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
分析图所示电路,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
f01
1
0.877106Hz0.877MHz
2πLC2π330
1012
100
106
(b)同名端标于二次侧线的圈下端
f01
0.777
106
Hz
0.777MHz
2π140106
300
1012
(c)同名端标于二次侧线圈的下端
f01
0.476
106
Hz
0.476MHz
2π560106
200
1012
变压器耦合LC振荡电路如图所示,
已知
C
360pF,
L
280
μH、Q50、M20μH,
5
晶体管的fe0、Goe2105S,略去放大电路输入导纳的影响,试画出振荡器起振时开环小信号等
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
[解]作出振荡器起振时开环Y参数等效电路如图(s)所示。
略去晶体管的寄生电容,振荡频率等于
1
612Hz=0.5MHz
2πLC2π2801063601012
略去放大电路输入导纳的影响,谐振回路的等效电导为
1
oL
GeGoeGGoeQ
Q
10
5S
50
2π
166S42.7μS
0.5106280106
由于三极管的静态工作点电流
IEQ
12
10
IEQ
1233
3.3k
0.7
0.6mA
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
g
Auo
g
Uo
g
Ui
gm
Ge
而反馈系数为
g
Uf
g
Uo
这样可求得振荡电路环路增益值为
g
AF
gmgM
GeL
0.023
6g2038
42.7106280
由于T>1,故该振荡电路满足振幅起振条件。
试检查图所示振荡电路,指出图中错误,并加以改正。
[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(s)(a)所示。
VCC通过L直接加到发射极。
只
(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
要将C1和L位置互换即行,如图(s)(b)所示。
(b)不能;
(c)能;f0121
2π4701012(100200)10
画出图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(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。
图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:
(1)
电容三点式振荡器如图所示,已知
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
[解]令f011,f021,f031
2πL1C12πL2C22πL3C3
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ff03时,X1、X2、X3均呈容性,不振荡。
(4)L1C1L2C2L3C3即f01f02f03
ff02(f03)时,X1、X2、X3均呈感性;f02(f03)ff01时,X2、X3呈容性,X1呈感性;ff01
时,X1、X2、X3均呈容性,故此种情况下,电路不可能产生振荡
LC谐振回路的空载品质因数Q60,晶体管的输出电导
0.2103S,试求该振荡器的振荡频率
f0,并验证ICQ0.4mA时,
电路能否起振
[解]
(1)求振荡频率f0,由于
C1C23001000
C12pF=231pF
C1C23001000
所以
11
f0612Hz=1MHz
2πLC2π1101062311012
(2)求振幅起振条件
gm
ICQ/26
0.4S=0.0154S
26
Gp
1
QL/C
Gp
C1C2
C2
2
1612S
60110106/2311012
2
2410
Gp
3001000
1000
Gie
C1
C2
Gie
300
2
200
24
6S
10
Gc
1/Rc
1/
RB1//RB2
103S
1000
Ge
Gp
Gie
GcGoe
gm
Ge
C1
gCC12
0.0154
0.5
103S
500μS
(40.628
6g3007.8
5941061000
106S
50025)μS
40.6μS
12
594
313S28μS
103//36103
故满足振幅起振条件。
振荡器如图所示,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(s)(a)所示,为改进型电容三点式振荡电路,称为克拉泼电路。
其主要
1
2πLC
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
612Hz=2.25MHz
2π501061001012
(b)电路的交流通路如图(s)(b)所示,为改进型电容三点式振荡电路,称为西勒电路。
其主要优点频率稳定高。
1
C11113.3pF=4.86pF
2.28.215
11
f0612Hz=9.6MHz
2πLC2π571064.861012
分析图所示各振荡电路,画出交流通路,说明电路的特点,并计算振荡频率。
[解](a)交流通路如图(s)(a)所示。
电容三点振荡电路,采用电容分压器输出,可减小负载的影响。
若石英晶片的参数为:
Lq4H,Cq6.3103pF,Co2pF,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(3)晶体的品质因数Q和等效并
联谐振电阻为多大
1.58103Hz=1.58kHz
图所示石英晶体振荡器,指出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
[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(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f2f0f1。
画出图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(s)所示
[解]振荡电路简化交流通路如图(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构成射极输出器,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。
试用振荡相位平衡条件判断图所示各电路中能否产生正弦波振荡,为什么
[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)V1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。
已知RC振荡电路如图所示。
(1)说明R1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f0。
[解]
(1)R1应具有正温度系数,R1冷态电阻1R25k22
RC振荡电路如图所示,已知R110k,VCCVEE12V,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)R210k;
(2)R2100k;(3)R2为负温度系数热敏电阻,冷态电
[解]
(1)因为1
R2
2
3停振,uo0;
R1
(2)
因为1R2
1
100
11?
3,输出电压为方波;
R1
10
(3)
可为正弦波;
(4)
由于1R2
3,
却随
uo增大越大于3,故输出电压为方波。
R1
设计一个频率为500Hz的RC桥式振荡电路,已知C0.047μF,并用一个负温度系数20k的
热敏电阻作为稳幅元件,试画出电路并标出各电阻值。
VCCVEE10V。
由于振荡频率较
[解]可选用图电路,因没有要求输出幅度大小,电源电压可取低,可选用通用型集成运放741
由f01确定R的值,即
02πRC
由1R23可确定R1的值,即
R11
R220k
R1210k
可根据输出幅度的大小,选择小于
图所示RC桥式振荡电路中
122
10k的电阻,R1取小值,输出幅度可增大。
现取R16.8k
R210k,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,试粗略估算输出正弦波电压的振幅值Uom。
为
因RF由R2、R3与V1、V2并联阻抗R3串联组成,所以
R3RFR216.4k10k6.4k
因R3两端压降为V,则流过负反馈电路的电流等于V/R3,所以,由此可以得到振荡电路的输出电压
[解]稳幅振荡时电路参数满足1RF3,即
R1
RF2R128.2k16.4k
Uom
0.6V(RFR1)60..46kV2.31VF16.4k
5
Goe2.5105S,输入电导Gie
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