高频电子线路第4章习题答案
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《高频电子线路》习题解答周选昌二○○六年九月第一章:选频网络与阻抗变换1-1电容器等效电路和电感线圈等效电路如图P1-1,已知电感线圈L=585uH ,其品质因数1000=Q ,电容器C=200PF ,Ω=M R C 30,将二者串联组成串联谐振电路,要求谐振频率为KHz f 4650=,试求:串联谐振回路的总电感L 0和总电容C 0 串联谐振回路的总谐振电阻r 0 串联谐振回路的品质因数Q e解: 在L 与L r 组成的支路中有: Ω===1.172000Q Lf Q r L πρ将C R 与C 组成的并联支路转换为C r 与C C 的串联支路后的等效电路如图所示。
则有:17530200====C C CC CR f C R R Q πωρ,利用串并互换原则有Ω=≈+=098.011122C CC C C R Q R Q r C C CC X X Q X C ≈+=2111 即pF C C C 200=≈则串联谐振回路的总电感H L L μ5850==,总电容pF C C C 2000==。
串联谐振回路的总谐振电阻Ω=+=+=198.17098.01.170C L r r r 串联谐振回路的品质因数43.992000===r Lf r Q e πρ1-2 现有一电感线圈L=200μH ,1000=Q 。
将其与一可变电容器C 串联后,接于Us=10mV ,f =794KHz 的信号源上。
调节可变电容器C 使回路谐振时,试求:(1)谐振时C 0及谐振电阻r 0。
(2)回路的谐振电流I 0。
(3)电容器C 两端电压Uc 。
LAB图P1-1LABV解:根据题意画出其电路如图所示。
Ω===102000Q Lf Q r L πρpF LC C LC2001120===∴=ωω 。
谐振时回路电流mA r V I LS10==电容两端的电压V V Q Cr V X I U S L S C C 1100==⋅==ω。
4-3 为了满足电路起振的相位条件,给图题4.3中互感耦合线圈标注正确的同名端。
(a)(b)(d)图题4.3解:(a)(b)(d)图题4.3中互感的同名端标注4-5 图题4.5为有L1与C1、L2与C2、L3与C3三回路的振荡器的等效电路,设有以下六种情况:(1)112233L C L C L C>>;(2)112233L C L C L C<<;(3)113322L C L C L C>>;(4)113322L C L C L C<<;(5)221133L C L C L C>>;(6)221133L C L C L C<<。
试分析上述六种情况是否可能振荡,振荡频率f0与三个回路谐振频率有何关系?1图题4.5解:设123ωωω==(1)123ωωω<<,有可能,回路1和回路2呈容性,回路3 呈感性,1203f f f f<<<。
(2)123ωωω>>,有可能,回路1和回路2呈感性,回路3 呈容性,1203f f f f>>>。
(3)132ωωω<<,不可能。
(4)132ωωω>>,不可能。
(5)213ωωω<<,有可能,回路1和回路2呈容性,回路3 呈感性,2103f f f f<<<。
(6)213ωωω>>,有可能,回路1和回路2呈感性,回路3 呈容性,2103f f f f>>>。
4-8 如图题4.8所示的LC振荡器中,若电感L = 2μH,要使振荡频率为48 MHz,试求C4的值。
图题4.8EE解:等效电路如下图所示。
L图题4.8等效电路444123112.53 (pF)1111116.2305C C C C C C C ∑=+=+≈+++++,12222126c 115.5010(F)4 3.144810210C L ω-∑-==≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯,4 2.53 2.97 (pF)C C ∑≈-≈。
第一章测试1.光纤通信属于无线通信。
A:错B:对答案:A2.移动通信属于无线通信。
A:错B:对答案:B3.模拟调制有 ASK 、FSK 和 PSK 三种基本形式。
A:对B:错答案:B4.GMSK 属于数字调制。
A:错B:对答案:B5.已调信号通常是以调制信号频率为中心的具有一定频带宽度的信号,处理已调信号的电路必须是一个带通电路。
A:对B:错答案:A6.无线电波传播方式大体可分为三种:沿地面传播(称为地波)、沿空间直线传播、依靠电离层传播(称为天波)。
A:对B:错答案:A第二章测试1.单调谐放大器中,并联谐振回路作为负载时,常采用抽头接人,其目的是()。
A:减小晶体管及负载对回路的影响B: 展宽频带C: 提高工作频率D:减小矩形系数答案:A2.同步调谐放大器中单凋谐放大器级数增加时,其()。
A:矩形系数减小、通频带变窄B:谐振增益增大、通频带变宽C:选择性改善、通频带变宽D:矩形系数增大、稳定性下降答案:A3.多级放大器的总噪声系数()。
A:总小于1B:等于各级噪声系数之和C:决定于末级噪声系数D:决定于前级噪声系数答案:D4.谐振回路中,电容量增大时,谐振频率下降,品质因数将增大。
