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第3章 正弦波振荡器3.1 为什么振荡电路必须满足起振条件、平衡条件和稳定条件？试从振荡的物理过程来说明这三个条件的含义。
答：（1）在刚接通电源时，电路中会存在各种电扰动，这些扰动在接通电源瞬间会引起电路电流的突变（如晶体管b i 或c i 突变），这些突变扰动的电流均具有很宽的频谱，由于集电极LC 并联谐振回路的选频作用，其中只有角频率为谐振角频率o ω的分量才能在谐振回路两端产生较大的电压()o o u j ω。
通过反馈后，加到放大器输入端的反馈电压()f o u j ω与原输入电压()i o u j ω同相，并且有更大的振幅，则经过线性放大和正反馈的不断循环，振荡电压振幅会不断增大。
故要使振荡器在接通电源后振荡幅度能从小到大增长的条件是：()()()()f o o i o i o u j T j u j u j ωωωω=>即： ()1o T j ω> ……起振条件 （2）振荡幅度的增长过程不可能无休止地延续下去。
随着振幅的增大，放大器逐渐由放大区进入饱和区截止区，其增益逐渐下降。
当因放大器增益下降而导致环路增益下降至1时，振幅的增长过程将停止，振荡器达到平衡状态，即进入等幅状态。
振荡器进入平衡状态后，直流电源补充的能量刚好抵消整个环路消耗的能量。
故平衡条件为：()1o T j ω=（3）振荡器在工作过程中，不可避免地要受到各种外界因素变化的影响，如电源电压波动、噪声干扰等。
这些会破坏原来的平衡条件。
如果通过放大和反馈的不断循环，振荡器能产生回到原平衡点的趋势，并且在原平衡点附近建立新的平衡状态，则表明原平衡状态是稳定的。
振荡器在其平衡点须具有阻止振幅变化、相位变化的能力，因此：振幅平衡状态的稳定条件是：()0i iAo iU U T U ω=∂<∂;相位平衡状态的稳定条件是：()0oT o ωωϕωω=∂<∂3.2 图题3.2所示的电容反馈振荡电路中，1100pF C =，2300pF C =，50μH L =。
正弦波振荡器分析1．振荡器的振荡特性和相应特性如如下面图，试分析该振荡器的建立过程，并判定A、B两平衡点是否稳定。
解：依据振荡器的平衡稳定条件能够判定出A点是稳定平衡点，B点是不稳定平衡点。
因此，起始输进信号必须大于U iB振荡器才有可能起振。
图9.10 图2．具有自偏效应的相应振荡器如如下面图，从起振到平衡过程u BE波形如如下面图，试画出相应的i C和I c0波形。
解：相应的和波形如如下面图。
图9.12 图3．振荡电路如如下面图，试分析以下现象振荡器工作是否正常：〔1〕图中A点断开，振荡停振，用直流电压表测得V B＝3V，V E＝。
接通A点，振荡器有输出，测得直流电压V B＝，V E＝。
〔2〕振荡器振荡时，用示波器测得B点为余弦波，且E点波形为一余弦脉冲。
解：〔1〕A点断开，图示电路变为小信号谐振放大器，因此，用直流电压表测得V＝3V，V E＝。
当A点接通时，电路振荡，由图所示的振荡器从起振到平衡的过程B中能够瞧出，具有自偏效应的相应振荡器的偏置电压u BEQ，从起振时的大于零，等于零，直到平衡时的小于零〔也能够不小于零，但一定比停振时的u BEQ小〕，因此，测得直流电压V B＝，V E＝是正常的，讲明电路已振荡。
〔2〕是正常的，因为，振荡器振荡时，u be为余弦波，而i c或i e的波形为余弦脉冲，所示E点波形为一余弦脉冲。
4．试咨询仅用一只三用表，如何判定电路是否振荡？解：由上一题分析可知，通过测试三极管的偏置电压u BEQ即可判定电路是否起振。
短路谐振电感，令电路停振，要是三极管的静态偏置电压u BEQ增大，讲明电路差不多振荡，否那么电路未振荡。
5．一相应振荡器，假设将其静态偏置电压移至略小于导通电压处，试指出接通电源后应采取什么措施才能产生正弦波振荡，什么缘故？解：必须在基极加一个起始鼓舞信号，使电路起振，否那么，电路可不能振荡。
6．振荡电路如如下面图，试画出该电路的交流等效电路，标出变压器同名端位置；讲明该电路属于什么类型的振荡电路，有什么优点。
振荡器习题及答案振荡器习题及答案振荡器是电子电路中常见的一种设备，用于产生稳定的信号波形。
在电子学的学习中，振荡器是一个重要的概念，也是一个常见的习题。
本文将介绍一些关于振荡器的习题，并提供相应的答案，希望能够帮助读者更好地理解和应用振荡器的原理。
习题一：简单振荡器电路考虑一个简单的振荡器电路，由一个放大器和一个反馈电路组成。
放大器的增益为A，反馈电路的增益为β。
假设放大器的输入信号为Vin，输出信号为Vout。
