第3章正弦波振荡器答案

第3章正弦波振荡器答案第3章正弦波振荡器答案第3章正弦波振荡器3.1为何振荡电路一定知足起振条件、均衡条件和稳固条件？试从振荡的物理过程来说明这三个条件的含义。答：（1）在刚接通电源时，电路中会存在各样电扰动，这些扰动在接通电源瞬时会惹起电路电流的突变（如晶体管ib或ic突变），这些突变扰动的电流均拥有很宽的频谱，因为集电极LC并联谐振回路的选频作用，此中只有角频次为谐振角频次o的重量才能在谐振回路两头产生较大的电压uo(jo)。经过反应后，加到放大器输入端的反应电压uf(jo)与原输入电压ui(jo)同相，而且有更大的振幅，则经过线性放大和正反应的不停循环，振荡电压振幅会不停增大。故要使振荡器在接通电源后振荡幅度能从小到大增加的条件是：uf(jo)T(jo)ui(jo)ui(jo)即：T(jo)1起振条件2）振荡幅度的增加过程不行能无休止地持续下去。跟着振幅的增大，放大器渐渐由放大区进入饱和区截止区，其增益渐渐降落。当因放大器增益降落而致使环路增益降落至1时，振幅的增加过程将停止，振荡器达到均衡状态，即进入等幅状态。振荡器进入均衡状态后，直流电源增补的能量恰好抵消整个环路耗费的能量。故均衡条件为：T(jo)13）振荡器在工作过程中，不行防止地要遇到各样外界要素变化的影响，如电源电压颠簸、噪声扰乱等。这些会损坏本来的均衡条件。假如经过放大和反应的不停循环，振荡器能产生回到原均衡点的趋向，而且在原均衡点邻近成立新的均衡状态，则表示原均衡状态是稳固的。振荡器在其均衡点须拥有阻挡振幅变化、相位变化的能力，所以：振幅均衡状态的稳固条件是：T(o)0;UiUiUiA3相位均衡状态的稳固条件是：T(o)0o3.2图题3.2所示的电容反应振荡电路中，C1100pF，C2300pF，L50μH。画出电路的沟通等效电路，试估量该电路的振荡频次和保持振荡所必要的最小电压放大倍数Aumin。解：电路的沟通等效电路如图3.2所示。（Lc开路，EC短接到地，Re、Ce、Cb被短路）振荡频次1，式中CC1C2100300fsLCC1C210075(pF)2300116∴fs2501067510122.59910(Hz)2.6MHz2LC要保持振荡第一要知足的振荡条件为：T(jo)1，即AuF1，而FC11，故有C23Aumin3ECRb1LcC1Rb2RLC2C1eCeC2LCb图题3.2图3.23.3图题3.3所示为互感耦合反应振荡器，画出其高频等效电路，并注明电感线圈的同名端。4EC1L1RLL2CC9CL223CbCL1L2CeCeCbRb1CeRb1Rb2Reb2ReRb2CbReC9RCcCeECEC(a)(b)(c)图题3.3解：相应的高频等效电路以及电感线圈的同名端（利用刹时极性法来判断）以以下图所示。.CL1.1.L1.L2C2L2.C3L1.L2Rb1Rb2Re(a)（共射）(b)（共基）(c)（共射）图3.33.4试将图题3.4所示的几种振荡器沟通等效电路改画成实质电路，关于互感耦合振荡器电路须标明同名端，对双回路振荡器须注明回路固有谐振频次的范围。5L1L2CCL(a)(b)C1C3L3LC3L1C2C1C2(c)(d)图题3.4解：以图（c）为例，应当加上直流偏置电路，则实质电路为：ECRb1LcRb2ReC1CeLC3C2Cb其振荡频次fsf31。LC323.5利用相位条件的判断准则，判断图题3.5所示的三点式振荡器沟通等效电路，哪个是不行能振荡的？哪个是可能振荡的？属于哪一种种类的振荡电路？有些电路应说明在什么条件下才能振荡。6L1C1LCCL2LC2(a)(b)(c)C1C2C3LC2LC3L3CL2L1(d)(e)(f)图题3.5解：（a）能够振荡，属于电感三点式振荡电路；b）（c）（d）不行能振荡，因为不知足相位条件；e）可能振荡，条件是：L2C2呈容性，L3C3呈感性，1ff21，属于电感三点式振荡电路；即：f3L2C22L3C32f）可能振荡，条件：考虑极间电容Cbe，属于电容三点式振荡电路。3.6图题3.6所示是一个三回路振荡器的等效电路。设有以下四种状况：1）L1C1L2C2L3C3；（2）L1C1L2C2L3C3；（3）L1C1L2C2L3C3；（4）L1C1L2C2L3C3试剖析上述四种状况能否都能振荡，振荡频次与回路谐振频次有何关系？