5
jwz@https://www.doczj.com/doc/554734028.html,
c c c /& c c
RC
c
c E
1
2
{
( (
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fC fL )
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c
:
c
AV =
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V V ?
?
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0 i
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V f V0 T= = = Bv ( jω ) Av ( jω ) Vi V0 Vi
V Vf
o
?
: 1
A fv
V0 V0 V0 / Vi Av = = = = 1 ? V f / Vi 1 ? T Vi ' Vi ? V f
T <1
T = 1 ,Vi = V f
T (ωosc ) = 1
?T (ωosc ) = 2nπ ;(n = 0,1, 2,3,...)
?? ?
?
?? ?
?
? ??
?
Vf
Vi
?T (ωosc ) = 2nπ
T (ωosc ) 1
( n = 01 2 )
3
?T (ωosc ) ?Vi
? ?? ?
0
ViA
??T (ω ) ?ω
ω =ωosc
0
? ??
?
?T (ω ) = ? A + ? f (ω )
? Z (ω )
? Z (ω ) = ? arctan
2 (ω ? ω0 )
ω0
QL
4.
T (ωosc ) 1;?T (ωosc ) = 2nπ
?T (ωosc ) ?Vi
ViA
: : A
T (ωosc ) = 1;?T (ωosc ) = 2nπ ;(n = 0 1 2 3 ...)
0
(n = 0 1 2 3 )
??T (ω ) ?ω
ω =ωosc
0
T (ωosc ) = 1
Avo>Av Avo
T (ωosc ) > 1
Av
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0 U 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
第一章 设计内容 第一节：设计题目：正弦波振荡电路的设计与实现 第二节：设计指标 振荡频率: f=7MHZ ； 频率稳定度:小时/105/30-?≤?f f ； 电源电压：V=12V ； 波形质量 较好； 第三节： 方案设计与选择 LC 振荡器的电路种类比较多，根据不同的反馈方式，又可分为互感反馈振荡器，电感反馈三点式振荡器，电容反馈三点式振荡器，其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。 所以选择电容反馈三点式振荡器是不容置疑的，而电容反馈三点式振荡器又分为考毕兹振荡器，克拉波振荡器，西勒振荡器。本次课程设计我们选择考毕兹振荡器,因为此振荡电路适用于较高的工作频率。 第二章 设计原理 第一节 自激振荡的工作原理 正弦波振荡器：一种不需外加信号作用，能够输出不同频率正弦信号的自激振荡电路。 LC 回路中的自由振荡如图1(a)所示。 自由振荡——电容通过电感充放电，电路进行电能和磁能的转换过程。 阻尼振荡——因损耗等效电阻R 将电能转换成热能而消耗的减幅振荡。图1(b)所示。
等幅振荡——利用电源对电容充电，补充电容对电感放电的振荡过程，图1(c) 所示。这种等幅正弦波振荡的频率称为LC 回路的固有频率，即 LC f π= 210 图1 LC 回路中的电振荡 一、自激振荡的条件 振荡电路如图2所示。 振荡条件：相位平衡条件和振幅平衡条件。 1．相位平衡条件 反馈信号的相位与输入信号相位相同，即为正反馈，相位差是180?的偶数倍，即 ?=2n π 。其中，? 为vf 与vi 的相位差，n 是整数。vi 、vo 、vf 的相互关系参见图3。 2.振幅平衡条件 反馈信号幅度与原输入信号幅度相等。即 AVF=1 图2 变调谐放大器为振荡器 图3 自激振荡器方框图 二、自激振荡建立过程 自激振荡器：在图2中，去掉信号源，把开关S 和点“2”相连所组成的电路。
