高频电子线路_杨霓清_答案_第三章-正弦波振荡器

1、 思考题与习题3.3 若反馈振荡器满足起振和平衡条件，则必然满足稳定条件，这种说法是否正确？为什么？解：不正确。因为满足起振条件和平衡条件后，振荡由小到大并达到平衡。但当外界因素（温度、电源电压等）变化时，平衡条件受到破坏。若不满足稳定条件，振荡起就不会回到平衡状态，最终导致停振。3.4 分析图3.2.1(a)电路振荡频率不稳定的具体原因？ 解：电路振荡频率不稳定的具体原因是晶体管的极间电容与输入、输出阻抗的影响，电路的工作状态以及负载的变化，再加上互感耦合元件分布电容的存在，以及选频回路接在基极回路中，不利于及时滤除晶体管集电极输出的谐波电流成分，使电路的电磁干扰大，造成频率不稳定。3.7

2、什么是振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件？各有什么物理意义？振荡器输出信号的振幅和频率分别是由什么条件决定的？ 解：（1） 起振条件： 振幅起振条件 相位起振条件 （n=0,1,）(2) 平衡条件：振幅平衡条件AF=1 相位平衡条件（n=0,1,）（3） 平衡的稳定条件：振幅平衡的稳定条件 相位平衡的稳定条件 振幅起振条件是表明振荡是增幅振荡，振幅由小增大，振荡能够建立起来。振幅平衡条件AF=1是表明振荡是等幅振荡，振幅保持不变，处于平衡状态。 相位起振条件和相位平衡条件都是（n=0,1,），它表明反馈是正反馈，是构成反馈型振荡器的必要条件。 振幅平衡的稳定条件/<0表示放大器的电压增

3、益随振幅增大而减小，它能保证电路参数发生变化引起A、F变化时，电路能在新的条件下建立新的平衡，即振幅产生变化来保证AF=1。相位平衡的稳定条件/<0表示振荡回路的相移随频率增大而减小是负斜率。它能保证在振荡电路的参数发生变化时，能自动通过频率的变化来调整=0，保证振荡电路处于正反馈。 显然，上述三个条件均与电路参数有关。是由放大器的参数决定，除于工作点有关外，还与晶体管的参数有关，而反馈系数F是由反馈元件的参数值有关。对电容三点式与反馈电容、有关，对于电感三点式与反馈电感有关。3.8 反馈型LC振荡器从起振到平衡，放大器的工作状态是怎样变化的？它与电路的哪些参数有关？解：反馈型LC振荡器

4、从起振到平衡，放大器的工作状态一般来说是从甲类放大状态进入甲乙类、乙类或丙类。当时，平衡状态时放大器工作于乙类；当时，平衡状态时放大器工作于丙类；当时，平衡状态时放大器工作于甲乙类。实际上，它是与放大器的电压增益和反馈系数有关。3.9 试判断题3.9图所示交流通路中，哪些可能产生振荡，哪些不能产生振荡。若能产生振荡，则说明是哪种振荡电路。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 题3.9图解：（a）不振。同名端接反，不满足正反馈； （b）能振。变压器耦合反馈振荡器； （c）不振。不满足三点式振荡电路的组成法则； （d）可能产生振荡。当（、分别为、回路的谐振频率），即回路呈容性，回路呈感

5、性，组成电感三点式振荡电路； （e）可能产生振荡。计入结电容，组成电容三点式振荡电路；（f）可能产生振荡。当、(、分别为并联谐振回路、串联谐振回路的谐振频率)时，回路成容性，回路成感性，组成电容三点式振荡回路。3.10 试画出题3.10图所示各振荡器的交流通路，并判断哪些电路可能产生振荡，哪些电路不能产生振荡。图中，、为交流旁路电容或隔直流电容，为高频扼流圈，偏置电阻、不计。 （a） （b） （c） 题3.10图解：画出的交流通路如下图所示。 （a）、（c）、（f）不振，不满足三点式振荡电路的组成法则；(b)、(d)、(e)、(g)能振。（b）、（d）为电容三点式振荡电路，其中（d）的管子发射