请回答以下问题：1. 当输入信号为零时，输出信号会如何变化？2. 当输入信号为正弦波时，输出信号会如何变化？3. 当输入信号为方波时，输出信号会如何变化？答案：1. 当输入信号为零时，输出信号会在一定的延迟后开始出现，并逐渐增大，直到达到稳定状态。
这是因为反馈电路会将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，形成正反馈，从而使输出信号持续增大。
2. 当输入信号为正弦波时，输出信号会在一定的延迟后开始出现，并形成稳定的正弦波形。
这是因为反馈电路会将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，使得输出信号与输入信号同频率，并且幅度逐渐增大，直到达到稳定状态。
3. 当输入信号为方波时，输出信号会出现频率较高的谐波成分，并且幅度逐渐减小，直到达到稳定状态。
这是因为方波信号包含多个频率成分，反馈电路会将这些频率成分放大并输出，但是由于放大器的带宽限制，高频成分的增益较低，因此输出信号的幅度会逐渐减小。
习题二：振荡器的稳定条件考虑一个RC振荡器电路，由一个放大器和一个RC网络组成。
假设放大器的增益为A，RC网络的时间常数为τ。
请回答以下问题：1. 当RC网络的时间常数τ增大时，振荡器的频率会如何变化？2. 当放大器的增益A增大时，振荡器的频率会如何变化？3. 当RC网络的时间常数τ和放大器的增益A同时增大时，振荡器的频率会如何变化？答案：1. 当RC网络的时间常数τ增大时，振荡器的频率会减小。
这是因为时间常数τ决定了RC网络的响应速度，当时间常数增大时，RC网络的响应速度变慢，从而使得振荡器的频率减小。
振荡器（一）填空题1、反馈式振荡器的自激条件是。
2、反馈式振荡器起振条件是、。
3、反馈式振荡器平衡条件是、。
4、反馈式振荡器稳定条件是、。
5、正弦波振荡器由、、组成。
（答案：放大器；反馈网络；选频网络）（二）选择题1、反馈式振荡器振荡频率回路的谐振频率。
A）等于B）约等于C）不等于2、互感反馈式振荡器的优点是。
A）容易起振B）不易起振C）结构复杂D）调节频率不方便3、电容反馈式振荡器优缺点是、。
A）振荡波形好B）振荡波形不好C）振荡频率高D）振荡频率低4、克拉泼振荡器频率稳定度比普通的电容三点式振荡器频率稳定度高的原因。
A）因为振荡回路中接入一个小电容，从而减小晶体管输入、输出电容对振荡回路的影响。
B）电路晶体管与回路处于松耦合。
C）A和B5、设计一个稳定度高的频率可调振荡器，通常采用。
A）晶体振荡器B）变压器耦合振荡器C）西勒振荡器6、有些振荡器接上负载时，会产生停振，这是因为振荡器此时不能满足。
A）振幅平衡条件B）相位平衡条件C）A或B7、要使自激振荡器稳定地工作，则必须满足。
A）起振条件B）平衡条件C）稳定条件D）起振、平衡、稳定条件8、晶体振荡器具有较高的频率稳定度，但它不能直接作为收音机的本地振荡器，原因使晶体振荡。
A）频率稳定度高B）输出频率不可调C）都不是9、在一般广播收音机中常用用作本地振荡器。
A）互感反馈振荡器B）考毕兹电路C）哈特莱振荡器D）西勒振荡器10、振荡器的频率稳定度高。
A）互感反馈B）克拉泼电路C）西勒电路D）石英晶体11、振荡器的振荡频率决定于。
A）取决于振荡回路的参数B）仅取决于晶体管的参数C）外界环境D）网络Y参数，也与晶体管的参数有关12、使用石英振荡器，是利用石英的。
A）绝缘特性B）电容特性C）电感特性D）电导特性（三）问答题1、自激振荡器没有输入信号，它的输出信号从哪里来？2、正弦波振荡器为什么一定要用选频网络？。
第1章 高频小信号谐振放大器给定串联谐振回路的0 1.5MHz f =，0100pF C =，谐振时电阻5R =Ω，试求0Q 和0L 。
又若信号源电压振幅1mV ms U =，求谐振时回路中的电流0I 以及回路上的电感电压振幅Lom U 和电容电压振幅Com U 。
解：（1）串联谐振回路的品质因数为061200112122 1.510100105Q C R ωπ-==≈⨯⨯⨯⨯⨯根据0f =40212221200111.125810(H)113μH (2)100104 1.510L C f ππ--==≈⨯=⨯⨯⨯⨯ （2）谐振时回路中的电流为010.2(mA)5ms U I R === 回路上的电感电压振幅为02121212(mV)Lom ms U Q U ==⨯=回路上的电容电压振幅为02121212(mV)Com ms U Q U =-=-⨯=-在图题所示电路中，信号源频率01MHz f =，信号源电压振幅0.1V ms U =，回路空载Q 值为100，r 是回路损耗电阻。
将1－1端短路，电容C 调至100pF 时回路谐振。