第五章 正弦波振荡器 5－1 把题图5－1所示几个互感反馈振荡器交流等效电路改画成实际电路，并注明变压器的同名端（极性）。 5－9 用相位平衡条件的判断规则说明题5－2所示几个三点振荡器交流等效电路中，哪个电路是正确的（可能振荡），哪个电路是错误的（不可能振荡）。 [解]： （a ）、（b ）、（c ）不能振荡。（d ）、（e ）、（f ）可能振荡，但（e ）应满足 11011C L g = >ωω （f ）应满足11221 1 C L C L > 使0201ωωω< 第6章调谐放大器和正弦波振荡器 本章重点 1．了解调谐放大器的电路结构、工作特点及工作原理。 2．理解正弦波振荡电路的工作原理、振荡条件。 3．掌握变压器耦合及三点式LC振荡电路的工作原理及振荡频率。 4．了解石英晶体振荡电路。 本章难点 1．调谐放大器的选频能力。 2．正弦波振荡电路的振荡条件。 学时分配 序号内容学时 1 6.1调谐放大器 2 2 6.2正弦波振荡器 6 3 实验九调谐放大器 2 4 实验十LC正弦波振荡器 2 5 本章小结与习题 6 本章总学时12 6.1调谐放大器 调谐放大器：具有选频放大能力的放大电路。 电路特点：LC谐振回路作负载。 应用：无线电发射和接收设备。 6.1.1.调谐放大器的工作原理 动画调谐放大器的工作原理 一、LC并联电路 图6.1.1所示。R为并联电路损耗电阻。 图6.1.1 LC并联电路1．阻抗频率特性 图6.1.2(a)所示。它表示了LC并联电路的阻抗Z与信号频 率f之间的变化关系。当f = f0时，LC并联电路发生谐振，阻抗最大。当f < f0或f > f0时，电 路失谐，阻抗很小。因此，f 0称为谐振频率，又称固有频率，即 LC f π=210 可见，元件L 、C 取定值时，谐振频率f 0是一个常数。 2．相位频率特性 图6.1.2(b )所示。它表示了LC 并联电路两端电 压v 和流进并联电路电流i 之间的相位角之差 ?与 信号频率f 之间的变化关系。 当f = f 0时，? = 0，电路呈纯阻性； 当f < f 0时，? > 0，电路呈感性； 当f > f 0时，? < 0，电路呈容性； 可见，LC 并联电路随信号频率的变化呈现不同的性质。 3．选频特性 阻频特性和相频特性统称为LC 并联电路的频率特性。 它说明了LC 并联电路具有区别不同频率信号的能力，即 具有选频特性。如图6.1.3所示。 品质因数为 R L f R L R X Q L 002π===ω 它表征了LC 并联电路选频特性的好坏。 实验和理论证明： R 越小，Q 值越大，曲线越尖锐，电路选频能力越强； R 越大，Q 值越小，曲线越平坦，电路选频能力越差。 LC 并联电路的Q 值，一般在几十到一二百之间。 4．选频放大器 图6.1.4(a )所示。电路特点是利用LC 并联电路作为负载，因此放大电路具有选频放大能力。 工作原理：当信号频率等于谐振频率时，即f = f 0，放大器输出电压最大；放大倍数A VO 最大。如图6.1.4(b )所示。这种表示选频放大器的放大倍数与信号频率关系的曲线，称为调谐放大器的谐振曲线。 图6.1.4 选频放大器原理 图6.1.5 单回路调谐放大器 图6.1.3 阻频特性与Q 值关系 图6.1.2 LC 并联电路的频率特性 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ω ω???) (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 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) 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； 第三章 正弦波振荡器习题解 3-5 (a) 不振。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)能振。当ω1<ωosc <ω2(ω1、ω2分别L 1C 1、L 2C 2谐振频率)，即L 2C 2回路呈感性，L 1C 1回路呈容性，组成电感三点式振荡电路；(e)能振。计入结电容e 'b C ，组成电容三点式振荡电路；(f)能振。 (b) 当ω1、ω2<ωosc (ω1、ω2分别L 1C 1并联谐振回路、L 2C 2串联谐振回路谐振频率)时，L 1C 1回路呈容性，L 2C 2回路呈感性，组成电容三点式振荡电路。 3-6 交流通路如图3-6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e 'b C 成为回路电容之一，(e)为电感三点式振荡电路，(g)LC 1o osc = ω≈ω,电路 同时存在两种反馈。由于LC 串联谐振回路在其谐振频率o ω上呈现最小的阻抗，正反馈最强，因而在o ω上产生振荡。 L 图3-7 C L 2 L 1 T C R C L 1 L 2 M T R E L C 2 C 1 T C L 1 L 2 R D T R E1 R E3 C L R C1 R C2 R T 1 T 2 C 2 C 1 L T (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) 3-7 按并联谐振回路相频特性可知：在电感三点式振荡电路中ωo3<ωosc <ωo1、ωo2,在电容三点式振荡电路中ωo1、ωo2<ωosc <ωo3。