6、结电容成为回路电容之一；（e）为电感是三点式振荡电路；（g），电路同时存在两种反馈，其中通过形成正反馈，通过R形成负反馈。由于串联振荡回路在其谐振频率上呈现最小的阻抗，正反馈最强，因而在上产生振荡。3.11 试改正题3.11图所示振荡电路中的错误，并指出电路类型。图中、均为旁路电容或隔直流电容，、均为高频扼流圈。 题3.11图解：改正后的电路图如下图所示。 图（a）中改为，改为，构成电容三点式振荡电路。为扼流圈，交流时，隔断晶体三极管集电极与地之间的联系。图（b）中去掉，消除对回路影响，加 和以保证基极交流接地并隔断电源电压；改为构成电容三点式振荡电路。图（c）中改为，构成电容三点式电路；去掉

7、原电路中的，保证栅极通过形成之流通路。图（d）中反馈线中串接隔直电容隔断，使其不能直接加到基极上。图（e）中改为串接电路，构成电容三点式振荡电路。图（f）去掉，以满足相位平衡条件。3.12 在题3.12图所示的三点式振荡电路中，已知L=1.3µH，=51pF，=2000pF，=100，=1k，=500。试问应满足什么要求时振荡器才能振荡。 题3.12图解：回路中电容为 接入系数 共基极电容三点式振荡器的起振条件 式中 因为 ， 所以 应大于时振荡器才能振荡。3. 13 已知题3.13图所示的振荡器中，晶体管在工作条件下的y参数为：，。回路元件参数为300pF，60pF，5µ

8、H， （1）画出振荡器的共射交流等效电路； （2）估算振荡频率和反馈系数； （3）根据振幅起振条件判断该电路能否起振。（提示：在振荡器共射交流等效电路中，设法求出等效到晶体管c、e两端的值） 题3.13图 解：（1）振荡器的共射交流等效电路 （2）振荡频率和反馈系数振荡频率 反馈系数 （3）根据振幅起振条件判断该电路能否起振。 电路的小信号等效电路为 其中 ， 所以，电路的起振条件为： 电路可以产生振荡。3.14 题3.14图所示为LC振荡器。（1）试说明振荡电路各元件的作用；（2）若当电感1.5µH，要使振荡频率为49.5MHz，则应调到何值？题3.14图解：（1）各元件的作用：

9、、确定偏执工作点，高频旁路电容使放大器为共基放大。、组成振荡回路。和构成反馈支路，提供正反馈。输出耦合电容。（2）振荡回路总电容为 因为回路谐振频率要求为49.5MHz，则所以 3.15 题3.15图所示的电容反馈振荡电路中，100pF，300pF，50µH。画出电路的交流等效电路，试估算该电路的振荡频率和维持振荡所必须的最小电压放大倍数。 题3.15图 解：（1）振荡器的共射交流等效电路 （2）振荡频率和反馈系数振荡频率 反馈系数 维持振荡所必须的最小电压放大倍数 3.16 题3.16图所示振荡电路的振荡频率50MHz，画出其交流等效电路，并求回路电感L。题3.16图 解：画出其交

10、流等效电路 回路总电容为 回路电感 3.17题3.17图所示是一电容反馈振荡器的实际电路，已知50pF，100pF，10260pF，要求工作在波段范围，即1020MHz，试计算回路电感L和电容。设回路空载100，负载电阻500，晶体管输入电阻，若要求起振时环路增益3，问要求的跨导必须为多大？题3. 17图解：因为 所以 而 于是 代入已知数值得 ， 反馈系数 当时，要求而 ，其中 所以 3.19题3.19图所示为克拉泼振荡电路。已知L2µH，1000pF，=4000pF，70pF, =100，10pF，试估算振荡角频率值，并求满足起振条件时的。设很大。题3.19图解：振荡器的交流等效