如将1－1端开路后再串接一阻抗x Z （由电阻x R 与电容x C 串联），则回路失谐；C 调至200pF 时重新谐振，这时回路有载Q 值为50。
试求电感L 、未知阻抗x Z 。
图题1.2xZ u解：（1）空载时的电路图如图(a)所示。
(a) 空载时的电路 (b)有载时的电路u u根据0f =42122120112.53310(H)253μH (2)10010410L C f ππ--==≈⨯=⨯⨯⨯ 根据00011L Q C r rωω==有： 6120101115.92()21010010100r C Q ωπ-==≈Ω⨯⨯⨯⨯（2）有载时的电路图如图(b)所示。
空载时，1100pF C C ==时回路谐振，则0f =00100LQ rω==；有载时，2200pF C C ==时回路谐振，则0f =050L xLQ r R ω==+。
第10章 正弦波振荡器——基本习题解答10.1试用瞬时极性法判别题10.1图各电路能否满足自激振荡的相位条件？假设电路的幅值条件均满足，各电路能否起振？ 解：用瞬时极性法判别如下题 10.1图10.2由集成运算放大器和RC 并联谐振电路组成的振荡器如题10.2图所示，已知R=160k Ω，C=0.01µF 。
试问:（1）若R 1=3k Ω，求满足振荡幅值条件的f R 值; 为了使电路可靠起振， 起振时f R 应比计算值大一些还是小一些？为什么？•fU（2）估算振荡频率0f 。
R题10.2图解：（1）A f =33111=+=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+f f R R R 则Ω=k R f 6 31=F & 要可靠起振1>F A f && 起振时fR >6k Ω （2） Hz Hz RC f 1005.991001.0101602121630≈=××××==−ππ10.3设计一个振荡频率为125Hz 的正弦波振荡电路（电容用0.047µF ，并用一个正温度系数10k Ω的热敏电阻作为稳幅元件）。
试画出电路，并标出各电阻阻值。
解：画出电路如题10.3图所示：RR 1：正温度系数的热敏电阻 125210==RCf π即 1.272710312510047.0216Ω=Ω=⇒=××−k R Rπ取Ω=k R f 20 起振时：f R >20k Ω10.4用下列元器件能否构成正弦波振荡电路？（1）16k Ω电阻三只，27k Ω的负温度系数的热敏电阻一只，集成运放一只， 10k Ω电位器一只，0.01µF 电容器两只。
（2）1k Ω、5.1k Ω、15k Ω的电阻各一只， 0.1µF 的电容器两只， 300pF 的电容器一只，变压器一只， 三极管一只。
解:（1）可以，其构成电路如下图所示：16k 0.01 （2） 可以，其构成电路如下图所示：10.5试标出题10.5图中各电路变压器的同名端，使之满足正弦振荡的相位条件。
正弦波振荡器习题课一、主要内容提要1. 振荡器的振荡的一般条件 起振条件：,1>FA )3,2,1(2⋅⋅⋅⋅⋅⋅==+n n f A πϕϕ 平衡条件： ,1=FA )3,2,1(2⋅⋅⋅⋅⋅⋅==+n n f A πϕϕ2. LC 振荡器⑴变压器反馈式——集电极调谐型（调C ）、基极调谐型（调B ）、发射极调谐型（调E ） （2）三端式（三点式）——①电容三端式：特点——波形好，用在频率高的场合，不易调节频率（改变C 时，同时会改变反馈系数），②改进的电容三端式（考必玆电路）——在电感支路串联一个容量远小于原电路电容量的小电容，特点是：解决了原电容三点式电路，频率调节不便；但存在调节C3时易改变电路增益，所以频率调节范围（覆盖系数）不大。
③西勒电容三端式——在考必玆电路基础上，在电感两端并联一个小容量电容，解决了考必玆电路频率调节范围（覆盖系数）不大的问题。
④电感三端式：特点——波形不好，用在频率不太高的场合，频率调节方便（调节电容量,不会改变反馈系数。
3. 石英晶体振荡器 （1） 特点：频率稳定度高（2） 等效电路：有两个谐振频率——fs 和fp （3） 实际电路——串联型和并联型 4. RC 振荡器是低频的振荡器，分为“桥式”和“相移式”两种。
“桥式”电路的组成——正反馈：RC 串并联网络，负反馈：电压串联负反馈(电阻有一热敏电阻——限幅)，同相放大器 振荡频率: 二、典型例题解析1．画出电容三点式振荡器电路图，说明它的应用特性。
2．画出电感三点式振荡器电路图，并说明它的应用特征。
3．分析下图所示电路的工作原理。
RCf o π21=4．分析下图所示电路的工作原理。
5.在下图所示收音机变频器电路中，那些元件构成振荡器电路？属于那种振荡器类型？CR B2至中放收音机变频器电路三、课后习题解析。