振荡电路如图3-7所示，图中 1C C 、2C C 、B C 、E C 对交流呈短路。设1B R 、2B R 阻抗较大，对回路影响不大。 3-8 改正后的电路如图3-8所示。 说明，图(c)中可在2B R 两端并联旁路电容B C 。 3-9 图(a)满足正反馈条件，LC 并联回路保证了相——频特性负斜率，因而满足相位稳定条件，电路可振。图(b)不满足正反馈条件，将1T 基极开路，反馈电压f V 比1i V 滞后一个小于 90的相位。图(c)不满足正反馈条件，不振。 3-10 用万用表测量发射极偏置电阻E R 上的直流电压：先使振荡器停振（例如回路线 (a) B C C R B1 R B2 E CC C CC R B1 R B2 (b) (c) (e) (f) (g) R f 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 01A F > 相位起振条件 2A F n ??π+=（n=0,1,…） (2) 平衡条件： 振幅平衡条件 AF=1 相位平衡条件2A F n ??π+=（n=0,1,…） （3） 平衡的稳定条件： 振幅平衡的稳定条件 0A U ?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2A F n ??π+=（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 ??/ω?<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。0A 是由放大器的参数决定，除于工作点eQ 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？ 第六章 波形的产生与变换电路 6.1基本要求 1.熟练掌握正弦波振荡器产生振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。 2.熟练掌握桥式、变压器反馈式、三点式振荡器的结构、相位条件的判别和振荡频率的计算。 3.熟悉桥式振荡器的幅值条件，了解其稳幅措施。 4.了解石英晶体振荡器的工作原理。 5.熟练掌握各种比较器的结构、工作原理及参数的计算。 6.熟悉集成运放组成的方波、三角波、锯齿波发生器的工作原理和输出波形。 6.2 解答示例及解题技巧 题6-3解：（a ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 桥式振荡器，桥式振荡器是由基本放大器和正反馈网络(同时具有选频功能)构成的。此电路中的运放与10k 、20k 电阻是基本放大器部分，应为负反馈放大器；RC 串并联网络是正反馈网络部分，应引正反馈（f =f 0时）至运放的同相输入端。但本电路中的放大器却构成了正反馈，而RC 串并联网络却引入了负反馈。所以不能产生正弦振荡。若将运放的反相输入端与同相输入端互换，便可以使基本放大器的相移ΦA =0o ，RC 串并联网络的相移ΦF =0（f =f 0时），从而满足振荡的相位条件ΦA +ΦF =0o 。 （b ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 移相式振荡器。它的移相网络作为反馈网络，同时具有选频功能。但此电路中放大器部分是共基极放大器，ΦA =0o ，移相网络的相移ΦF 在0o ～270o 之间变化，其中当ΦF =0o 时，对应频率趋近无穷大，这意味着当频率趋近无穷时，电路才能满足振荡的相位条件ΦA +ΦF =0o ，显然是不可能做到的，所以不能产生正弦振荡。须将移相网络的反馈连线由BJT 的发射极改至基极，构成共射放大器，这样可以使ΦA =180o ，而在有限的频率范围内又可以在某一频率上得到ΦF =180o ，使 ΦA +ΦF =360o ，满足振荡的相位条件。 （c ）可以产生正弦振荡。 此电路构成了RC 桥式振荡器。其中的差放是基本放大器，RC 串并联网络是正反馈网络部分，由于ΦA =0o ，ΦF =0（f =f 0时），可以使ΦA +ΦF =0o ，所以能产生正弦振荡。 （d ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 移相式振荡器。但放大器部分的输入端接错了位置。应将2R 电阻与移相网络的连线断开，改接至移相网络的最后一级RC 之间。另将移相网络的电阻R 下端接地。这样才可以构成正确的振荡电路，在这个电路中，ΦA =180o ，ΦF =180o （某频率上），可以使ΦA +ΦF =360o ，满足振荡的相位条件。 题6-4 解：（1）此电路为RC 桥式振荡器，当电路振荡时，RC 串并联网络的反馈系数为 3 1 。 第5章正弦波振荡器习题参考答案 5-2为什么晶体管LC振荡器总是采用固定偏置与自生偏置混合的偏置电路？ 