11、电路如下图所示。由于，因而振荡角频率近似为 已知 ，求得 又 ，根据振幅起振条件，即，求得。3.20 在上题所示电路中，若调整工作点，使=5mA，并将分别减小到60pF、40pF，调节L使不变，设100，试问电路能否振荡？解：已知，将起振条件改写为，由上题得。 当=5mA时，=192.31mS，据此求得起振时允许的最大为当时，能起振。当时，不起振。3.21 画出题3.21图所示各晶体振荡器的交流通路，并指出电路类型。 （a） （b） （c） （d） 题3.21图 解： 3.22 晶体振荡电路如题3.22图所示，已知，试分析电路能否产生正弦波振荡；若能振荡，试指出与、之间的关系。题3.22图 解

12、、电路的交流通路 若能振荡，与、之间的关系为3.25试将晶体正确地接入题3.25图所示电路中，组成并联或串联型晶体振荡电路。题3.25图 解： 3.26 题3.26 图（a）为文氏电桥振荡器，而题3.31图（b）为晶体二极管稳幅文氏电桥振荡器，试指出集成运算放大器输入端的极性，指出电路如何实现稳幅。 题3.26图解：下图所示为电桥形式电路。图（a）中灯泡是非线性器件，他的阻值随温度升高而增加，即使正温度系数的非线性器件。起振时，灯泡阻值小，放大器增益大，随着振荡振幅增大，灯泡阻值增大，放大器增益就相应减小，最后达到平衡。图（b）中、是非线性器件，它的正向导通电阻阻值随信号增加而减少，这样，振荡

13、器起振时，、截止，负反馈最弱，随着振荡加强，二极管正向电阻值减小，负反馈增大，从而使振幅达到平衡。3.27 试求题3.27图所示串并联移相网络振荡器的振荡角频率及维持振荡所需最小值的表示式。已知：（1）0.05µF，5k，10k；（2）10k，0.01µF，0.1µF。 题3.27图 解：因为串并联网络的传输特性 （式中=）根据相位平衡条件，得（1）已知，=，得所以 因为 ，根据振幅起振条件，二反向放大器增益应大于3倍，即 ， 所以 （2），； =所以 因为 ，二级反向放大器总增益应大于13倍，求得3.28 题3.28图所示文氏电桥电路音频振荡器的频率范围为20H

14、z20kHz，共分为三挡。如果双链可变电阻器的阻值范围是1k10k,试求、的值，以及每挡的频率范围。 题3.28图 解： 因为 所以 每挡的频率范围为20kHz2kHz，2kHz200Hz，200Hz20Hz。3.29 试用振荡相位平衡条件判断题3.29图所示各电路能否产生正弦波振荡，为什么? 题3.29图 解：（a）不能，为负反馈；(b)不能，RC引入的是负反馈；(c)可以产生振荡；(d)不能，RC引入的是负反馈；(e)可以；3.30 在题3.30图中：（1）判断电路是否满足正弦振荡的相位平衡条件。如不满足，修改电路连线使之满足（画在图上）（2）在图示参数下能否保证起振条件？如不能，应调节哪

15、个参数，调到什么值？（3）起振以后，振荡频率应为多少？（4）如果希望提高振荡频率，可以改变哪些参数，增大还是减小？（5）如果要求改善输出波形，减小非线性失真，应调哪个参数，增大还是减小？题3.30图解：（1）电路不满足正弦振荡的相位平衡条件。修改后的电路为（2）若使电路满足起振条件，应有，而在时，所以，图示基本放大器的电压增益应满足的条件；而 不满足起振条件；为了满足起振条件，应调节参数， （3）起振以后，振荡频率 （4）如果希望提高振荡频率，可以减小或的值。 （5）如果要求改善输出波形，减小非线性失真，增大的值。3.31 在题3.31图中：（1）要组成一个文氏电桥RC振荡器，图中电路应如何连接（在图中画出连线）？（2）当10k,0.1µF时，估算振荡频率是多少(忽略负载效应)？ 题3.31图解：（1）要组成一个文氏电桥RC振荡器，电路连线如图示： 或 （2）当10k,0.1µF时，振荡频率 3.32