如下错误: :发射极直流被发射极直流被 f L短路短路,变压器同各端标的不正确变压器同各端标的不正确,构成负反馈构成负反馈。改正图改正图 如图如图 P4.3(s)(a)所示。所示。 (b) 图中有如下错误:不符号三点式组成原则,集电极不通直流,而图中有如下错误:不符号三点式组成原则,集电极不通直流,而 CC V通过通过L直接加到发射极。只直接加到发射极。只 要将要将 1 C和和L位置互换即行,如图位置互换即行,如图 P4.3(s)(b)所示。所示。 4.4根据振荡的相位平衡条件,判断图根据振荡的相位平衡条件,判断图 P4.4 所示电路能否产生振荡?在能产生振荡的电路中,求出所示电路能否产生振荡?在能产生振荡的电路中,求出 振荡频率的大小。振荡频率的大小。 12 解解(a) 能;能; 6 0 126 1 0.1910 Hz0.19 MHz 4700 21030010 2 f (b) 不能;不能; (c) 能;能; 6 0 126 1 0.42410 Hz0.424 MHz 247010(100200)10 f 4.5画出图画出图 P4.5 所示各电路的交所示各电路的交 流通路,并根据相位平衡条件,判断哪流通路,并根据相位平衡条件,判断哪 些电路能产生振荡,哪些电路不能产生些电路能产生振荡,哪些电路不能产生 振荡振荡(图中图中 B C、 E C、 C C为耦合电容或为耦合电容或 旁路电容,旁路电容, C L为高频扼流圈为高频扼流圈)。 解解各电路的简化交流通路分别各电路的简化交流通路分别 如图如图 P4.5(s)(a)、(b)、(c)、(d)所示,其所示,其 中中 (a) 能振荡;能振荡; (b) 能振荡;能振荡; (c) 能振荡;能振荡; (d) 不能振荡。不能振荡。 4.6图图 P4.6 所示为三谐振回路振荡器的交流通路,设电路参数之间有以下四种关系:所示为三谐振回路振荡器的交流通路,设电路参数之间有以下四种关系:(1) 112233 L CL CL C;(2) 112233 L CL CL C;(3) 112233 L CL CL C;(4) 112233 L CL CL C。 试试 分析上述四种情况是否都能振荡,振荡频率与各回路的固有谐振频率有何关系?分析上述四种情况是否都能振荡,振荡频率与各回路的固有谐振频率有何关系? 解解令令 010203 112233 111 , 222 fff L CL CL C (1) 112233 L CL CL C,即,即 010203 fff 当当 01 ff时,时, 1 X、 2 X、 3 X均呈感性,不能振荡;均呈感性,不能振荡; 当当 0102 fff时,时, 1 X呈容性,呈容性, 2 X、 3 X呈感性,不能振荡;呈感性,不能振荡; 当当 0203 fff时,时, 1 X、 2 X呈容性,呈容性, 3 X呈感性,构成电容三点呈感性,构成电容三点 式振荡电路。式振荡电路。 (2) 112233 L CL CL C,即,即 010203 fff 当当 03 ff时,时, 1 X、 2 X、 3 X呈感性,不能振荡;呈感性,不能振荡; 当当 0302 fff时,时, 3 X呈容性,呈容性, 1 X、 2 X呈感性,构成电感三点式振荡电路;呈感性,构成电感三点式振荡电路; 当当 0201 fff时,时, 2 X、 3 X呈容性,呈容性, 1 X呈感性,不能振荡;呈感性,不能振荡; 当当 01 ff时,时, 1 X、 2 X、 3 X均呈容性,不能振荡。均呈容性,不能振荡。 (3) 112233 L CL CL C即即 010203 fff 当当 0102 ()fff时,时, 1 X、 2 X、 3 X均呈感性,不能振荡;均呈感性,不能振荡; 13 当当 010203 ()ffff时,时, 1 X、 2 X呈容性,呈容性, 3 X呈感性,构成电容三点式振荡电路;呈感性,构成电容三点式振荡电路; 当当 03 ff时,时, 1 X、 2 X、 3 X均呈容性,不振荡。均呈容性,不振荡。 (4) 112233 L CL CL C即即 010203 fff 0203 ()fff时时, 1 X、 2 X、 3 X均呈感性均呈感性; 020301 ()ffff时时, 2 X、 3 X呈容性呈容性, 1 X呈感性呈感性; 01 ff 时,时, 1 X、 2 X、 3 X均呈容性,故此种情况下,电路不可能产生振荡。均呈容性,故此种情况下,电路不可能产生振荡。 4.7电容三点式振荡器如图电容三点式振荡器如图 P4.7 所示所示,已知已知LC谐振回路的空载品质因数谐振回路的空载品质因数60Q ,晶体管的输出电晶体管的输出电 导导 5 oe 2.510SG ,输入电导输入电导 3 ie 0.210SG ,试求该振荡器的振荡频率试求该振荡器的振荡频率 0 f,并验证并验证 CQ 0.4 mAI 时,电路能否起振?