答：晶体管LC振荡器采用固定的正向偏置是为了使振荡器起振时为软激励状态，在无需外加激励信号时就能起振，也不致停振。而采用自生反向偏置则可以稳幅。若两者不结合，则两者优点不可兼而有之。 5-6LC振荡器的静态工作点应如何选择？根据是什么？ 5-9试用相位条件的判断准则，判明题图5-1所示的LC振荡器交流等效电路，哪个可以振荡？哪个不可以振荡？或在什么条件下才能振荡？ 答：题图5-1（a）：可以起振。 题图5-1（b）：不能起振（晶体管be与bc电抗性质相同了）。 题图5-1（c）：考虑管子的极间电容C i时可能起振。 题图5-1（d）：当L2C2＞L1C1时可以起振。 5-12 试画出题图5-2各振荡器的交流等效电路，并判断哪些电路可以振荡？哪些电路不能产生振荡？若不能振荡，请改正。 答：题图5-2各振荡器的交流等效电路如图5-12所示。 5-14 已知某振荡器的电路如题图5-4所示，Lc是扼流圈，设L＝1.5μH，振荡频率为49.5MHz，试求： （1）说明各元件的作用； （2）画出交流等效电路； （3）求C 4的大小（忽略管子极间电容的影响）； （4）若电路不起振应如何解决？ 答：R b1、R b2是基极偏置电阻；R e 是射极偏置电阻；C 1、 C 2、C 3、C 4、L 是振荡回路的元件，C p 是输出耦合电路。 （2）交流等效电路如题图5-14所示。 （3） ()4321C C L f o +≈π ()4366105.121 105.49C C +?≈?-π 解得 ()pF C C 12431091.6-?=+ ()pF pF C 91.3391.64=-= （4）若电路不起振，可以改变偏置或加大C 3。 5-17 题图5-6（a ）（b ）分别为10MHz 和25MHz 的晶体振荡器。试画出交流等效电路，说明晶体在电路中的作用，并计算反馈系数。 答：题图5-6的交流等效电路分别如解题图5-17（a ）、（b ）所示，图5-17（a ）中晶体等效为电感，反馈系数，5.0300150 == F 图5-17（b ）中晶体等效为短路元件，反馈系数 16.027043 ==F 。 7-1判断下面所述的正误 1. 串联型石英晶体振荡电路中，石英晶体相当于一个电感而起作用。（） 2. 电感三点式振荡器的输出波形比电容三点式振荡器的输出波形好。（） 3. 反馈式振荡器只要满足振幅条件就可以振荡。 （） 4. 串联型石英晶体振荡电路中，石英晶体相当于一个电感而起作用。（） 5. 放大器必须同时满足相位平衡条件和振幅条件才能产生自激振荡。（） 6. 正弦振荡器必须输入正弦信号。 （） 7. LC振荡器是靠负反馈来稳定振幅的。（） 8. 正弦波振荡器中如果没有选频网络，就不能引起自激振荡。（） 9. 反馈式正弦波振荡器是正反馈一个重要应用。 （） — 10. LC正弦波振荡器的振荡频率由反馈网络决定。 （） 11. 振荡器与放大器的主要区别之一是：放大器的输出信号与输入信号频率相同， 而振荡器一般不需要输入信号。 （） 12. 若某电路满足相位条件（正反馈），则一定能产生正弦波振荡。（） 13. 正弦波振荡器输出波形的振幅随着反馈系数F的增加而减小。（）7-2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。 7-3电路如题7-3图所示，试求解：(1)R W的下限值；(2)振荡频率的调节范围。 ^ 题7-3图 解：(1) 根据起振条件 ''2,2f W W R R R R k +>>Ω 故R w 的下限值为2k Ω。 (2) 振荡频率的最大值和最小值分别为 0max 11 1.62f kHz R C π= ≈， 0min 1211452()f Hz R R C π=≈+ 7-4 在题7-4图所示电路中，已知R 1=10k Ω，R 2=20k Ω，C = μF ，集成运放的最大输出电压幅 值为±12V ，二极管的动态电阻可忽略不计。(1)求出电路的振荡周期；(2)画出u O 和u C 的波形。 题7-6图 解7-6图 解：(1)振荡周期： 12()ln 3 3.3ms T R R C ≈+≈ (2)脉冲宽度：11ln 3 1.1T R C mS ≈≈ ) ∴u O 和u C 的波形如解7-6图所示。 7-5 试判断如图所示各RC 振荡电路中，哪些可能振荡，哪些不能振荡，并改正错误。图中， C B 、C C 、C E 、C S 对交流呈短路。 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 01A F > 相位起振条件 2A F n ??π+=（n=0,1,…） (2) 平衡条件： 振幅平衡条件 AF=1 相位平衡条件 2A F n ??π+=（n=0,1,…） （3） 平衡的稳定条件： 振幅平衡的稳定条件 0A U ?