第三章 正弦波振荡器习题解答
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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 、V CC )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
i
osc )(V T ∂∂ω和ωωϕ∂∂)(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)
(iA
i osc <∂∂V
V T ω
相位稳定条件:
0)
(osc
T <∂∂=ωωωωϕ
若满足振幅稳定条件,当外界温度变化引起V i 增大时,T(ωosc )减小,V i 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V i 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
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ωosc 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。
阻止ωosc
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) / ⎪∞⊆ 〈≥χ⊆
(b) ⎬/ ⌝ η& ⊆ /αη
(c) / 〈≥ ≠ /α5⎪ ⊗ ∏
(d) ⎬/ ΦL2C2回路呈感性,ωosc < ω2,L1C1回路呈容性,ωosc > ω1,组成电感三点式振荡电路。
(e) ⎬/ ϒε©5≠C b'e,组成电容三点式振荡电路。
(f) ⎬/ ΦL1C1回路呈容性,ωosc > ω1,L2C2回路呈感性,ωosc > ω2,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,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。
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) ⎪/ :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) ⎪/ :电容三点式振荡电路,发射结电容C b'e为回路电容之一。
(e) ⎪/ :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,f osc < f01、f02,L3C3 呈容性,f osc > f03,所以f03 < f osc < f01、f02。
(2) L2C2、L1C1若呈容性,f osc > f01、f02,L3C3 呈感性,f osc < f03,所以f03 > f osc > f01、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C B、C D、C E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。
解:改正后电路如图所示。
图(a)中L 改为C 1,C 1改为L 1,构成电容三点式振荡电路。 图(b)中反馈线中串接隔值电容C C ,隔断电源电压V CC 。 图(c)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 CC ;L 2改为C 1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f
V
比i1
V 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 μH ,C l = 51 pF ,C 2 = 3300 pF , C 3 =(12 ~ 250)pF ,R L = 5 k Ω,g m = 30 mS ,C b 'e = 20 pF ,β 足够大。Q 0 = 80,试求能够起振的频率范围,图中C B 、C C 对交流呈短路,L E 为高频扼流圈。
解:在L E 处拆环,得混合Ⅱ型等效电路如图所示。
由振幅起振条件知,i L m 1
ng g n
g +'>
(1) 式中015.02
11='+=
C C C n ,其中m S 301
pF 3320m e e b 22===+=''g r C C C ,。 代入(1),得 m S 443.0L <'g 由eo
L L
11R R g +=',得k Ω115.4eo >R 则能满足起振条件的振荡频率为rad/s 109.1026o
eo
⨯>=
LQ R ω。 由图示电路知,2
1213C C C C C C '+'
+=∑。
当C 3 = 12pF 时,C ∑ = 62.23 pF ,rad/s 102.17916omax ⨯==
∑
LC ω
当C 3 = 250pF 时,C ∑ = 300 pF 。
可见该振荡器的振荡角频率范围ωmin ~ ωmax = (102.9 ~ 179.2) ⨯ 106 rad/s , 即振荡频率范围f min ~ f max = 16.38 ~ 28.52 MHz 。
3-15 一LC 振荡器,若外界因素同时引起ω0、ϕf 、Q e 变化,设o o
ωω>',f f ϕϕ>',e Q '分别大于Q e 或小于Q e ,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: