高频电路课后答案.pdf

第四章：正弦波振荡器第四章：正弦波振荡器 4 4- -1 1 反馈型正弦波振荡器由哪几部分电路组成？试简述各部分电路的作用。反馈型正弦波振荡器由哪几部分电路组成？试简述各部分电路的作用。 （略） 4 4- -2 2 什么是反馈型振荡器的起振条件、 平衡条件和稳定条件？能否从反馈振荡的物理过程来什么是反馈型振荡器的起振条件、 平衡条件和稳定条件？能否从反馈振荡的物理过程来 说明这三个条件的实质？说明这三个条件的实质？ （略） 4 4- -3 3 振荡电路如图振荡电路如图 P4P4- -3 3 所示。图中，所示。图中，L=140H，C1=12270PF，C2=20PF，C3=360PF。要。要 求：求： （1 1） 试画出该电路的交流等效电路。试画出该电路的交流等效电路。 （2 2） 为使电路满足振荡的相位条件， 给电感线为使电路满足振荡的相位条件， 给电感线 圈标出正确的同名端。圈标出正确的同名端。 （3 3） 说明该电路属于什么类型的振荡电路？说明该电路属于什么类型的振荡电路？ （4 4） 求振荡器振荡频率的可调范围？求振荡器振荡频率的可调范围？ 解： （1）交流等效电路如右图所示。 （2）同名端见右图中的黑点所示。 （3）属变压器互感耦合类型的振荡器。 （4）回路的总电容为 PFPF CCC CCC CCCC615.160388.29/ 321 321 321 则回路的振荡频率为：MHzMHz LC fosc48. 206. 1 2 1 4 4- -4 4 试从相位条件出发，判断图试从相位条件出发，判断图 P4P4- -4 4 所示的所示的 LCLC 振荡器高频等效电路中，哪些可能振荡？哪振荡器高频等效电路中，哪些可能振荡？哪 些不可能振荡？哪些在什么条件下才可能振荡？指出能振荡的电路属于哪种类型？些不可能振荡？哪些在什么条件下才可能振荡？指出能振荡的电路属于哪种类型？ 解： （a）可能振荡，属于变压器互感耦合振荡器。 （b）可能振荡，属于变压器互感耦合振荡 器。 （c）可能振荡，属于变压器互感耦合振荡器。 （d）可能振荡，属于电容三点式振荡器。 （e）不可能振荡。 （f）可能振荡，属于电感三点式振荡器。 （g）可能振荡，属于电容三点 0.047 F C1 题图 43 33K 6.8K 2K 5100P 1 L 2 C 3C L +6V 图 P4 -3 C1 C2 C3 RE 5100p L 式振荡器（考虑晶体管内部的 BE 结电容） 。 （h）可能振荡,属于电感三点式振荡器，但要求 L1、C 等效为电容。(i)可能振荡，属于电容三点式振荡器,但要求 L2、C2 等效为电容，且 L1、C1 等效为电感。 L1 L2 C CL1 L2L2L1 C (a)(b)(c) L1 L2 C 1C1C 1 C 2 C L L 2C (d) (e)(f) L C L1 L2 L3 L2 L1 2C 1C C3 (g)(h)(i) 题图 44图 P4 -4 4 4- -5 5 图图 P4P4- -5 5 是一种三回路振荡器的交流通路。假设电路的参数有四种情况：是一种三回路振荡器的交流通路。假设电路的参数有四种情况： 332211 CLCLCL 332211 CLCLCL 332211 CLCLCL 332211 CLCLCL 试分析：试分析： （1 1） 上述四种情况中，哪几种情况可能形成振荡？哪几种不能形成振荡？上述四种情况中，哪几种情况可能形成振荡？哪几种不能形成振荡？ （2） 如能形成振荡，设振荡频率为如能形成振荡，设振荡频率为 0 f，说明属于哪种振荡电路？需要什么条件？，说明属于哪种振荡电路？需要什么条件？ 解： 令 ii i CL f 2 1 ， 若振荡频率 io ff ， 回路 Li、 Ci 呈容性， 反之， 若振荡频率 io ff ， 回路 Li、Ci 呈感性。则有： 对于 332211 CLCLCL时，可能振荡，属于电感三点式振荡。振荡频率范围为 L1 L2 L3 1 C 2C C3 题图 45 图 P4 -5 321, maxffff o 对于 332211 CLCLCL时，不可能振荡，无法满足构成三点式振荡条件。 对于 332211 CLCLCL时，可能振荡，属于电感三点式振荡。振荡频率范围为 321, maxffff o 。 对于 332211 CLCLCL时，不可能振荡，无法满足构成三点式振荡条件。 4 4- -6 6 振荡器电路如图振荡器电路如图 P4P4- -6 6 所示。所示。 （1 1） 画出交流等效电路（画出交流等效电路（C CC1C1、C CC2C2、C Ce e均视为对交流短路） 。