A:对B:错答案:B5.单谐振回路的Q值越大,谐振曲线越尖锐,则其通频带越窄,矩形系数越小A:错B:对答案:A6.选择性是指放大器从各种不同频率信号中,选出有用信号、抑制干扰信号的能力。
A:错B:对答案:B7.由于晶体管存在寄生电容 CUY,在高频吋形成内反馈,从而影响到调谐放大器工作的稳定性。
A:对B:错答案:A8.放大器的噪声系数定义为放大器输人端信噪比与输出端信噪比之比值,其值越大越好。
A:错B:对答案:A第三章测试1.高频功率放大器主要采用()功率放大器。
A:甲乙类B:丙类C:甲类D:乙类答案:B2.谐振功率放大器工作在丙类的目的是为了提高放大器的。
()A:输出功率B:效率C:工作频率D:增益答案:B3.丙类谐振功放中,晶体管集电极采用LC谐振回路作负载的作用。
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601260.87710Hz 0.877MHz 2π2π3301010010f LC--===⨯=⨯⨯⨯(b) 同名端标于二次侧线的圈下端606120.77710Hz 0.777MHz 2π1401030010f --==⨯=⨯⨯⨯(c) 同名端标于二次侧线圈的下端606120.47610Hz 0.476MHz 2π5601020010f --==⨯=⨯⨯⨯4.2 变压器耦合LC 振荡电路如图P4.2所示,已知360pF C =,280μH L =、50Q =、20μH M =,晶体管的fe 0ϕ=、5oe 210S G -=⨯,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P4.2(s)所示。
略去晶体管的寄生电容,振荡频率等于0612Hz =0.5MHz 2π2π2801036010f LC--==⨯⨯⨯略去放大电路输入导纳的影响,谐振回路的等效电导为5661121042.7μS 502π0.51028010e oe oe o G G G G S S Q Lρω--=+=+=⨯+=⨯⨯⨯⨯⨯由于三极管的静态工作点电流EQ I 为12100.712330.6mA 3.3k EQV I ⨯⎛⎫-⎪+⎝⎭==Ω所以,三极管的正向传输导纳等于/0.6/260.023S fe m EQ T Y g I U mA mV ≈===因此,放大器的谐振电压增益为o muo eiU g A G U -==而反馈系数为f oU j M M F j L LU ωω-=≈=-这样可求得振荡电路环路增益值为60.023203842.710280meg M T A F G L -====⨯ 由于T >1,故该振荡电路满足振幅起振条件。
高频电子线路(胡宴如 耿苏燕 主编)习题解答目 录第2章 小信号选频放大器 1 第3章 谐振功率放大器 4 第4章 正弦波振荡器10 第5章 振幅调制、振幅解调与混频电路 22 第6章 角度调制与解调电路 38 第7章 反馈控制电路49第2章 小信号选频放大器2.1 已知并联谐振回路的1μH,20pF,100,L C Q ===求该并联回路的谐振频率0f 、谐振电阻p R 及通频带0.7BW 。
[解] 90-6120.035610Hz 35.6MHz 2π2π102010f LCH F-===⨯=⨯⨯6312640.71010022.4k 22.361022.36k 201035.610Hz35.610Hz 356kH z100p HR Q Ff BW Q ρρ--===Ω=⨯Ω=Ω⨯⨯===⨯=2.2 并联谐振回路如图P2.2所示,已知:300pF,390μH,100,C L Q ===信号源内阻s 100k ,R =Ω负载电阻L 200k ,R =Ω求该回路的谐振频率、谐振电阻、通频带。
[解] 0465kHz 2π2π390μH 300PFf LC≈==⨯0.70390μH100114k Ω300PF////100k Ω//114.k Ω//200k Ω=42k Ω42k Ω371.14k Ω390μH/300 PF/465kHz/37=12.6kHzp e s p Lee e R Q R R R R R Q BWf Q ρρ===========2.3 已知并联谐振回路的00.710MHz,C=50pF,150kHz,f BW ==求回路的L 和Q 以及600kHz f ∆=时电压衰减倍数。
如将通频带加宽为300 kHz ,应在回路两端并接一个多大的电阻?[解] 6262120115105μH (2π)(2π1010)5010L H f C --===⨯=⨯⨯⨯⨯ 6030.7101066.715010f Q BW ⨯===⨯2236022*********.78.11010p oU f Q f U ••⎛⎫⎛⎫∆⨯⨯=+=+= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ 当0.7300kHz BW =时6030.746120101033.33001033.31.061010.6k 2π2π10105010e e e ef Q BW Q R Q f C ρ-⨯===⨯====⨯Ω=Ω⨯⨯⨯⨯g而471266.7 2.131021.2k 2π105010p R Q ρ-===⨯Ω=Ω⨯⨯⨯g由于,p e pRR R R R =+所以可得10.6k 21.2k 21.2k 21.2k 10.6k e p p eR R R R R Ω⨯Ω===Ω-Ω-Ω2.4 并联回路如图P2.4所示,已知:360pF,C =1280μH,L ==100,Q 250μH,L =12=/10,n N N =L 1k R =Ω。