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2A F n ??π+=（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 ??/ω?<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。0A 是由放大器的参数决定，除于工作点eQ I 第五章振荡电路 在一个电子线路中，不加输入信号就有信号输出的现象，称为自激振荡，实现振荡的电路称为振荡器。常见的振荡器有两类：一类是正弦波振荡器，另一类是非正弦波振荡器。 §5-1RC正弦波振荡器 一、自激振荡的基本原理 正反馈放大器有可能形成振荡。但满足什么条件时，才能使正反馈放大器成为一个自激振荡器呢？ 1.自激振荡的基本条件 a.自激振荡器的原理框图如 图5-1所示。 (1)自激振荡器分为两个部分：一是基本放大器， 其放大倍数为A u;二是正反馈电路，反馈系数为F。 (2)信号的传输：设基本放大器的输入端有一初始 输入信号u i→基本放大器→u o= A u〃u i→正反馈电路→u f＝ F〃u o→基本放大器，如此循环。 显然，在将输入信号拿掉的情况下，电路能维持有信号输出的条件是：u f ≥u i。 b.产生自激振荡，必须具备的两个基本条件： (1)相位条件：反馈信号u f与输入信号u i同相位，即u f与u i 的相位差应为?＝2nπ(n＝0,1,2,3…) (2)幅度条件：反馈信号u f应大于或等于输入信号u i ，即 FA u≥1 （u o＝A u〃u i ，u f＝F〃u o＝F A u〃u i） 只有满足了以上两个基本条件，电路才能产生自激振荡。 2.正弦波振荡器的基本组成 （如果有多个频率的信号满足产生振荡的条件，那么输出端获得的振荡信号将不是单一频率的正弦波，而是一个由多种频率信号合成的非正弦波。如果有选频电路，并且选频电路只让某一频率的信号满足产生振荡的两个基本条件，那么得到的振荡信号就会是单一频率的正弦波信号。） b.从原理上讲，一个自激正弦波振荡器必须由三个部分组成：基本放大器、正反馈电路和选频电路。 （选频电路可以由R、C元件组成，也可以由L、C元件组成，还可以由石英晶体组成。在实际的振荡电路中，选频电路可以作为一个独立的部分，但多数情况下是包含在反馈电路中或基本放大器之中。） 3.振荡的建立和稳定 a.提出问题：振荡器的最初的输入电压从何而来？ b.自激振荡的建立： (1)因为振荡电路是一个闭合的正反馈系统，因此电路中任何地方微小的电扰动（如接通直流电源等），最终都会传送到基本放大器的输入端，而成为最初的输入电压。 (2)不规则的电扰动中包含了丰富的频率成分，选频电路从中选出满足振荡条件的某一频率信号，使其在振荡电路中经过放大－正反馈－再放大－再正反馈的循环过程，振荡将迅速增大，这样自激振荡便建立起来了。 c.振荡的稳定：上述振荡信号不会无止境地增长下去，最后会达到一个相对稳定的幅度，而获得一个等幅振荡。（因为随着振荡的增长， 必将导致晶体三极管进入非线性工作状态，使放大器的放大倍数明显下降，再加上信号在线路中的损耗，因此信号的幅度有减小的趋势，最后信号会达到一个相对稳定的幅度。） 二、RC串并联选频电路 1. RC串并联选频电路的构成及特性 a.电路的构成如图5-2(a)所示。 b.当输入电压u i的频率很低时，输出 第三章正弦波振荡器自测题 一、填空题 1.振荡器是一个能自动地将________能量转换为具有一定波形的________能量的转换电 路。 2.振荡器利用________反馈实现自激振荡，其振荡平衡条件为________。 3.正弦波振荡器的振荡频率由________条件所决定。 4.LC三端式振荡器相位判据（组成法则）为：与晶体管发射极（场效应管源极）相连接 的两个电抗性质必须________，与晶体管基极或集电极（场效应管栅极或漏极）相连接的两个电抗性质必须________；而LC互感耦合振荡器相位判据是：互感耦合必须实现________反馈。 5.振荡器的起振条件为________，平衡条件为________，稳定条件为________。 6.振荡器在起振时工作状态在________类，平衡时工作状态过渡到________类甚至 ________类，因而振荡管从________区过渡到________区，以达到自动调节幅度的作用，为了达到此目的，通常振荡器的偏置电路采用________电路。 7.正弦波振荡器的振荡频率由________条件所决定；选频网络应具有________斜率的相频 特性，________谐振回路正好具有这样的特性。 8.在并联型晶体振荡器中，晶体起________的作用，而串联型晶体振荡器中，晶体起 ________的作用。 9.Clapp振荡器是一个改进型________电路，特点是在L支路中串联一个数值较________ 的电容，从而减少晶体管输入和输出回路极间电容的影响；Siler振荡器是改进型的Clapp 振荡器电路，特点是在L支路________容量可变的小电容，从而使振荡频率范围________。 