判断其属于何种反馈电路？均视为对交流短路） 。判断其属于何种反馈电路？ （2 2） 分析电路应满足什么条件才能振荡？分析电路应满足什么条件才能振荡？ +Vcc Rb2 题图 46 1C 2 C C3 L1 Ce Re cR CC2CC1 Rb1 L2 图 P4 -6 解：(1)其交流等效电路如右图所示。属于正反馈电路。 （2）当 L1、C1 等效为电容，且 L2、C2 等效为电感时，电路才可能振荡，属于电容三点式 振荡。 4 4- -7 7 图图 P4P4- -7 7 所示是一个正弦波振荡器电路。所示是一个正弦波振荡器电路。 （1 1） 画出振荡器交流等效电路。指出它属于哪种类型？画出振荡器交流等效电路。指出它属于哪种类型？ （2 2） 估算振荡频率估算振荡频率 0 f= =？估算反馈系数？估算反馈系数 F=F=？ （3） 为保证电路能起振，电路增益至少为多少？为保证电路能起振，电路增益至少为多少？ Rb2 题图 47 1C 2 C Re Rb1 L 22K 140 H C 6800PF 520P 15K 1K 100PF 600PF Cb +9V 图 P4 -7 C 1 C2 C1 L L1 C1 L2 C2 C3 解： （1）等效电路如上右图所示，属于电容三点式振荡器（考毕兹电路） 。 (2)回路总电容为：PFPFCCCC71.10571.90/ 21 振荡频率为：MHzMHz LC fosc4123. 1308. 1 2 1 反馈系数为：17. 0 600 100 2 1 C C F。 （3）为了保证电路起振，则要求1AF即电路的增益至少为6 1 F A。 4 4- -8 8 振荡电路如图振荡电路如图 P4P4- -8 8 所示。图中所示。图中 Cb、Ce、C均视为对高均视为对高频短路；频短路；LC、LD为高频扼流圈。为高频扼流圈。 已知电路中：已知电路中：L1=200H、L2=10H、C1=0.001F、 C C2 2=300PF=300PF。要求：。要求： （1 1） 画出交流等效电路。指出它属于哪种电路形式？画出交流等效电路。指出它属于哪种电路形式？ （2 2） 估算振荡频率估算振荡频率 0 f（忽略互感系数（忽略互感系数 M M） 。） 。 （3 3） 分析电路是否能满足振荡的相位条件。分析电路是否能满足振荡的相位条件。 L1 Ce L2 Rb1 Rb2 1 C 2 C Re Cb C C LD C L -12V 题图 48 图 P4 -8 C1 C2 L1 L2 解： （1）交流等效电路如右图所示。它属于电感三点式振荡器。 （2）振荡频率为： MHz CLL CC CC LL fosc634. 0 2 1 2 1 221 21 21 21 （3）L1、C1 的支路串联谐振频率为KHz CL f16.25 2 1 11 1 。 因为 1 ffosc，因此 L1、C1 支路的电抗呈现为感抗，因此满足相位振荡条件。 4 4- -9 9 某电视机高频调谐器中的本机振荡器电路如图某电视机高频调谐器中的本机振荡器电路如图 P4P4- -9 9 所示。所示。 （1 1） 画出其交流等效电路。指出它属于哪种电路形式？画出其交流等效电路。指出它属于哪种电路形式？ （2 2） 试求，当工作频率在试求，当工作频率在 90280MHZ时，时，回路电感回路电感 L L 的可调范围为多少？的可调范围为多少？ C 1C 2C Re C3 +12V 15K 8.2PF 3.3PF 2.2PF 15PF 5.1K L C4 题图 49 图 P4 -9 510 C1 C2 L1 L C3 C4 解： （1）其交流等效电路如右图所示。它属于电容三点式振荡电路（西勒形式） （2）回路的总电容为PFC CCC C8548. 4 11 1 1 1 4 32 当工作频率在 90280MHZ时，回路电感 L 的可调范围为 nHH CfC L55.66644. 0 2 11 22 4 4- -1010 某振荡器电路如图某振荡器电路如图 P4P4- -1010 所示。所示。图中已知可调电容图中已知可调电容 C=1547PF，LC为高频扼流圈。为高频扼流圈。 （1） 画出其交流等效电路。指出它属于哪种电路形式？画出其交流等效电路。指出它属于哪种电路形式？ （2 2） 估算振荡频率可调范围估算振荡频率可调范围 max0min0 ff。 C3 2C 100 H Re Cb 60PF 20PF 4.7PF C L -9V 题图 410 1R R2 RC 图 P4 -10 C3 2C 100 H Re Cb 60PF 20PF 4.7PF C L -9V 题图 410 1R R2 RC 图 P4 -10 解： （1）其交流等效电路如右图所示。