第七章 振荡器5-1(原理)
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习题解答5-1 电路中存在有正反馈,且AF >1,是否一定会发生自激振荡?说明理由。
解答:不一定。
因为AF>1仅满足了自激振荡的振幅起振条件,此时,只有当πϕϕn F A 2=+即同时满足相位起振条件时才会发生自激振荡。
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?解答: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,无须再外加强的激励下能起振,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,则两个优点不可兼而有之。
5-3 什么是间歇振荡现象?试分析间歇振荡产生的原因?简述如何防止和消除间歇振荡。
解答:间歇振荡是指振荡器工作时,时而振荡,时而停振的现象。
原因是振荡器的自偏压电路参数选择不当。
防止和消除间歇振荡的方法是正确选择工作点以及ReCe 的数值。
5-4 反馈式自激振荡器由哪几部分组成?各自的功能是什么? 解答:反馈型自激振荡器的电路由三部分组成:(1) 包含两个或两个以上储能元件的振荡回路,完成能量交换。
(2) 直流电源,补充振荡回路电阻产生的损耗,维持等幅振荡。
(3) 有源器件和正反馈电路,控制能量在正确的时间内补充到电路中。
5-5 LC 振荡器的工作频率是严格等于调谐回路的谐振频率吗?为什么?解答:LC 振荡器的工作频率近似等于调谐回路的谐振频率,严格说,它的工作频率还应该与管子的参数有关,如0h 、i h 等。
5-6 LC 振荡器的静态工作点应如何选择?根据是什么?解答:振荡器静态工作点设计在甲类工作状态,采用自给偏压电路,如下图所示:随着振荡幅度的增加,振荡管便由线性状态很快地过渡到甲乙类乃至丙类的非线性状态,这时放大器的增益会下降,最终达到平衡状态。
5-7 一个振荡器,因为某种原因,使反馈电压v f 比输入信号v s 滞后于340︒,试问该振荡器还能否振荡?若能振荡,则振荡频率比原来相比是升高了,还是降低了? 解答:若此时反馈电压分量,使得反馈系数F>A1时,即可振荡,因v f 滞后v s 340︒,即产生一个负相角ϕ∆,频率与相位的关系为dtd ϕω=,因此频率降低了。
第五节 正弦波振荡电路振荡电路是一种能量转换装置,它无需外加信号,就能自动地将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号。
一、正弦波振荡器的基本知识1.正弦波振荡器的组成正弦波振荡器主要由放大电路、选频电路和反馈网络组成。
(1)放大电路利用三极管的电流放大作用使电路具有足够的放大倍数。
(2)选频电路对某个特定频率的信号产生谐振,从而保证正弦波振荡器具有单一的工作频率。
(3)反馈网络将输出信号正反馈到放大电路的输入端,作为输入信号,使电路产生自激振荡。
2.自激振荡的过程当振荡器接通电源的瞬间,电路受到扰动,在放大器的输入端产生一个微弱的扰动电压,经放大器放大、选频后,通过正反馈网络回送到输入端,形成放大→选频→正反馈→再放大的过程,使输出信号的幅度逐渐增大,震荡便由小到大地建立起来。
当振荡信号幅度达到一定值时,由于三极管非线性的限制作用,使振幅不再增大,最终使电路维持稳幅振荡。
3.自激振荡的条件振荡电路要产生自激振荡必须同时满足下列两个条件:(1)相位平衡条件反馈电压的相位与输入电压的相位相同,即为正反馈。
ϕ=2nπ (n=0,1,2,…)ϕ为v f与v i的相位差(2)振幅平衡条件反馈电压的幅度与输入电压的幅度相等,这是电路维持稳幅振荡的振幅条件。
A v F≥1 F反馈系数起振时A v F>1,稳幅振荡时A v F=1。
二、RC振荡器RC振荡器主要由RC选频反馈网络和放大器组成,常见的类型有桥式振荡电路和移相式振荡电路。
RC桥式振荡电路的基本原理:1.RC串并联选频网络图a 为RC 串并联选频网络,它由R 2、C 2并联后与R 1、C 1串联组成,一般取R 1= R 2= R ,C 1= C 2= C ,它的选频特性如图b 、c ,输入电压v i 的幅度一定时,输入信号频率变化会引起输出电压v o 幅度和相位的变化。
当输入信号v i 的频率等于选频频率时,输出电压幅度最高,为v i /3,而且它们的相位差为零。
例1:试画出图例5-1各电路的交流等效电路单元五例题例1:试画出图例5-1各电路的交流等效电路,并用振荡器的相位条件,判断哪些可能产生正弦波振荡,那些不能产生正弦波振荡,并说明理由。
图例5,1解:图例5-1的交流等效电路如下图示。
在画这些图时,为了简化起见,偏置电阻R、R 射极电阻R,集电极电阻R都没有画出。
B1B2EC图(a)b、e间为L,ce为C, 抗性质不同,不能振荡。
21图(c)c、e间为L,b、c 间为L,抗性质相同,不管b、e间呈容抗或感抗,21 电路都不能起振。
R产生级间负反馈,通过图(d)电路是具有级间反馈的放大器,它通过F1LC串联谐振回路产生级间正反馈。
当正反馈量大于负反馈量时,电路就可能产11,生自激振荡。
由于,LC谐振回路在ω上呈现的阻抗最小,正反OSC,oscLC 馈最强。
因此,当有ω的扰动分量存在时,就能满足起振的相位条件,产生振OSC荡频率为ω的正弦波振荡。
OSC例2:图例5-2是三个谐振回路振荡器的交流等效电路。
如果电路参数之间的关系式为(1)LC>LC>LC;(2)LC=LC<LC.试问电路能否起振,若能起振,112233112233 则属于哪种类型的振荡电路,其振荡频率与各回路的固有谐振频率之间有什么关系,图例5-2解:该电路作为三点式振荡电路,它可能振荡的相位平衡条件是b-e,c-e间的电抗性质相同,b-c间为另一种性质的电抗。
由题意可知,三个并联谐振回路的谐振频率分别为(1) LC>LC>LC时,ω<ω<ω 112233123三个回路的电抗曲线和合成曲线如右图所示。
可以满足x=x+x+x=0的角频123率为ω和ω两个。
其中唯有ω满足相位平衡条件,因而电路可振荡在ω上,IIIIIII此时c-e和b-e间呈容抗,b-c间呈感抗,电路属于电容三点式振荡器。
LC=LC<LC时,ω=ω>ω(2) 112233123三个回路的电抗曲线和合成曲线如右图所示。