高频电子线路第4章习题答案.docx

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高频电子线路第4章习题答案

第4章正弦波振荡器

4.1分析图P4.1所示电路，标明次级数圈的同名端，使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。

［解］（a）同名端标于二次侧线圈的下端

1

2nLC

2n33010121001056

0.877106Hz0.877MHz

开环小信号等效电路，计算振荡频率，并验证振荡器是否满足振幅起振条件

Y参数等效电路如图P4.2（s）所示

作岀振荡器起振时开环

（b）同名端标于二次侧线的圈下端

fo

1

0.777

106Hz

0.777MHz

2n14010

3001012

（c）

同名端标于二次侧线圈的下端

fn

1

0.476

106

Hz

0.476MHz

10

2n560106

12

20010

4.2

变压器耦合

LC振荡电路如图

P4.2所示,

已知

C

360

pF，L280讪

T、Q50、

略去晶体管的寄生电容，振荡频率等于

.1

略去放大电路输入导纳的影响，谐振回路的等效电导为

1

GeGoeGGoeQ

Q

10

5S

50

6S42.7pS

0.5106280106

由于三极管的静态工作点电流

Ieq

12

10

IEQ

1233

33!

k

0.7

0.6mA

.6Hz=0.5MHz

2nLC2n2801063601012

所以，三极管的正向传输导纳等于

Yfegm

IEQ/UT

0.6

mA/26mV0.023S

因此，放大器的谐振电压增益为

Auo

Uo

U

gm

GT

而反馈系数为

Uf

Uo

这样可求得振荡电路环路增益值为

AF

gm

G

0.023

6

42.710

竺38

280

由于T>1，故该振荡电路满足振幅起振条件。

4.3试检查图P4.3所示振荡电路，指出图中错误，并加以改正。

图P4.3

［解］（a）图中有如下错误：

发射极直流被Lf短路，变压器同各端标的不正确，构成负反馈。

改正图

如图P4.3（s）（a）所示

（b）图中有如下错误：

不符号三点式组成原则，集电极不通直流，而

Vcc通过L直接加到发射极。

只

要将C1和L位置互换即行，如图

P4.3（s）（b）所示。

图P4.3t$>

P4.4所示电路能否产生振荡？

在能产生振荡的电路中，求岀

【解］（a）能；f0

0.19106Hz

0.19MHz

2n：

47°°1012300106

4.4根据振荡的相位平衡条件，判断图振荡频率的大小。

（b）不能；

（c）能；

1

2n,4701012（100200）10

4.5画出图P4.5所示各电路的交流通路，并根据相位平衡条件，判断哪些电路能产生振荡，哪些电路不能产生振荡（图中CB、Ce、CC为耦合电容或旁路电容，LC为高频扼流圈）。

［解］各电路的简化交流通路分别如图P4.5（s）（a）、（b）、（c）、（d）所示，其中

（a）能振荡；（b）能振荡；

（c）能振荡；（d）不能振荡。

T

L3C3。

试

（1）

L1C1

L2C2

L3C3，即f01f°2

f°3

当

ff01

时，X1、

X2、X3均呈感性,

不能振荡;

当

f01f

f02时,

X1呈容性，X2、

X3呈感性,

当

f02f

f03时,

X1、X2呈容性，

X3呈感性,

式振荡电路。

⑵

L1C1

L2C2

L3C3，即f01f°2

f°3

当

ff03

时，X1、

X2、X3呈感性，不能振荡；

当

f03f

f02时,

X3呈容性，X1、

X2呈感性,

当

f02f

f01时,

X2、X3呈容性，

X1呈感性,

当

ff01

时，X1、

X2、X3均呈容性,

不能振荡。

L1C1

L2C2

L3C3即f01f02f

03

不能振荡;

构成电容三点

构成电感三点式振荡电路;

不能振荡;

［解】令f°i—1,f02——1,f03——1

2nL1C12寸L2C22寸L3C3

4.6图P4.6所示为三谐振回路振荡器的交流通路，设电路参数之间有以下四种关系：

⑴

L|CiL2C2L3C3；

（2）L1C1L2C2L3C3；（3）L1C1L2C2L3C3；（4）LiC

分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率与各回路的固有谐振频率有何关系?