它属于电容三点式振荡电路（西勒形式） （2）回路的总电容为PFPFCCC CCC C7 .517 .19 11 1 1 1 434 32 振荡频率为：HzMMHz LC fosc585. 3213. 2 2 1 。 4-11 晶体振荡电路如图晶体振荡电路如图 P4-11 所示。所示。 （1） 画出该电路的交流等效电路。说明石英晶体在电路中的作用，并指出该电路属于哪画出该电路的交流等效电路。说明石英晶体在电路中的作用，并指出该电路属于哪 种类型？种类型？ （2） 若石英晶振器频率为若石英晶振器频率为 0 f，L1C1、L2C2回路的谐振频率分别为回路的谐振频率分别为 0201 ff 、，试分析三个，试分析三个 频率之间具频率之间具备什么关系时，电路才能产生振荡？备什么关系时，电路才能产生振荡？ +Vcc Re 1R R2 1 C 2C L2 L1 Ce 题图 411图 P4 -11 L1 C1 L2 C2 解： （1） 其交流等效电路如右图所示。 晶体在电路中谐振时作电感用， 属于晶体的并联谐振。 （2）要求 L1、C1 及 L2、C2 在谐振时等效为电容性，则必须要求满足以下关系： 201 fff 4-12 10MHZ晶体振荡器如图晶体振荡器如图 P4-12 所示。图中，所示。图中，Ce、C视为对高频短路，视为对高频短路，LC为高频扼流为高频扼流 圈。圈。 （1） 画出交流等效电路。指出该晶振电路属于哪种类型？画出交流等效电路。指出该晶振电路属于哪种类型？ （2） 说明晶振器及说明晶振器及 C、C3在电路中的作用。在电路中的作用。 （3） 计算反馈系数计算反馈系数 F=？求出电路能维持振荡的最小增益？求出电路能维持振荡的最小增益 V A。 C C 1 RR2 1 C Ce C L C3 20PF 300P 150PF 3.9K 5.6K 0.1F 0.1 F +15V 题图 412 8/30PF 2CRe 图 P4 -12 L1 C1 C2 C3 C 解： （1） 其交流等效电路如右图所示。 晶体在电路中谐振时作电感用， 属于晶体的并联谐振。 （2）其作用为微调振荡器的振荡频率。 （3）反馈系数为5 . 0 300 150 2 1 C C F，维持振荡的最小增益为2 5 . 0 11 F A。 4-13 10MHZ 晶体振荡如图晶体振荡如图 P4-13 所示。所示。 （1） 画出交流等效电路。指出晶振电路的类型及晶振器在电路中的作用。画出交流等效电路。指出晶振电路的类型及晶振器在电路中的作用。 （2） 估算反估算反馈系数馈系数 F 及维持振荡的最小增益及维持振荡的最小增益 V A。 （3） 求电感线圈求电感线圈 L=？ 题图 413 L 2C 1C R2Re C +12V 1R Cb RC 20K 2.2K 1.6K 0.03 F 0.03 F 43PF 270 PF 图 P4 -13 C1 L C2 RE 解： （1） 其交流等效电路如右图所示。 晶体在电路中谐振时作短路用， 属于晶体的串联谐振。 （2）反馈系数为16. 0 270 43 2 1 C C F，维持振荡的最小增益为28. 6 16. 0 11 F A。 （3）回路的总电容为PF CC CC C09.37 21 21 ，则电感为： H CfC L 83. 6 2 11 22 4-14 晶晶体振荡器电路如图体振荡器电路如图 P4-14 所示。所示。 （1） 画出交流等效电路，并指出晶振电路的类型及晶振器在电路中的作用。画出交流等效电路，并指出晶振电路的类型及晶振器在电路中的作用。 （2） 说明说明 LC 回路及晶体管回路及晶体管 T2的作用。的作用。 若图中石英晶体的基频为若图中石英晶体的基频为 1.67MHZ，求振荡器工作频率，求振荡器工作频率 0 f=？ L 0.1 F 300P 5.6K C 20PF C 4.7 H C 200P 1.5K2.7K 20K 3/10P +Vcc T1 T2 题图 414 0 V 图 P4 -14 C 200PF 20PF 310PF L T1 解： （1） 其交流等效电路如右图所示。 晶体在电路中谐振时作电感用， 属于晶体的并联谐振。 （2） LC 回路的作用是等效为电容， 并且选择晶体的泛音频率， 晶体管 T2的作用是跟随输出， 起输出缓冲作用。 （3）因为 LC 并联谐振回路的频率为MHz LC fLC238. 4 2 1 ，则振荡回路的工作频 率必须大于 4.238MHz,因此晶体的三次泛音满足其要求，即MHz01. 567. 13，所