时,电路能否起振? 解解(1)求振荡频率求振荡频率 0 f,由于,由于 12 12 3001000 pF=231 pF 3001000 C C C CC 所以所以 0 612 11 Hz=1 MHz 2 2 11010231 10 f LC (2) 求振幅起振条件求振幅起振条件 6 612 2 2 612 2 2 2 61 33 212 0.4 / 26S=0.0154 S 26 11 2410S / 60 11010/ 231 10 3001000 241040.6 S 1000 13001 20010 /10001210 /3610 mCQ p pp ieie BB gI GS QL C CC GGS C C GG CRR 33 1 6 2 S28 S 1/1/ 210S0.510S500 S (40.62850025)S594 S 0.0154300 7.81 594101000 cc epiecoe m e GR GGGGG gC T GC 故满足振幅起振条件。故满足振幅起振条件。 4.8振荡器如图振荡器如图 P4.8 所示,它们是什么类型振荡器?有何优点?计算各电路的振荡频率。所示,它们是什么类型振荡器?有何优点?计算各电路的振荡频率。 14 解解(a) 电路的交流通路如图电路的交流通路如图 P4.8(s)(a)所示,为改进型电容三点式振荡电路,称为克拉泼电路。其 所示,为改进型电容三点式振荡电路,称为克拉泼电路。其 主要优点是晶体管寄生电容对振荡频率的影响很小,故振荡频率稳定度高。主要优点是晶体管寄生电容对振荡频率的影响很小,故振荡频率稳定度高。 0 612 11 Hz=2.25 MHz 2 2 501010010 f LC (b) 电路的交流通路如图电路的交流通路如图 P4.8(s)(b)所示所示,为改进型电容三点式振荡电路为改进型电容三点式振荡电路,称为西勒电路称为西勒电路。其主要优点其主要优点 频率稳定高。频率稳定高。 0 612 1 3.3 pF=4.86 pF 111 2.28.215 11 Hz=9.6 MHz 2 2 57104.8610 C f LC 4.9分析图分析图 P4.9 所示各振荡电路,画出交流通路,说明电路的特点,并计算振荡频率。所示各振荡电路,画出交流通路,说明电路的特点,并计算振荡频率。 解解(a) 交流通路如图交流通路如图 P4.9(s)(a)所示。所示。 15 6 0 612 11 25pF=30.83 pF 1111 51055 1 =12.8210 Hz=12.82 MHz 2 51030.8310 C f 电容三点振荡电路,采用电容分压器输出,可减小负载的影响。电容三点振荡电路,采用电容分压器输出,可减小负载的影响。 (b) 交流通路如图交流通路如图 P4.9(s)(b)所示,为改进型电容三点式所示,为改进型电容三点式LC振荡电路振荡电路(西勒电路西勒电路),频率稳定度高。采,频率稳定度高。采 用电容分压器输出,可减小负载的影响。用电容分压器输出,可减小负载的影响。 6 0 612 11 pF=38.625 pF 11111 200200511005.1 1 =9.0610 Hz=9.06 MHz 2 81038.62510 C f 4.10若石英晶片的参数为:若石英晶片的参数为: q 4 HL , 3 q 6.310pFC , o 2 pFC , q 100r ,试求,试求(1) 串联谐振频率串联谐振频率 s f;(2)并联谐振频率并联谐振频率 p f与与 s f相差多少?相差多少?(3)晶体的品质因数晶体的品质因数Q和等效并联谐振电阻为多和等效并联谐振电阻为多 大?大? 解解(1) 6 312 11 1.00310 Hz=1.003 MHz 2 246.31010 s qq f L C (2) 312 6 12 0 6.31010 11111.00310 210 q pss C fff C 3 1.58 10 Hz=1.58 kHz (3) 6 5 2 21.003104 2.5210 100 qsq qq Lf L Q rr 2 0 22 0000 312 6 31212 6.310104 631063 M (26.310)10210100 qqqq p qqqq LLC CL CC R CCrCrCCC r 4.11图图 P4.11 所示石英晶体振荡器,指出他们属于哪种类型的晶体振荡器,并说明石英晶体在电路所示石英晶体振荡器,指出他们属于哪种类型的晶体振荡器,并说明石英晶体在电路 中的作用。中的作用。 