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第4章 正弦波振荡器
4.1 分析下图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。
[解] (a) 同名端标于二次侧线圈的下端
(b) 同名端标于二次侧线的圈下端
(c) 同名端标于二次侧线圈的下端
4.2 变压器耦合振荡电路如图P4.2所示，已知，、、，晶体管的、，略去放大电路输入导纳的影响，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。
[解] 作出振荡器起振时开环参数等效电路如图P4.2(s)所示。
略去晶体管的寄生电容，振荡频率等于
略去放大电路输入导纳的影响，谐振回路的等效电导为
由于三极管的静态工作点电流为
所以，三极管的正向传输导纳等于
因此，放大器的谐振电压增益为
而反馈系数为
这样可求得振荡电路环路增益值为
由于>1，故该振荡电路满足振幅起振条件。
4.3 试检查图P4.3所示振荡电路，指出图中错误，并加以改正。
[解] (a) 图中有如下错误：发射极直流被短路，变压器同各端标的不正确，构成负反馈。改正图如图P4.3(s)(a)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，而通过直接加到发射极。只要将和位置互换即行，如图P4.3(s)(b)所示。
4.4 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，求出振荡频率的大小。
[解] (a) 能；
(b) 不能；
(c) 能；
4.5 画出图P4.5所示各电路的交流通路，并根据相位平衡条件，判断哪些电路能产生振荡，哪些电路不能产生振荡(图中、、为耦合电容或旁路电容，为高频扼流圈)。
[解] 各电路的简化交流通路分别如图P4.5(s)(a)、(b)、(c)、(d)所示，其中
(a) 能振荡； (b) 能振荡；
(c) 能振荡； (d) 不能振荡。
4.6 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：(1) ；(2) ；(3) ；(4) 。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？
[解] 令
(1) ，即
当时，、、均呈感性，不能振荡；
当时，呈容性，、呈感性，不能振荡；
当时，、呈容性，呈感性，构成电容三点式振荡电路。
(2) ，即
当时，、、呈感性，不能振荡；
当时，呈容性，、呈感性，构成电感三点式振荡电路；
当时，、呈容性，呈感性，不能振荡；
当时，、、均呈容性，不能振荡。
(3) 即
当时，、、均呈感性，不能振荡；
当时，、呈容性，呈感性，构成电容三点式振荡电路；
当时，、、均呈容性，不振荡。
(4) 即
时，、、均呈感性；时，、呈容性，呈感性；时，、、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P4.7所示，已知谐振回路的空载品质因数，晶体管的输出电导，输入电导，试求该振荡器的振荡频率，并验证时，电路能否起振？
[解] (1)求振荡频率，由于
所以
(2) 求振幅起振条件
故满足振幅起振条件。
4.8 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。
[解] (a) 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。
(b) 电路的交流通路如图P4.8(s)(b)所示，为改进型电容三点式振荡电路，称为西勒电路。其主要优点频率稳定高。
4.9 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。
[解] (a) 交流通路如图P4.9(s)(a)所示。
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P4.9(s)(b)所示，为改进型电容三点式振荡电路(西勒电路)，频率稳定度高。采用电容分压器输出，可减小负载的影响。
4.10 若石英晶片的参数为：，，，，试求(1)串联谐振频率；(2)并联谐振频率与相差多少？(3)晶体的品质因数和等效并联谐振电阻为多大？
[解] (1)
(2)
(3)
4.11 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中的作用。
[解] (a) 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。
4.12 晶体振荡电路如图P4.12所示，试画出该电路的交流通路；若为的谐振频率，为的谐振频率，试分析电路能否产生自激振荡。若能振荡，指出振荡频率与、之间的关系。
[解] 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，要求晶体呈感性，和呈容性。所以。
4.13 画出图P4.13所示各晶体振荡器的交流通路，并指出电路类型。
[解] 各电路的交流通路分别如图P4.13(s)所示。
4.14 图P4.14所示为三次泛音晶体振荡器，输出频率为5 MHz，试画出振荡器的交流通路，说明回路的作用，输出信号为什么由输出？
[解] 振荡电路简化交流通路如图P4.14(s)所示。
回路用以使石英晶体工作在其三次泛音频率上。构成射极输出器，作为振荡器的缓冲级，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。
4.15 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？
[解] (a) 放大电路为反相放大，故不满足正反馈条件，不能振荡。
(b) 为共源电路、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。
(d) 通过选频网络构成负反馈，不满足正弦振荡条件，不能振荡。
(e) 三级滞后网络可移相，而放大器为反相放大，故构成正反馈，能产生振荡。
4.16 已知振荡电路如图P4.16所示。(1) 说明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。
[解] (1) 应具有正温度系数，冷态电阻
(2)
4.17 振荡电路如图P4.17所示，已知，，试分析的阻值分别为下列情况时，输出电压波形的形状。(1) ；(2) ；(3) 为负温度系数热敏电阻，冷态电阻大于；(4) 为正温度系数热敏电阻，冷态电阻值大于。
[解] (1) 因为停振，；
(2) 因为，输出电压为方波；
(3) 可为正弦波；
(4) 由于，却随增大越大于3，故输出电压为方波。
4.18 设计一个频率为500 Hz的桥式振荡电路，已知，并用一个负温度系数的热敏电阻作为稳幅元件，试画出电路并标出各电阻值。
[解] 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。由于振荡频率较低，可选用通用型集成运放741。
由确定的值，即
由可确定的值，即
可根据输出幅度的大小，选择小于的电阻，取小值，输出幅度可增大。现取。
4.19 图4.5.4所示桥式振荡电路中，，电路已产生稳幅正弦波振荡，当输出电压达到正弦波峰值时，二极管的正向压降约为，试粗略估算输出正弦波电压的振幅值。
[解] 稳幅振荡时电路参数满足，即
因由、与、并联阻抗串联组成，所以
因两端压降为0.6 V，则流过负反馈电路的电流等于0.6 V/，所以，由此可以得到振荡电路的输出电压为
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