10.电容反馈振荡器与电感反馈振荡器比较，主要优点是________，而电感反馈振荡器的主 要优点是________。 11.石英晶体振荡器之所以能获得很高的频率稳定度，主要原因是其Q值________，且外 电路的接入系数________。 12.压控振荡器的主要性能指标为________和________。最常用的压控电抗元件是 ________。 13.频率覆盖系数是指在一定波段范围内工作的振荡器的________和________之比。 二、单项选择题 1.要产生一个稳定的正弦波，则必须满足________。 （1）起振条件（2）平衡条件 （3）稳定条件（4）以上三个条件都必须满足 2.电感反馈振荡器的主要特点是________。 （1）频率稳定度高（2）输出波形好，但难起振 （3）输出波形差，但易起振（4）输出波形好，也易起振 题目编号:14578 知识点:17正弦波振荡器题型:单项选择题难度:中 振荡器之所以能获得单一频率的正弦波输出电压，是依靠了振荡器中的( )。 A. 选频环节 B.正反馈环节 C. 基本放大电路环节 【答案】A ========================================================== ============ 题目编号:14579 知识点:17正弦波振荡器题型:单项选择题难度:中 自激正弦振荡器是用来产生一定频率和幅度的正弦信号的装置，此装置之所以能输出信号是因为（）。 A. 有外加输入信号 B. 满足了自激振荡条件 C. 先施加输入信号激励振荡起来，然后去掉输入信号 【答案】B ========================================================== ============ 题目编号:14580 知识点:17正弦波振荡器题型:单项选择题难度:中 一个振荡器要能够产生正弦波振荡，电路的组成必须包含（)。 A. 放大电路，负反馈电路 B. 负反馈电路、选频电路 C. 放大电路、正反馈电路、选频电路 【答案】C ========================================================== ============ 题目编号:14581 知识点:17正弦波振荡器题型:单项选择题难度:中 振荡电路的幅度特性和反馈特性如图所示，通常振荡幅度应稳定在（）。 A. O 点 B. A 点 C. B 点 D.C 点 U om fm 【答案】C ====================================================================== 题目编号:14582 知识点:17正弦波振荡器 题型:单项选择题 难度:中 反 馈 放 大 器 的 方 框 图 如 图 所 示，当 &U i = 0 时，要 使 放 大 器 维 持 等 幅 振 荡，其 幅 度 条 件 是（ ）。 A. 反 馈 电 压 U f 要 大 于 所 需 的 输 入 电 压 U be B. 反 馈 电 压 U f 要 等 于 所 需 的 输 入 电 压 U be C. 反 馈 电 压 U f 要 小 于 所 需 的 输 入 电 压 U be 【答案】B ====================================================================== 题目编号:14583 知识点:17正弦波振荡器 题型:单项选择题 难度:中 一 个 正 弦 波 振 荡 器 的 开 环 电 压 放 大 倍 数 为 A u ，反 馈 系 数 为 F ，该 振 荡 器 要 能 自 行 建 立 振 荡，其 幅 值 条 件 必 须 满 足 （ ）。 A. ||A F u =1 B. ||A F u <1 C. | |A F u >1 【答案】C ====================================================================== 题目编号:14584 知识点:17正弦波振荡器 题型:单项选择题 难度:中 一 个 正 弦 波 振 荡 器 的 开 环 电 压 放 大 倍 数 为 A u ，反 馈 系 数 为 F ，能 够 稳 定 振 荡 的 幅 值 条 件 是 （ ）。 A. ||A F u >1 B. ||A F u <1 C. ||A F u =1 【答案】C ====================================================================== 题目编号:14585 知识点:17正弦波振荡器 题型:单项选择题 难度:中 反 馈 放 大 器 的 方 框 图 如 图 所 示，要 使 放 大 器 产 生 自 激 振 荡，其 相 位 条 件 是（ ）。 