16 解解(a) 并联型晶体振荡器,石英晶体在回路中起电感作用。并联型晶体振荡器,石英晶体在回路中起电感作用。 (b) 串联型晶体振荡器,石英晶体串联谐振时以低阻抗接入正反馈电路。串联型晶体振荡器,石英晶体串联谐振时以低阻抗接入正反馈电路。 解解该电路的简化交流通路如图该电路的简化交流通路如图 P4.12(s)所示,电路可以构成并联型晶体振荡器。若要产生振荡所示,电路可以构成并联型晶体振荡器。若要产生振荡, 要求晶体呈感性,要求晶体呈感性, 11 L C和和 22 L C呈容性。所以呈容性。所以 201 fff。 4.12画出图画出图 P4.12 所示各晶体振荡器的交流通路,并指出电路类型。所示各晶体振荡器的交流通路,并指出电路类型。 解解各电路的交流通路分别如图各电路的交流通路分别如图 P4.13(s)所示。所示。 17 4.13图图 P4.13 所示为三次泛音晶体振荡器所示为三次泛音晶体振荡器, 输出频率为输出频率为 5 MHz, 试画出振荡器的交流通路试画出振荡器的交流通路, 说明说明LC 回路的作用,输出信号为什么由回路的作用,输出信号为什么由 2 V输出?输出? 解解振荡电路简化交流通路如图振荡电路简化交流通路如图 P4.14(s)所示。 所示。 LC回路用以使石英晶体工作在其三次泛音频率上回路用以使石英晶体工作在其三次泛音频率上。 2 V构成射极输出器构成射极输出器,作为振荡器的缓冲级作为振荡器的缓冲级,用以减小用以减小 负载对振荡器工作的影响,可提高振荡频率的稳定度。负载对振荡器工作的影响,可提高振荡频率的稳定度。 4.14试用振荡相位平衡条件判断图试用振荡相位平衡条件判断图 P4.15 所示各电路中能否产生正弦波振荡,为什么?所示各电路中能否产生正弦波振荡,为什么? 18 解解(a) 放大电路为反相放大,故不满足正反馈条件,不能振荡。放大电路为反相放大,故不满足正反馈条件,不能振荡。 (b) 1 V为共源电路、为共源电路、 2 V为共集电路,所以两级放大为反相放大,不满足正反馈条件,不能振荡。为共集电路,所以两级放大为反相放大,不满足正反馈条件,不能振荡。 (c) 差分电路为同相放大,满足正反馈条件,能振荡。差分电路为同相放大,满足正反馈条件,能振荡。 (d) 通过通过RC选频网络构成负反馈,不满足正弦振荡条件,不能振荡。选频网络构成负反馈,不满足正弦振荡条件,不能振荡。 (e) 三级三级RC滞后网络可移相滞后网络可移相180,而放大器为反相放大,故构成正反馈,能产生振荡。,而放大器为反相放大,故构成正反馈,能产生振荡。 4.15已知已知RC振荡电路如振荡电路如图图 P4.16 所示所示。 (1) 说明说明 1 R应具有怎样的温度系数和如何选择其冷态电阻应具有怎样的温度系数和如何选择其冷态电阻; (2) 求振荡频频率求振荡频频率 0 f。 解解(1) 1 R应具有正温度系数,应具有正温度系数, 1 R冷态电阻冷态电阻 2 1 5 k 2 R (2) 0 36 11 971 Hz 228.2100.0210 f RC 4.16RC振荡电路如图振荡电路如图 P4.17 所示,已知所示,已知 1 10 kR , CCEE 12 VVV,试分析,试分析 2 R的阻值分别的阻值分别 为下列情况时为下列情况时,输出电压波形的形状输出电压波形的形状。(1) 2 10 kR ;(2) 2 100 kR ;(3) 2 R为负温度系数热敏电为负温度系数热敏电 阻,冷态电阻大于阻,冷态电阻大于20 k;(4) 2 R为正温度系数热敏电阻,冷态电阻值大于为正温度系数热敏电阻,冷态电阻值大于20 k。 19 解解(1) 因为因为 2 1 123 R R 停振,停振,0 o u ; (2) 因为因为 2 1 100 11113 10 R R ,输出电压为方波;,输出电压为方波; (3) 可为正弦波;可为正弦波; (4) 由于由于 2 1 13 R R ,却随,却随 o u增大越大于增大越大于 3,故输出电压为方波。,故输出电压为方波。 4.17设计一个频率为设计一个频率为 500 Hz 的的RC桥式振荡电路,已知桥式振荡电路,已知0.047 FC ,并用一个负温度系数,并用一个负温度系数 20 k的热敏电阻作为稳幅元件,试画出电路并标出各电阻值。的热敏电阻作为稳幅元件,试画出电路并标出各电阻值。 解解可选用图可选用图 P4.17 电路,因没有要求输出幅度大小,电源电压可取电路,因没有要求输出幅度大小,电源电压可取CCEE 10 VVV。由于振荡。由于振荡 频率较低,可选用通用型集成运放频率较低,可选用通用型集成运放 741。 由由 0

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