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601260.87710Hz 0.877MHz 2π2π3301010010f LC--===⨯=⨯⨯⨯(b) 同名端标于二次侧线的圈下端606120.77710Hz 0.777MHz 2π1401030010f --==⨯=⨯⨯⨯(c) 同名端标于二次侧线圈的下端606120.47610Hz 0.476MHz 2π5601020010f --==⨯=⨯⨯⨯变压器耦合LC 振荡电路如图所示,已知360pF C =,280μH L =、50Q =、20μH M =,晶体管的fe 0ϕ=、5oe 210S G -=⨯,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0612Hz =0.5MHz 2π2π2801036010f LC--==⨯⨯⨯略去放大电路输入导纳的影响,谐振回路的等效电导为5661121042.7μS 502π0.51028010e oe oe o G G G G S S Q Lρω--=+=+=⨯+=⨯⨯⨯⨯⨯由于三极管的静态工作点电流EQ I 为12100.712330.6mA 3.3k EQV I ⨯⎛⎫-⎪+⎝⎭==Ω所以,三极管的正向传输导纳等于/0.6/260.023S fe m EQ T Y g I U mA mV ≈===因此,放大器的谐振电压增益为o muo eiU g A G U -==而反馈系数为f oU j M M F j L LU ωω-=≈=-这样可求得振荡电路环路增益值为60.023203842.710280meg M T A F G L -====⨯ 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f L 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。
(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CC V 通过L 直接加到发射极。
只要将1C 和L 位置互换即行,如图(s)(b)所示。
根据振荡的相位平衡条件,判断图所示电路能否产生振荡在能产生振荡的电路中,求出振荡频率的大小。
[解] (a) 能;601260.1910Hz 0.19MHz 47002π10300102f --==⨯=⨯⨯⨯(b) 不能; (c)能;601260.42410Hz 0.424MHz 2π47010(100200)10f --==⨯=⨯⨯+⨯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B C 、E C 、C C 为耦合电容或旁路电容,C L 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)112233L C L C L C >>;(2) 112233L C L C L C <<;(3) 112233L C L C L C =>;(4) 112233L C L C L C <=。
试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010203112233,,2π2π2πf f f L C L C L C ===(1) 112233L C L C L C >>,即010203f f f << 当01f f <时,1X 、2X 、3X 均呈感性,不能振荡;当0102f f f <<时,1X 呈容性,2X 、3X 呈感性,不能振荡; 当0203f f f <<时,1X 、2X 呈容性,3X 呈感性,构成电容三点式振荡电路。
(2) 112233L C L C L C <<,即010203f f f >> 当03f f <时,1X 、2X 、3X 呈感性,不能振荡;当0302f f f <<时,3X 呈容性,1X 、2X 呈感性,构成电感三点式振荡电路; 当0201f f f <<时,2X 、3X 呈容性,1X 呈感性,不能振荡; 当01f f >时,1X 、2X 、3X 均呈容性,不能振荡。
(3) 112233L C L C L C =>即010203f f f =<当0102()f f f <时,1X 、2X 、3X 均呈感性,不能振荡;当010203()f f f f <<时,1X 、2X 呈容性,3X 呈感性,构成电容三点式振荡电路; 当03f f >时,1X 、2X 、3X 均呈容性,不振荡。