A. 反 馈 电 压 f U 与 电 压 be U 之 间 的 相 位 差 为 90? 第六章综合训练 一、填空题 1.正弦波振荡器，不需要外来信号，可直接将直流电路换成具有一定频率和一定幅度的电能，产生正弦波信号。 2.自激振荡电路主要由放大器和网络组成。 3.LC振荡器是由和组成的选频振荡电路，它能产生频率一定的 信号，它分为耦合式振荡器和振荡器两大类。 4.振荡器分为高频振荡器和低频振荡器。LC振荡器在应用时，当作振荡器；RC振荡器在应用时，当作振荡器。 5.外界空间电磁场的干扰也是放大器产生自激的原因之一，通常采用措施减小这种干扰。 6.晶体管振荡器是一种无需外界信号激励便能产生振荡信号输出的放大器，它的输入信号来自。 7.根据选频网络和反馈电路结构的不同，LC正弦波振荡器的三种基本形式为、和。 8.所谓振荡器的振幅平衡条件，指的是输出端反馈到输入端的电压幅度，必须或输入电压幅度。 9.调谐放大器是利用LC回路的谐振实现选频。当输入信号频率与LC回路固有频率时，LC回路阻抗最大，此时放大器的增益。 10.调谐放大器按LC回路划分和调谐放大器，其中较好兼顾通频带和选择性。 11.双回路调谐放大器有耦合和耦合两种，它主要用于对通频带和选择性要求的场合。双回路调谐放大器的谐振曲线形状主要取决于两个回路的耦合程度，当耦合较弱称为，谐振曲线呈单峰；耦合较强时，称为，谐振曲线呈双峰；谐振曲线接近矩形的耦合称为。 12.自激振荡的两个条件是和。 13.三点式振荡器有三点式和三点式，它们的共同点都是从LC振荡回路中引出三个端点和三极管的相连。 14.石英晶体振荡器是一种很高，并且十分稳定的谐振电路。它有两种谐振频率，一个称作，用字母F S表示，另一个称作，用字母F P表示。 15.石英晶体振荡电路的形式多样，但基本电路只有晶体振荡电路和晶体振荡电路两大类。前者晶体作为一个来组成振荡电路，后者利用石英晶体的 特性来组成振荡电路。 二、判断题 1.正弦波振荡器中如没有选频网络，就不能引起自激振荡。（） 2.在多级放大器中，级间常常接有去耦滤波电路，用以防止电源内阻的耦合作用引起的自激振荡。（） 3.放大器具有正反馈特性时，电路必然产生自激振荡。（） 4.任何“电扰动”，如接通直流电源、电源电压波动、电路参数变化等，都能供给振荡器作为自激的初始信号。（） 5.外界电磁场及交流电网中的交流信号不会影响放大器的确正常工作。（） 6.在具有选频回路的正弦波振荡中，即使正反馈极强，也能产生单一频率的振荡。（） 7.稳定振荡器中的晶体三极管静态工作点，有得提高频率稳定度。（） 8.振荡器的负载变动将影响振荡频率稳定性。（） 目录 第一章设计任务 (8) 一. 设计目的 (8) 二. 设计要求和步骤 (8) 三.方案设计及选择 (8) 1.振荡器的选择 (8) 2.信号输出波形的仿真选择 (8) 第二章单元电路设计与参数计算 (9) 一. LC三点式振荡组成原理图 (10) 二．起振条件 (12) 三．频率稳定度 (13) 四. LC振荡模块设计 (14) 第三章总原理图及元器件清单 (15) 一．总原理图 (15) 二. 元件清单 (17) 第四章调试步骤 (18) 一. 按设计电路安装元器件 (19) 二. 测试点选择 (20) 三. 调试 (20) 四. 实验结果与分析 (20) 五. 频率稳定度 (20) 第五章供参考选择的元器件 (21) 第六章设计心得和体会 (22) 第七章参考文献 (23) 第一章设计任务 一设计目的 (1). 熟悉LC正弦波振荡器的工作原理，以及示波器的原理及用法。 （2）.掌握LC正弦波振荡器的基本设计方法。 (3). 理解LC正弦波振荡回路并掌握LC振荡器的设计，装载，调试，及其主 要性能参数的测试方法和如何选择电路的测试点。 (4). 了解外界因素、元件参数对振荡器工作稳定性及频率稳定度的影响情，以便提高振荡器的性能。 二设计要求和步骤 (1). 设计一个LC正弦波频振荡器。 (2). 利用三端式振荡器原理产生正弦波信号，采用的具体电路不限。要求给出所选电路的优点和缺点并通过测量值进行证明。也可以进行不同三端式振荡器的性能比较。 (3).了解电路分布参数的影响及如何正确选择电路的静态工作点。 （4）.电路的基本原理，LC正弦波振荡器是各种接收机和发射机中一种常见的电路，常用作载波振荡、本振混频振荡等。其典型形式为“三点式”振荡电路，其电路简单、频率稳定度高，它的工作原理是在正反馈的基础上，将直流电源提供的能量变成正弦交流输出。 （5）选择所需的方案，画出有关的电路原理图。 三方案设计与选择 1.振荡器的选择 LC振荡器的电路种类比较多，根据不同的反馈方式，又可分为互感反馈振荡器，电感反馈三点式振荡器，电容反馈三点式振荡器，其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。 