7C3f3L3C1f1L1C2f2L2图题3.6解：依据三点式振荡电路构成原则来判断，即L1C1、L2C2同性质，L3C3为异性质。设：f11、f21、f31。2L1C12L2C22L3C3（1）L1C1L2C2L3C3即：f1f2f30f1f2f3f当f1f2f3时，为电容三点式振荡电路；（2）L1C1L2C2L3C3即：f1f2f30f3f2f1f当f1f2f3时，为电感三点式振荡电路；（3）L1C1L2C2L3C3即：f1f2f30f1(f2)f3f当f1f2f3时，为电容三点式振荡电路；（4）L1C1L2C2L3C3即：f1f2f380f3(f2)f1f当f1f2f3时，此电路不可以起振。3.7试检查图题3.7所示的振荡器电路有哪些错误，并加以更正。ECECC..C1L1Rb1LLRb1CRb1C2L2CbRb2ReRb2RCeRb2ReeCeCeEC(a)(b)(c)ECECRb1CLRb1RcRb1LC1C2CbRb2ReC1Rb2ReCeReRb2LC2EC(d)(e)(f)图题3.7解：以图（a）、（d）为例，可检查直流偏置电路和沟通通路（正反应）来判断。图（a）：直流电源被变压器的次级线圈短路到地，加不到晶体管基极，故应加隔直电容Cb；沟通通路：经过刹时极性法得悉，此反应为负反应，故应改正同名端的标明。图（d）：直流电源经过电感L、电阻Re到地，加不到晶体管基极，故应加隔直电容Ce；沟通通路正确。9ECECC+Rb1L..Rb1CL+--CbCbCeRb2ReCeRb2Re(a)(d)3.8某振荡电路如图题3.8所示。1）试说明各元件的作用。2）回路电感L1.5μH，要使振荡频次为fo49.5MHz，则C4应调到何值？RLc3pFC3C5c输出Rb1C1LC4Cb6.2pFC2LC1C3C230pFRb2ReC4图3.8EE图题3.8解：（1）C1、C2、C3、C4、L构成振荡回路；Rb1、Rb2：偏置电阻；Lc：高频扼流圈；Cb：旁路电容；Rc：集电极负载电阻；Re：发射极偏置电阻；C5：隔直电容。2）沟通等效电路如图3.8所示。振荡回路两头总电容为CC4C1C2C3C1C2C1C3C2C3而振荡频次fs1LC2∴C111.51066.8911012(F)6.891pF(2fs)2L(249.5106)210∴C4CC1C2C36.8916.2303C1C3C2C34.997(pF)5pFC1C26.2306.233033.9图题3.9所示振荡电路的振荡频次fo50MHz，画出其沟通等效电路并求回路电感L。3.3pF15pFLc4pFL0.033μF4.7k8.2pF2.2pF8.2pF3k20pF1k0.033μFLE0.033μF0.033μF200-12V图题3.9解：沟通等效电路如图3.9所示。8.2pF2.2pF8.2pFL3.3pF4pF15pF20pF图3.9回路两端总电容C43.32.2158.28.22012.621(pF)158.28.28.28.2202.28.2∴L(21(250112.62110128.028107(H)0.8μHfo)2C106)23.10关于图题3.10所示各振荡电路：1）画出高频沟通等效电路，说明振荡器种类；2）计算振荡频次。11ECEC15k5101500pF470μH6800pF32k15pF8.2pF2.2pF1000pF1000pF3.3pFuo12k68~125pF57μH5102.2pF5.1k50μH(a)(b)图题3.10解：（1）沟通等效电路如图3.10所示。15pF8.2pF2.2pF57μH3.3pFuo2.2pF1000pF1000pF50μH68~125pF(a)西勒振荡电路(b)克拉泼振荡电路图3.102）图（a）：回路两头总电容∴振

