第三章-正弦波振荡器习题解答

3-1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：否。因为满足起振与平衡条件后，振荡由小到大并达到平衡。但当外界因素(T、VCC)变化时，平衡条件受到破坏，若不满足稳定条件，振荡器不能回到平衡状态，导致停振。3-2一反馈振荡器，欲减小因温度变化而使平衡条件受到破坏，从而引起振荡振幅和振荡频率的变化，应增大iosc)(VT和)(T，为什么？试描述如何通过自身调节建立新平衡状态的过程（振幅和相位）。解：由振荡稳定条件知：振幅稳定条件：0)(iAioscVVT相位稳定条件：0)(oscT若满足振幅稳定条件，当外界温度变化引起Vi增大时，T(osc)减小，Vi增大减缓，最终回到新的平衡点。若在新平衡点上负斜率越大，则到达新平衡点所需Vi的变化就越小，振荡振幅就越稳定。若满足相位稳定条件，外界因素变化oscT()最终回到新平衡点。这时，若负斜率越大，则到达新平衡点所需osc的变化就越小，振荡频率就越稳定。3-3并联谐振回路和串联谐振回路在什么激励下（电压激励还是电流激励）才能产生负斜率的相频特性？解：并联谐振回路在电流激励下，回路端电压V的频率特性才会产生负斜率的相频特性，如图(a)所示。串联谐振回路在电压激励下，回路电流I的频率特性才会产生负斜率的相频特性，如图(b)所示。osc阻止osc增大，3-5试判断下图所示交流通路中，哪些可能产生振荡，哪些不能产生振荡。若能产生振荡，则说明属于哪种振荡电路。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)能振。但L2C2回路呈感性，osc2，L1C1回路呈容性，osc1，组成电感三点式振荡电路。(e)能振。计入结电容Cbe，组成电容三点式振荡电路。(f)能振。但L1C1回路呈容性，osc1，L2C2回路呈感性，osc2，组成电容三点式振荡电路。3-6试画出下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，CB、CC、CE、CD为交流旁路电容或隔直流电容，LC为高频扼流圈，偏置电阻RB1、RB2、RG不计。解：画出的交流通路如图所示。(a)不振，不满足三点式振荡电路组成法则。(b)可振，为电容三点式振荡电路。(c)不振，不满足三点式振荡电路组成法则。(d)可振，为电容三点式振荡电路，发射结电容Cbe为回路电容之一。(e)可振，为电感三点式振荡电路。(f)不振，不满足三点式振荡电路组成法则。3-7如图所示电路为三回路振荡器的交流通路，图中f01、f02、f03分别为三回路的谐振频率，试写出它们之间能满足相位平衡条件的两种关系式，并画出振荡器电路（发射极交流接地）。解：(1)L2C2、L1C1若呈感性，foscf01、f02，L3C3呈容性，foscf03，所以f03foscf01、f02。(2)L2C2、L1C1若呈容性，foscf01、f02，L3C3呈感性，foscf03，所以f03foscf01、f02。3-8试改正如图所示振荡电路中的错误，并指出电路类型。图中CB、CD、CE均为旁路电容或隔直流电容，LC、LE、LS均为高频扼流圈。解：改正后电路如图所示。图(a)中L改为C1，C1改为L1，构成电容三点式振荡电路。图(b)中反馈线中串接隔值电容CC，隔断电源电压VCC。图(c)中去掉CE，消除CE对回路影响，加CB和CC以保证基极交流接地并隔断电源电压VCC；L2改为C1构成电容三点式振荡电路。3-9试运用反馈振荡原理，分析如图所示各交流通路能否振荡。解：图(a)满足正反馈条件，LC并联回路保证了相频特性负斜率，因而满足相位平衡条件。图(b)不满足正反馈条件，因为反馈电压fV比i1V滞后一个小于90的相位，不满足相位平衡条件。图(c)负反馈，不满足正反馈条件，不振。