所以选择电容反馈三点式振荡器是不容置疑的，而电容反馈三点式振荡器又分为考毕兹振荡器，克拉波振荡器，西勒振荡器。 正弦波振荡器——典型例题分析 一、选择题（将一个正确选项前的字母填在括号内） 1．在自激振荡电路中，下列哪种说法是正确的（C）A．LC振荡器、RC振荡器一定产生正弦波B．石英晶体振荡器不能产生正弦波C．电感三点式振荡器产生的正弦波失真较大D．电容三点式振荡器的振荡频率做不高2．正弦振荡器中选频网络的作用是（A）A．产生单一频率的正弦波 B．提高输出信号的振幅 C．保证电路起振3．在高频放大器中，多用调谐回路作为负载，其作用不包括（D ）A．选出有用频率B．滤除谐波成分C．阻抗匹配D．产生新的频率成分4．正弦波振荡器中正反馈网络的作用是（A）A．保证产生自激振荡的相位条件 B．提高放大器的放大倍数，使输出信号足够大 C．产生单一频率的正弦波 5．电容三点式LC正弦波振荡器与电感三点式LC正弦波振荡器比较，优点是（B）A．电路组成简单 B．输出波形好 C．容易调节振荡频率 D．频率稳定度高6．如图所示电路，以下说法正确的是（C） A．该电路由于放大器不能正常工作，不能产生正 弦波振荡 B．该电路由于无选频网络，不能产生正弦波振荡 C．该电路由于不满足相位平衡条件，不能产生正弦 波振荡 D．该电路满足相位平衡条件，可能产生正弦波振 荡 7．在波形上它的包络与调制信号形状完全相同的是（ A ）A．AM B．DSB C．SSB D．VSB 8．改进型电容三点式振荡器的主要优点是（C）A．容易起振B．振幅稳定C．频率稳定度较高D．减小谐波分量9．如图所示电路，以下说法正确的是（C） E．该电路可以产生正弦波振荡 F．该电路不能产生正弦波振荡，原因在于振幅平衡条 件不能满足； G．该电路不能产生正弦波振荡，原因在于相位平衡条 件不能满足； H．该电路不能产生正弦波振荡，原因在于振幅平衡、 相位平衡条件均不能满足； 10．如图所示为示波器测量正弦波波形参数的画面，若“TIME/DIV”的指示值是5μs，则 习题 一、填空题 1、 正弦波振荡器一般是由 基本放大电路 、 反馈网络 和 选频网络 所组成，但为了保证振荡器幅值稳定且波形较好，常常还需要 稳幅 环节。 2、正弦波振荡电路产生自激振荡的相位平衡条件是 2A F n ??π+=；幅度平 1=。 3、正弦波振荡电路起振的相位平衡条件是 2A F n ??π+=；幅度平衡条件是 1AF >。 4、产生低频正弦波一般选用 RC 振荡器；产生高频正弦波一般选用 振荡器；产生频率稳定性很高的正弦波可选用 LC 振荡器。 二、选择题 1、正弦波振荡电路的输出信号最初是由 B 中而来的。(A 、基本放大电路 B 、干扰或噪声信号 C 、选频网络 2、正弦波振荡电路的振荡频率由 C 而定。（A 、基本放大电路 B 、反馈网络 C 、选频网络 3、 RC 正弦振荡电路中，设理想运放，f R 和1R 阻值适当，100R k =Ω，0.01C uF =则其振荡频率约 为（B ）。 A.15.9Hz B.159Hz C.999Hz D.99.9Hz 三、分析与计算题 1、正弦波振荡器由哪几部分组成?它与放大器相比有何本质区别? 答：正弦波振荡器一般由基本放大器电路、反馈网络、选频网络所组成。多了选频网络，采用的是正反馈网络，可以产生所需要频率的正弦波振荡器。 2、振荡器的起振条件是什么?为什么在有了初始信号以后才能起振?如何获得初始信号? 答：振荡器的起振条件1AF >。有了初始信号，才有输出信号，通过正反馈网络产生自激正荡。初时信号不是外加的激励信号，而是电路中自带的干扰和噪声 信号。 3、用相位平衡条件判断如图7.1所示电路是否能产生正弦波振荡，并说明理由。 题图7.1 解：(a)能产生正弦波振荡，电感式LC 振荡电路，满足相位平衡条件。 (b) 能产生正弦波振荡，电容式LC 振荡电路，满足相位平衡条件。 4、变压器反馈式振荡电路如图7.2所示。已知电路总电感L=10mH ，C=0 .01 (1)在图中变压器的二次绕组上标明同名端，使反馈信号的相移满足电路振荡的相位条件。 (2)试估算电路的振荡频率f 0。 题图 7.2 题图7.3 解：（1）如图所示2是同名端。 （2）4 0 1.5910f Hz = = =?第6章 调谐放大器和正弦波振荡器
第三章 正弦波振荡器习题解答
第三章正弦波振荡器习题剖析
高频电子线路杨霓清答案第三章正弦波振荡器汇总
第六章波形产生与变换电路
第5章 正弦波振荡器习题参考答案
第7章波形发生电路习题及习题解答
(完整版)高频电子线路杨霓清答案第三章-正弦波振荡器
第五章 振荡电路 (54)
第三章 正弦波振荡器自测题
正弦波振荡器试题及答案解析
第六章 综合训练
正弦波振荡器解析
第3章 正弦波振荡器
模拟电子技术基础(国防科技大学出版社)第五章习题答案(大题)
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