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(完整版)高频电子线路杨霓清答案第三章-正弦波振荡器.doc

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 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A0 F 1相位起振条件 A F 2n(2) 平衡条件:振幅平衡条件AF=1相位平衡条件 A F 2n ( 3)平衡的稳定条件:(n=0,1, )(n=0,1,)A振幅平衡的稳定条件0U 0相位平衡的稳定条件Z0振幅起振条件A0F 1 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馈,是构成反馈型振荡器的必要条件。

A F2n(n=0,1,),它表明反馈是正反振幅平衡的稳定条件A/U0<0表示放大器的电压增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Z /<0 表示振荡回路的相移Z 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 A F =YF Z =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。

A是由放大器的参数决定,除于工作点 I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C1、 C2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 A0 F 2 时,平衡状态时放大器工作于乙类;当A0F 2 时,平衡状态时放大器工作于丙类;当 1 A0 F2 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A0和反馈系数F 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1osc 2 ( 1 、 2 分别为L1C1、L2C2回路的谐振频率),即 L1C1回路呈容性,L2C2回路呈感性,组成电感三点式振荡电路;( e)可能产生振荡。

计入结电容C b' e,组成电容三点式振荡电路;(f )可能产生振荡。

当 1 、2osc ( 1 、2分别为L1C1并联谐振回路、L2C2串联谐振回路的谐振频率)时,L1C1回路成容性,L2 C2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,C B、 C C、 C E、 C D为交流旁路电容或隔直流电容,L C为高频扼流圈,偏置电阻R B1、 R B2、 R G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)的管子发射结电容C b' e成为回路电容之一;(e)为电感是三点式振荡电路;(g)osc 0 1/ LC ,电路同时存在两种反馈,其中通过 LC 形成正反馈,通过R形成负反馈。

由于LC 串联振荡回路在其谐振频率0 上呈现最小的阻抗,正反馈最强,因而在0 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C、 C、C均为旁路电容或隔直流电容,L C、 L E、 L S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L改为C1,C1改为L1,构成电容三点式振荡电路。

L c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C E,消除C E对回路影响,加C B和 C c以保证基极交流接地并隔断电源电压 V; L改为 C构成电容三点式振荡电路。

图( c)中L2改为C1,构成电容三点式电路;去掉原电路中的C1,保证栅极通过L1形成之流通路。

图( d)中反馈线中串接隔直电容C B隔断 V cc,使其不能直接加到基极上。

图( e)中L改为C1L1串接电路,构成电容三点式振荡电路。

图( f)去掉C2,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=1.3 μH,=51pF,=2000pF ,=100,C1 C 2 Q0 R L=1k,R E=500 。

试问 I EQ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C1C2C1 51pFCC2C1C1 C1 51nC2 C20.0255C1 2000共基极电容三点式振荡器的起振条件1g m n gL ng eg L g L g eo 1 1 C103 1 51 10 6式中RL Q0 L 100 1.31.06(ms)g m 1g eI EQ因为r e,26所以IEQ 26 1 g L126 1 1.06 10 3 1.11(mA)1 n n 0.0255 0.0255I EQ应大于1.11mA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:g ie 2mS ,g oe 20μS yfe 20.6mS 回路元件参数为 C 300pF, C 60pF,L 5 μH ,,。

( 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g ie等效到晶体管c、 e 两端的值g ie)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C1C2 60 30060(pF)CC2 300 60C1振荡频率f osc1 12 LC 9.19(MHz)6.28 5 10 6 60 10 12反馈系数k f C1 60 1 C2 300 5(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n 1C 160 1C 1 C 2 300 60 6n 2C 2300 5C 1 C 230060 6gien 12 g i n 12 (g ie1 )1 2.1 0.058ms25 10 36goen 22 g oe 20 13.9 s36& 1& ,( y&&V fV f6V fV ) n y Vn 1fe i2fe igeo1C 1 600.035msQ 0L1005所以,电路的起振条件为:n 1n 2yfeg eogoegiey fe1 ( g eo g oe g ie )36(0.035 0.014 0.058)0.77n 1n 25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L 1.5 μH ,要使振荡频率为 49.5MHz ,则 C 4 应调到何值?题 3.14 图解:( 1)各元件的作用:R c 、 R b1 、 R b2 、 R e 、 R f 确定偏执工作点, C b 高频旁路电容使放大器为共基放大。

L、 C1、 C2、 C3、 C4组成振荡回路。

C1和 C 2构成反馈支路,提供正反馈。

C p输出耦合电容。

( 2)振荡回路总电容 C 为C C1C2C3 C4C2 C3 C1C3C1C26.2303 C46.2 30 30 3 3 6.2因为回路谐振频率要求为49.5MHz ,则C 1 1 =6.899pFf0 )2 L (2 49.5 10 6 )2 1.5 10 6(2所以C4 C 1.894 =6.899 1.894=5.005pF3.15 题 3.15 图所示的电容反馈振荡电路中,C1 100pF,C2 300pF,L。

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A min。

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C1C2 100 300 C300 75(pF)C1 C2 100振荡频率fosc1 1 2.6(MHz)LC 6.28 50 1062 75 10 12反馈系数C1 100 1k f300 3C2Amin1维持振荡所必须的最小电压放大倍数 3k f3.16 题 3.16 图所示振荡电路的振荡频率f osc 50MHz ,画出其交流等效电路,并求回路电感 L 。

题 3.16 图解:画出其交流等效电路回路总电容为回路电感C 8.2 8.2 208.24 3.3 15 2.2 12.68.2 20 8.2 20 8.2 15 2.225330 253300.8(μF)L502 12.6f osc2C3.17 题 3.17 图所示是一电容反馈振荡器的实际电路,已知C150pF, C2 100pF,C310~260pF,要求工作在波段范围,即 f 10~20MHz ,试计算回路电感L 和电容C 0。

设回路空载 Q0100,负载电阻 R L 500 ,晶体管输入电阻 R i 500 ,若要求起振时环路增益 A F 3,问要求的跨导g m必须为多大?题 3.17图解:因为k dfmaxCmax20fminCmin210所以Cmaxk d 24Cmin而CC 1C 2 C 3 C 0C 1 C 2C 1C 2C3max C 0CmaxC 1 C 2于是4 代入已知数值得CminC 1C 2C 3min C 0C 1 C 2C 0 40 pFCminC 1C 2 C3minC 0100 50 10 40 250( pF )C 1 C 2100 503L2533025330 0.76( H )f max 2 C min225020 3CmaxC 1C 2 C3maxC 0100 50 260 401000 C 1 C 2 100 50333( pF )3geo1Cmax1333Q 0L1000.21ms0.76g L1 1 2ms ,g i1 1 2msR L500 R i 500反馈系数 k fC 1501C 1 C 2 100 503当 A k f3 时,要求 A319k f而Ag m,g i g Lgeo其中g i n 2g i ( C 1 ) 2g i(50 )222msC 1 C 2 100 509所以g m 9(g ig L g eo )9 (22 0.21)22ms93.19 题 3.19 图所示为克拉泼振荡电路。

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