8.22.2154.8548(pF)C3.38.2158.22.2152.2荡频率fs125710619.567106(Hz)9.567MHz2LC4.85481012图（b）：回路两头总电容C1(59.859~100)(pF)1111000100068~125∴振荡频率fs125010611012(2.25~2.91)106(Hz)2LC(59.859~100)123.11图题3.11所示是一电容反应振荡器的实质电路，已知C150pF，C2100pF，C310~260pF，要求工作在波段范围，即f10~20MHz，试计算回路电感L和电容C0。设回路无载Q0100，负载电阻RL1kΩ，晶体管输入电阻Ri500Ω，若要求起振时环路增益AuF3，问要求的跨导gm一定为多大？ECLCcRb1C1C1C2LRLC3RLC0C3CbRb2ReC2C0图3.11-1图题3.11解：（1）沟通等效电路如图3.11-1所示，并将高频小信号等效电路折合到c、e两头，变为图3.11-2。图中gkF2giep2gL，而gLgpgL（gp为回路的谐振电导）。cLgmubegC0C3C1C2e图3.11-2（2）回路两头总电容CC0C3C1C2，振荡频次C1C21fLCC310pF时对应的f20MHz，则：1C1C2C01050100①20MHz式中CC0C3C2501002LCC1C3260时pF对应的f10M，H则：1C1C2C026050100②10MHz式中CC0C3C2501002LCC1由①②式有：CC14，代入①②式中可解得：C040pF13依据C310pF时对应的f20MHz有：C40501001083.33(pF)50100∴L110.76107(H)0.76μH26212(2f)C(22010)83.33103）利用课本上求Auo的方法求解。假定回路的谐振电阻为Rp。Q0Rp∴RpQ00L100(10~20)1060.76106(4.775~9.550)10(3)0Lb、e两头总电导为gkF2giep2gL1191103103(2.9856~3.22115)103(S)45004(4.775~9.55)而Auouceogmubeoggmubeoubeog若要求AuoF3，此中FC112，则要求Auo6C2∴gm6g6(2.9856~3.22115)103(17.91~19.33)103(S)3.13某晶体的参数为Lq19.5H，Cq2.1104pF，Co5pF，rq110Ω。试求：1）串连谐振频次fq；2）并联谐振频次fp；3）质量因数Qq和等效并联谐振电阻Rq。解：（1）串连谐振频次为fq112.4870996106(Hz)2LqCq219.52.11016（2）并联谐振频次为11fp4CqC02.1219.5102Lq2.1104CqC0

2.4871518106(Hz)5514（3）QqqLq22.487099610619.56rq1102.7710RpLq19.50.84415584156MΩCqrq2.1104101210()84414试画出图题3.14所示各振荡器的沟通等效电路，说明晶体在电路中的作用，并计算反应系数F。此中：图（a）为10MHz晶振；图（b）为25MHz晶振。8~30pF20pF150pF430pF10k300pF1mH输出0.1μFL10k270pF5.6k1500pF10k3.9k0.1μF3.9k0.1μF15V15V(a)(b)图题3.14解：（1）沟通等效电路如图3.14所示。图（a）中晶体相当于电感，图（b）中晶体相当于小电阻。8~30pF20pF150pF270pF430pF300pF1500pF输出L(a)(b)图3.14（2）反应系数：图（a）：FC11501500(1501500)图（b）：C23000.4545C1430F1.59C22703.16晶体振荡电路如图题3.16所示，已知11L1C1，21L2C2，试剖析电路可否产生自激振荡；若能振荡，15试指出振荡角频次与1、2之间的关系。ECL1C1Rb1Cc输出L1C1L2L2Rb2C2ReCeC2图3.16图题3.16解：其沟通等效电路如图3.16所示。此中晶体相当于电感，而L1C1与L2C2呈容性。。此电路可产生自激振荡，且条件是：1qp23.17如图题3.17所示为输出振荡频次为5MHz的三次泛音晶体振荡器。试画出高频等效电路并说明LC回路的作用。Ec20k5μF220pF5.6k4700pF220pF4700pF330pFCL4.7μH330pFCL3~10pF4.7μH20pF2.7k1.5k3~10pF20pF1.5k0.01μF图题3.17图3.17解：高频等效电路如图3.17所示。LC回路在f5MHz频次上呈容性。3.18图题3.18所示是适用的晶体振荡器电路，试画出其沟通等效电路，并指出是哪一种振荡器，晶体在电路中的作用是什么？160.45~0.55μH12V3AG806800pF输出12