3-13在下图所示的电容三点式振荡电路中，已知L=0.5H，Cl=51pF，C2=3300pF，C3=（12~250）pF，RL=5k，gm=30mS，Cbe=20pF，足够大。Q0=80，试求能够起振的频率范围，图中CB、CC对交流呈短路，LE为高频扼流圈。解：在LE处拆环，得混合Ⅱ型等效电路如图所示。由振幅起振条件知，iLm1nggng(1)式中015.0211CCCn，其中mS301pF3320meeb22grCCC，。代入(1)，得mS443.0Lg由eoLL11RRg，得kΩ115.4eoR则能满足起振条件的振荡频率为rad/s109.1026oeoLQR。由图示电路知，21213CCCCCC。当C3=12pF时，C=62.23pF，rad/s102.17916omaxLC当C3=250pF时，C=300pF。可见该振荡器的振荡角频率范围min~max=(102.9~179.2)106rad/s，即振荡频率范围fmin~fmax=16.38~28.52MHz。3-15一LC振荡器，若外界因素同时引起0、f、Qe变化，设oo，ff，eQ分别大于Qe或小于Qe，试用相频特性分析振荡器频率的变化。解：振荡回路相频特性如图，可见：(1)当oo时，oscosc，且oosc；(2)当ff时，设为osc，oscosc；(3)当Qe增加时，相频特性趋于陡峭，f不变，oscf变化，Qeosc，Qeosc。3-16如图所示为克拉泼振荡电路，已知L=2H，C1=1000pF，C2=4000pF，C3=70pF，Q0=100，RL=15k，Cbe=10pF，RE=500，试估算振荡角频率osc值，并求满足起振条件时的IEQmin。设很大。解：振荡器的交流等效电路如图所示。由于C1C3，C2C3，因而振荡角频率近似为rad/s1052.84163oscLC已知Re0=oscLQ0=16.9kpF4010kΩ95.7//eb22e0LLCCCRRR，求得pF4.80021212,1CCCCC，08.02,1332CCCn88.50L22LRnR又mTEQTEQEeEi2111112.0gVIVIRrRgCCCn，根据振幅起振条件，，iLm1nggng即，)1(LTEQnngVI求得IEQ3.21mA3-18试指出如图所示各振荡器电路的错误，并改正，画出正确的振荡器交流通路，指出晶体的作用。图中CB、CC、CE、CS均为交流旁路电容或隔直流电容。解：改正后的交流通路如图所示。图(a)L用C3取代，为并联型晶体振荡器，晶体呈电感。图(b)晶体改接到发射极，为串联型晶体振荡器，晶体呈短路元件。3-22试判断如图所示各RC振荡电路中，哪些可能振荡，哪些不能振荡，并改正错误。图中，CB、CC、CE、CS对交流呈短路。解：改正后的图如图所示。(a)为同相放大器，RC移相网络产生180相移，不满足相位平衡条件，因此不振。改正：将反馈线自发射极改接到基极上。(b)中电路是反相放大器，RC移相网络产生180相移，满足相位平衡条件，可以振荡。(c)中放大环节为同相放大器，RC移相网络产生180相移，不满足相位平衡条件，因此不振。改正：移相网络从T2集电极改接到T1集电极上。(d)中放大环节为反相放大器，因为反馈环节为RC串并联电路，相移为0，所以放大环节应为同相放大。改正：将T1改接成共源放大器。3-23图（a）所示为采用灯泡稳幅器的文氏电桥振荡器，图（b）为采用晶体二极管稳幅的文氏电桥振荡器，试指出集成运算放大器输入端的极性，并将它们改画成电桥形式的电路，指出如何实现稳幅。解：电桥形式电路如图所示。(a)中灯泡是非线性器件，具有正温度系数。起振时，灯泡凉，阻值小(Rt)，放大器增益大，便于起振。随着振荡振幅增大，温度升高，Rt增加，放大器增益相应减小，最后达到平衡。(b)中D1、D2是非线性器件，其正向导通电阻阻值随信号增大而减小。起振时，D1、D2截止，负反馈最弱，随着振荡加强，二极管正向电阻减小，负反馈增大，使振幅达到平衡。