高频电子线路-杨霓清-答案-第三章-正弦波振荡器汇总

12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01AF相位起振条件2AFn（n=0,1,…）(2)平衡条件：振幅平衡条件AF=1相位平衡条件2AFn（n=0,1,…）（3）平衡的稳定条件：振幅平衡的稳定条件00AU相位平衡的稳定条件0Z振幅起振条件01AF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2AFn（n=0,1,…），它表明反馈是正反馈，是构成反馈型振荡器的必要条件。振幅平衡的稳定条件A/0U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AF=YFZ=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。0A是由放大器的参数决定，除于工作点eQI3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1C、2C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02AF时，平衡状态时放大器工作于乙类；当02AF时，平衡状态时放大器工作于丙类；当012AF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0A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12osc（1、2分别为11LC、22LC回路的谐振频率），即11LC回路呈容性，22LC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'beC，组成电容三点式振荡电路；（f）可能产生振荡。当1、2osc(1、2分别为11LC并联谐振回路、22LC串联谐振回路的谐振频率)时，11LC回路成容性，22LC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，BC、CC、EC、DC为交流旁路电容或隔直流电容，CL为高频4扼流圈，偏置电阻1BR、2BR、GR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'beC成为回路电容之一；（e）为电感是三点式振荡电路；（g）01/oscLC，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BC、DC、EC均为5旁路电容或隔直流电容，CL、EL、SL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1C，1C改为1L，构成电容三点式振荡电路。cL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EC，消除EC对回路影响，加BC和cC以保证基极交流接地并隔断电源电压ccV；2L改为1C构成电容三点式振荡电路。6图（c）中2L改为1C，构成电容三点式电路；去掉原电路中的1C，保证栅极通过1L形成之流通路。图（d）中反馈线中串接隔直电容BC隔断ccV，使其不能直接加到基极上。图（e）中L改为11CL串接电路，构成电容三点式振荡电路。图（f）去掉2C，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=1.3µH，1C=51pF，2C=2000pF，0Q=100，LR=1k，ER=500。试问EQI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1211251pFCCCCCC接入系数11122510.02552000CCnCCC共基极电容三点式振荡器的起振条件1mLeggngn式中6301115110101.06(ms)1001.3LLeoLCgggRQL因为126EQmeeIggr，所以32612611.06101.11(mA)110.02550.0255EQLIgnnEQI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：2mSieg，20μSoeg，20.6mSfey。回路元件参数为2300Cp300pF，160Cp60pF，5LH5µH，（1）画出振荡器的共射交流等效电路；7（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ieg等效到晶体管c、e两端的值ieg）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12126030060(pF)30060CCCCC振荡频率612119.19(MHz)26.285106010oscfLC反馈系数126013005fCkC（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8其中1112601300606CnCC22123005300606CnCC221111()2.10.0581036ieiiegngngms22252013.936oeoegngs116fffVVVn，2()feifeiyVnyV011600.0351005eoCgmsQL所以，电路的起振条件为：12feeooeiennyggg12136()(0.0350.0140.058)0.775feeooeieygggnn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1.5µH，要使振荡频率为49.5MHz，则4C应调到何值？题3.14图解：（1）各元件的作用：cR、1bR、2bR、eR、fR确定偏执工作点，bC高频旁路电容使放大器为共基放大。9Ｌ、1C、2C、3C、4C组成振荡回路。1C和2C构成反馈支路，提供正反馈。pC输出耦合电容。（2）振荡回路总电容C为1234122313CCCCCCCCCCC46.23036.23030336.2C因为回路谐振频率要求为49.5MHz，则2626011=6.899pF(2)(249.510)1.510CfL所以41.894=6.8991.894=5.005pFCC3.15题3.15图所示的电容反馈振荡电路中，1C100pF，2C300pF，L50µH。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minA。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121210030075(pF)300100CCCCC10振荡频率612112.6(MHz)26.2850107510oscfLC反馈系数1210013003fCkC维持振荡所必须的最小电压放大倍数min13fAk3.16题3.16图所示振荡电路的振荡频率oscf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8.28.220152.243.312.68.2208.2208.28.2152.2C回路电感2225330253300.8(μF)5012.6oscLfC3.17题3.17图所示是一电容反馈振荡器的实际电路，已知1C50pF，2C100pF，3C10~260pF，要求工作在波段范围，即f10～20MHz，试计算回路电感L和电容0C。设回路空载0Q100，负载电阻LR500，晶体管输入电阻500iR，若要求起振时环路增益AF3，问要求的跨导mg必须为多大？11题3.17图解：因为maxmaxminmin20210dfCkfC所以2maxmin4dCkC而123012CCCCCCC于是123max0max1212min3min0124CCCCCCCCCCCCCC代入已知数值得040CpF12min3min012100502501040()100503CCCCCpFCC22maxmin25330253300.76()250203LHfC12max3max01210050100026040333()100503CCCCCpFCCmax0113330.211000.76eoCgmsQL112500LLgmsR，112500iigmsR反馈系数112501100503fCkCC当3fAk时，要求139fAk12而miLeogAggg，其中222112502()()2100509iiiCgnggmsCC所以29()9(20.21)229miLeoggggms3.19题3.19图所示为克拉泼振荡电路。已知L＝2µH，1C＝1000pF，2C=4000pF，3C70pF,0Q=100，15LRk，beC＝10pF，500ER，试估算振荡角频率osc值，并求满足起振条件时的minEQI。设很大。题3.19图解：振荡器的交流等效电路如下图所示。由于1C3C，23CC，因而振荡角频率近似为31oscLC684.2510/rads已知0016.9eoscRLQk0'//LLeRRR7.95k，22''beCCC4010pF求得121,212'CCCCC800.4pF232231,20.08,'50.88LLCnRnRCC又1120.2'CnCC，111EQEQimEeETTIIggRrRVV根据振幅起振条件，1mLiggngn，即(1)EQLTIgVnn，求得3.21EQImA。3.20在上题所示电路中，若调整工作点，使EQI=5mA，并将3C分别减小到60pF、40pF，13调节L使osc不变，设0Q＝10