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iosc )(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)(iAi osc <∂∂VV T ω相位稳定条件：0)(oscT <∂∂=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fV比i1V 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 1ng g ng +'>(1) 式中015.0211='+=C C C n ，其中m S 301pF 3320m e e b 22===+=''g r C C C ，。
代入(1)，得 m S 443.0L <'g 由eoL L11R R g +='，得k Ω115.4eo >R 则能满足起振条件的振荡频率为rad/s 109.1026oeo⨯>=LQ R ω。
由图示电路知，21213C 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 oωω>'，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：(1)当o oωω>'时，osc osc ωω>'，且o osc ωω∆≈∆； (2)当f f ϕϕ>'时，设为oscω''，osc osc ωω>''； (3)当Q e 增加时，相频特性趋于陡峭，ϕf 不变，ωosc ↓ϕf 变化，Q e ↑→ ∆ ωosc ↓，Q e ↓→ ∆ ωosc ↑。
3-16 如图所示为克拉泼振荡电路，已知L = 2 μH ，C 1=1000 pF ，C 2 = 4000 pF ，C 3 = 70 pF ，Q 0 = 100，R L = 15 k Ω，C b 'e = 10 pF ，R E = 500 Ω，试估算振荡角频率ωosc 值，并求满足起振条件时的I EQmin 。
设 β 很大。
解：振荡器的交流等效电路如图所示。
由于C 1>> C 3，C 2 >> C 3，因而振荡角频率近似为rad/s 1052.84163osc ⨯=≈LC ω已知 R e0 = ωosc LQ 0 =16.9 k ΩpF 4010k Ω95.7//e b 22e0L L =+='==''C C C R R R ，求得 pF 4.80021212,1='+'=C C C C C ，08.02,1332=+=C C C n Ω='≈''88.50L22L R n R 又 m T EQ T EQ E e E i 2111112.0g V I V I R r R g C C C n =≈+=+=≈'+=， 根据振幅起振条件，，i Lm 1ng g ng +''> 即，)1(L T EQ n n g V I -''>求得I EQ > 3.21mA3-18 试指出如图所示各振荡器电路的错误，并改正，画出正确的振荡器交流通路，指出晶体的作用。
图中C B 、C C 、C E 、C S 均为交流旁路电容或隔直流电容。
解：改正后的交流通路如图所示。
图(a)L 用C 3取代，为并联型晶体振荡器，晶体呈电感。
图(b)晶体改接到发射极，为串联型晶体振荡器，晶体呈短路元件。
3-22 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。
解：改正后的图如图所示。
(a)为同相放大器，RC移相网络产生180︒相移，不满足相位平衡条件，因此不振。
改正：将反馈线自发射极改接到基极上。
(b)中电路是反相放大器，RC移相网络产生180︒相移，满足相位平衡条件，可以振荡。
(c)中放大环节为同相放大器，RC移相网络产生180︒相移，不满足相位平衡条件，因此不振。
改正：移相网络从T2集电极改接到T1集电极上。
(d)中放大环节为反相放大器，因为反馈环节为RC串并联电路，相移为0︒，所以放大环节应为同相放大。
改正：将T1改接成共源放大器。
3-23 图（a）所示为采用灯泡稳幅器的文氏电桥振荡器，图（b）为采用晶体二极管稳幅的文氏电桥振荡器，试指出集成运算放大器输入端的极性，并将它们改画成电桥形式的电路，指出如何实现稳幅。
解：电桥形式电路如图所示。
(a)中灯泡是非线性器件，具有正温度系数。
起振时，灯泡凉，阻值小(R t)，放大器增益大，便于起振。
随着振荡振幅增大，温度升高，R t增加，放大器增益相应减小，最后达到平衡。
(b)中D1、D2是非线性器件，其正向导通电阻阻值随信号增大而减小。
起振时，D1、D2截止，负反馈最弱，随着振荡加强，二极管正向电阻减小，负反馈增大，使振幅达到平衡。
