第3章 正弦波振荡器答案.doc

第3章 正弦波振荡器
3.1 为什么振荡电路必须满足起振条件、平衡条件和稳定条件？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，电路中会存在各种电扰动，这些扰动在接通电源瞬间会引起电路电流的突变（如晶体管或突变），这些突变扰动的电流均具有很宽的频谱，由于集电极LC并联谐振回路的选频作用，其中只有角频率为谐振角频率的分量才能在谐振回路两端产生较大的电压。通过反馈后，加到放大器输入端的反馈电压与原输入电压同相，并且有更大的振幅，则经过线性放大和正反馈的不断循环，振荡电压振幅会不断增大。故要使振荡器在接通电源后振荡幅度能从小到大增长的条件是：

即： ……起振条件
（2）振荡幅度的增长过程不可能无休止地延续下去。随着振幅的增大，放大器逐渐由放大区进入饱和区截止区，其增益逐渐下降。当因放大器增益下降而导致环路增益下降至1时，振幅的增长过程将停止，振荡器达到平衡状态，即进入等幅状态。振荡器进入平衡状态后，直流电源补充的能量刚好抵消整个环路消耗的能量。故平衡条件为：

（3）振荡器在工作过程中，不可避免地要受到各种外界因素变化的影响，如电源电压波动、噪声干扰等。这些会破坏原来的平衡条件。如果通过放大和反馈的不断循环，振荡器能产生回到原平衡点的趋势，并且在原平衡点附近建立新的平衡状态，则表明原平衡状态是稳定的。振荡器在其平衡点须具有阻止振幅变化、相位变化的能力，因此：
振幅平衡状态的稳定条件是：;
相位平衡状态的稳定条件是：

3.2 图题3.2所示的电容反馈振荡电路中，，，。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需的最小电压放大倍数。
解：电路的交流等效电路如图3.2所示。（开路，短接到地，、、被短路）
振荡频率 ，式中
∴
要维持振荡首先要满足的振荡条件为：，即，而，故有

3.3 图题3.3所示为互感耦合反馈振荡器，画出其高频等效电路，并注明电感线圈的同名端。

解：相应的高频等效电路以及电感线圈的同名端（利用瞬时极性法来判断）如下图所示。

3.4 试将图题3.4所示的几种振荡器交流等效电路改画成实际电路，对于互感耦合振荡器电路须标注同名端，对双回路振荡器须注明回路固有谐振频率的范围。

解：以图（c）为例，应该加上直流偏置电路，则实际电路为：

其振荡频率。

3.5 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交流等效电路，哪个是不可能振荡的？哪个是可能振荡的？属于哪种类型的振荡电路？有些电路应说明在什么条件下才能振荡。

解：（a）可以振荡，属于电感三点式振荡电路；
（b）（c）（d）不可能振荡，因为不满足相位条件；
（e）可能振荡，条件是：呈容性，呈感性，即：，属于电感三点式振荡电路；
（f）可能振荡，条件：考虑极间电容，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。设有下列四种情况：
（1）；（2）；（3）；（4）
试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率与回路谐振频率有何关系？

解：根据三点式振荡电路组成原则来判断，即、同性质，为异性质。设：、、。
（1）即：

当时，为电容三点式振荡电路；
（2）即：

当时，为电感三点式振荡电路；
（3）即：

当时，为电容三点式振荡电路；
（4）即：

当时，此电路不能起振。

3.7 试检查图题3.7所示的振荡器电路有哪些错误，并加以改正。

解：以图（a）、（d）为例，可检查直流偏置电路和交流通路（正反馈）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；
交流通路：通过瞬时极性法得知，此反馈为负反馈，故应修改同名端的标注。
图（d）：直流电源通过电感L、电阻到地，加不到晶体管基极，故应加隔直电容；
交流通路正确。

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，要使振荡频率为，则应调到何值？

解：（1）、、、、构成振荡回路；、：偏置电阻；：高频扼流圈；：旁路电容；：集电极负载电阻；：发射极偏置电阻；：隔直电容。
（2）交流等效电路如图3.8所示。
振荡回路两端总电容为

而振荡频率
∴
∴

3.9 图题3.9所示振荡电路的振荡频率，画出其交流等效电路并求回路电感。

解：交流等效电路如图3.9所示。

回路两端总电容
∴

3.10 对于图题3.10所示各振荡电路：
（1）画出高频交流等效电路，说明振荡器类型；（2）计算振荡频率。

解：（1）交流等效电路如图3.10所示。

（2）图（a）：
回路两端总电容
∴振荡频率
图（b）：
回路两端总电容
∴振荡频率

3.11 图题3.11所示是一电容反馈振荡器的实际电路，已知，，，要求工作在波段范围，即，试计算回路电感和电容。设回路无载，负载电阻，晶体管输入电阻，若要求起振时环路增益，问要求的跨导必须为多大？

解：（1）交流等效电路如图3.11-1所示，并将高频小信号等效电路折合到c、e两端，变成图3.11-2。
图中，而（为回路的谐振电导）。

（2）回路两端总电容，振荡频率
①时对应的，则：
式中 ①
②时对应的，则：
式中 ②
由①②式有：，代入①②式中可解得：
根据时对应的有：

∴

（3）利用课本上求的方法求解。假设回路的谐振电阻为。
∴
b、e两端总电导为

而
若要求，其中，则要求
∴

3.13 某晶体的参数为，，，。试求：
（1）串联谐振频率；
（2）并联谐振频率；
（3）品质因数和等效并联谐振电阻。
解：（1）串联谐振频率为

（2）并联谐振频率为

（3）

3.14 试画出图题3.14所示各振荡器的交流等效电路，说明晶体在电路中的作用，并计算反馈系数。其中：图（a）为晶振；图（b）为晶振。

解：（1）交流等效电路如图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。

（2）反馈系数：
图（a）： 图（b）：

3.16 晶体振荡电路如图题3.16所示，已知，，试分析电路能否产生自激振荡；若能振荡，试指出振荡角频率与、之间的关系。

解：其交流等效电路如图3.16所示。其中晶体相当于电感，而与呈容性。
此电路可产生自激振荡，且条件是：。

3.17 如图题3.17所示为输出振荡频率为的三次泛音晶体振荡器。试画出高频等效电路并说明回路的作用。

解：高频等效电路如图3.17所示。
LC回路在频率上呈容性。

3.18 图题3.18所示是实用的晶体振荡器电路，试画出其交流等效电路，并指出是哪一种振荡器，晶体在电路中的作用是什么？

解：（1）交流等效电路如图3.18所示。
（2）晶体相当于小电阻。它是电容三点式振荡电路。晶体在电路中的作用主要是稳频。

3.23 图题3.23所示为用集成运放组成的文氏电桥振荡器。
（1）说明电路中各元件的功能；（2）标出集成运放输入端的极性。

解：、组成串/并联RC选频网络，运放、、组成同相放大器。其极性标示如图3.23所示。

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