(4) 112233L C L C L C <=即010203f f f >=0203()f f f <时,1X 、2X 、3X 均呈感性;020301()f f f f <<时,2X 、3X 呈容性,1X 呈感性;01f f >时,1X 、2X 、3X 均呈容性,故此种情况下,电路不可能产生振荡。
电容三点式振荡器如图所示,已知LC 谐振回路的空载品质因数60Q =,晶体管的输出电导5oe 2.510S G -=⨯,输入电导3ie 0.210S G -=⨯,试求该振荡器的振荡频率0f ,并验证CQ 0.4mA I =时,电路能否起振[解] (1)求振荡频率0f ,由于12123001000pF=231pF 3001000C C C C C ⨯==++所以0612Hz=1MHz 2π2π1101023110f LC--==⨯⨯⨯(2) 求振幅起振条件66122261222261332120.4/26S=0.0154S 262410S/6011010/231103001000241040.6μS10001300120010//10001210//3610m CQ p p p ieie B B g I G S Q L C C C G G S C C G G C R R -----=====⨯⨯⨯⎛⎫++⎛⎫'==⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫'=+=⨯+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭()33162S 28μS 1/1/210S 0.510S 500μS(40.62850025)μS 594μS 0.01543007.81594101000c c e p ie c oe meG R G G G G G g C T G C --===⨯=⨯=''=+++=+++====>⨯ 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。
61211Hz=2.25MHz2π2π501010010fLC--≈=⨯⨯⨯(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。
061213.3pF=4.86pF1112.28.215Hz=9.6MHz2π2π5710 4.8610CfLC--⎛⎫⎪=+⎪⎪++⎪⎝⎭==⨯⨯⨯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。
606121125pF=30.83pF11115105510Hz=12.82MHz2π51030.8310Cf--⎛⎫⎪=++⎪⎪++⎪⎝⎭=⨯⨯⨯⨯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。
(b) 交流通路如图(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。
采用电容分压器输出,可减小负载的影响。
6061211pF=38.625pF1111120020051100 5.110Hz=9.06MHz2π81038.62510C f --⎛⎫ ⎪=+ ⎪ ⎪+++ ⎪⎝⎭=⨯⨯⨯⨯ 若石英晶片的参数为:q 4H L =,3q 6.310pF C -=⨯,o 2pF C =,q 100r =Ω,试求(1)串联谐振频率sf ;(2)并联谐振频率pf 与sf 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[解] (1) 63121.00310Hz=1.003MHz 2π2π4 6.31010s q qf L C --===⨯⨯⨯⨯(2)3126120 6.310101111 1.00310210q p s s C f f f C ---⎫⎫⨯⨯⎪-=+=+⨯⨯⎪⎪⎪⨯⎭⎭31.5810Hz=1.58kHz =⨯(3) 652π2π 1.0031042.5210100qs qqqL f L Q r r ω⨯⨯⨯====⨯202200003126312126.310104631063M (2 6.310)10210100q q q qp q qqqL L C C L C C R C Cr C r C C C r -----⎛⎫===⎪+⎝⎭⨯⨯⨯==⨯Ω=Ω+⨯⨯⨯⨯⨯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,11L C 和22L C 呈容性。
所以201f f f >>。
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。
图所示为三次泛音晶体振荡器,输出频率为5 MHz,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V输出2[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。
V构成射极输出器,作为振荡器的缓冲级,用以2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。