当ff01（f02）时，X1、X2、X3均呈感性，不能振荡；

当f01（f02）ff03时，X1、X2呈容性，X3呈感性，构成电容三点式振荡电路;

当ffo3时，X1、X2、X3均呈容性，不振荡。

⑷L1C1L2C2L3C3即fo1fo2fo3

ff°2（f°3）时，X1、X2、X3均呈感性；f°2（f°3）ff01时，X2、X3呈容性，X1呈感性；ff°1

时，X1、X2、X3均呈容性，故此种情况下，电路不可能产生振荡。

4.7电容三点式振荡器如图P4.7所示，已知LC谐振回路的空载品质因数Q60，晶体管的输出电

导Goe2.5105S，输入电导Gie0.2103S，试求该振荡器的振荡频率f°，并验证Icq0.4mA

时，电路能否起振?

［解］

（1）求振荡频率f。

，由于

cGC23001000LL

C1pF=231pF

GC23001000

所以

11

fo——=——Hz=1MHz

2nLC2n,1101062311012

（2）求振幅起振条件

gm

Icq/26

04S=0.0154S

26

Gp

Gp

C1C2

-_S

60.11010/23110

2

3001000

24

106S

Gie

C2

2

1000

2410

6S

40.6ijS

Gc

Ge

C2

Gie

300

200

10

1/Rc

Gp

gm

1/

Rb1//Rb2

103S

1000

12

103//36103S

28pS

Gie

C1

C2

0.5

103S

500J

GcGoe

0.0154

6

59410

（40.6

28

輕7.8

1000

50025）J

594

故满足振幅起振条件。

4.8振荡器如图P4.8所示，它们是什么类型振荡器？

有何优点？

计算各电路的振荡频率

［解］（a）电路的交流通路如图P4.8（s）（a）所示，为改进型电容三点式振荡电路，称为克拉泼电路。

1

2nLC

主要优点是晶体管寄生电容对振荡频率的影响很小，故振荡频率稳定度高

6Hz=2.25MHz

2n50106100—1012

fb>

（b）

其主要优点

电路的交流通路如图P4.8（s）（b）所示，为改进型电容三点式振荡电路，称为西勒电路

频率稳定高。

3.3pF=4.86pF

1

2n.LC

2n.571064.86

12

10

Hz=9.6MHz

4.9分析图P4.9所示各振荡电路，画岀交流通路，说明电路的特点，并计算振荡频率。

［解］（a）交流通路如图P4.9（s）（a）所示。

25

pF=30.83pF

fo

10

106

30.83

12

10

=12.82

6

10Hz=12.82MHz

电容三点振荡电路，米用电容分压器输出，可减小负载的影响。

（b）交流通路如图P4.9（s）（b）所示，为改进型电容三点式

LC振荡电路（西勒电路），频率稳定度高。

采

用电容分压器输岀，可减小负载的影响。

1

1

1

1

1

200

200

51

100

5.1

1

C

fo

1

1

2n810638.6251012

pF=38.625pF

106Hz=9.06MHz

4.10若石英晶片的参数为:

Lq4H,Cq6.3103pF,C。

2pF,rq100

，试求

（1）

串联谐振频率fs；

（2）并联谐振频率fp与fs

相差多少?

⑶晶体的品质因数Q和

等效并联谐振电阻为多大?

［解］

（1）fs

2n.46.31031012

1.003

106

Hz=1.003MHz

fp

fs

1Cq1

1

2n.LqCq

16.310

312

10

12

210

1.003

106

1.58103Hz=1.58kHz

L

rq

2nfsLq

6

2n1.00310

-2.52

105

C

Lq

C

Lq

C0CqI

C。

Crq

C02

rq

C0Cq1

100

rq

2

6.3

10

Rp

Lq

C0rq

124

12

310

（26.3103）10122101210063

6

10

63M

4.11图P4.11所示石英晶体振荡器，指岀他们属于哪种类型的晶体振荡器，并说明石英晶体在电路

中的作用

nl

0

Jr

［解］（a）并联型晶体振荡器，石英晶体在回路中起电感作用。

（b）串联型晶体振荡器，石英晶体串联谐振时以低阻抗接入正反馈电路。

［解］该电路的简化交流通路如图P4.12（s）所示，电路可以构成并联型晶体振荡器。

若要产生振荡,

要求晶体呈感性，L1C1和L2C2呈容性。

所以f2fofi。

4.12画出图P4.12所示各晶体振荡器的交流通路，并指出电路类型。

［解］各电路的交流通路分别如图P4.13（s）所示

（a）串联晶握

4.13图P4.13所示为三次泛音晶体振荡器，输出频率为5MHz，试画出振

荡器的交流通路，说明LC回路的作用，输出信号为什么由V2输出？

［解］振荡电路简化交流通路如图P4.14（s）所示。

LC回路用以使石英晶体工作在其三次泛音频率上。

V2构成射极输岀器，作为振荡器的缓冲级，用以减小

负载对振荡器工作的影响，可提高振荡频率的稳定度。

4.14试用振荡相位平衡条件判断图P4.15所示各电路中能否产生正弦波振荡，为什么？

S）

［解］（a）放大电路为反相放大，故不满足正反馈条件，不能振荡。

（b）Vi为共源电路、V2为共集电路，所以两级放大为反相放大，不满足正反馈条件，不能振荡。

（c）差分电路为同相放大，满足正反馈条件，能振荡。

（d）通过RC选频网络构成负反馈，不满足正弦振荡条件，不能振荡。

（e）三级RC滞后网络可移相180，而放大器为反相放大，故构成正反馈，能产生振荡。

4.15已知RC振荡电路如图P4.16所示o

（1）说明Ri应具有怎样的温度系数和如何选择其冷态电阻;

（2）求振荡频频率foo

［解］

（1）

R1应具有正温度系数，R1冷态电阻

［r25k

2

（2）

fo

1

1

971Hz

2nRC2n

3

8.2100.02

106

4.16

RC振荡电路如图

P4.17所示，已知

R1

10k，VccVee

12V，试分析R2的阻值分别

为下列情况时，

输出电压波形的形状。

（1）r2

10k

;

（2）R2100k

;（3）R2为负温度系数热敏电

阻，冷态电阻大于20k

⑷R2为正温度系数热敏电阻，冷态电阻值大于20k

［解］⑴因为1

R2

3停振，uo0;

因为1

R1

100

10

11》3，输出电压为方波;

可为正弦波;

R2

由于1

却随

U。

增大越大于3，故输岀电压为方波。

4.17设计一个频率为

500Hz的RC桥式振荡电路，已知C

0.047卩F，并用一个负温度系数

20k的热敏电阻作为稳幅元件，试画岀电路并标岀各电阻值。

［解］可选用图P4.17电路，因没有要求输出幅度大小，电源电压可取

VCCVEE10V。

由于振荡

频率较低，可选用通用型集成运放

741。

fo

—1确定R的值，即

2nRC

R-—

2nfoC

n5000.047

6

10

6.8k

由1世3可确定R1的值，即

R1

R1

R220k

22

10k

可根据输岀幅度的大小，选择小于

10k的电阻，R1取小值，输出幅度可增大。

现取R6.8k

4.18图4.5.4所示RC桥式振荡电路中，&10k，电路已产生稳幅正弦波振荡，当输出电压达

到正弦波峰值时，二极管的正向压降约为0.6V，试粗略估算输岀正弦波电压的振幅值Uom。

Ai10ID

a.2kn

氛（H再

-o+

V

r

图4.5.4集成运益桥式槻慕莊賞用电博

［解］稳幅振荡时电路参数满足1昱3，即

Ri

R=2R28.2k16.4k

因Rf由R2、R3与Vi、V2并联阻抗R3串联组成，所以

R3RfR216.4k10k6.4k

因Ra两端压降为0.6V，则流过负反馈电路的电流等于0.6V/Ra，所以，由此可以得到振荡电路的输

出电压为

om

0.6V（Rf

Ra

R1）

0.6V

6.4k

2.31V

5