第四章正弦波振荡器

《高频电子线路》

习 题 解 答

周 选 昌

二○○六年九月

《高频电子线路》习题解答(周选昌)

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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，MRC30，将二者串联组成串联谐振电路，要求谐振频率为KHzf4650，试求：

串联谐振回路的总电感L0和总电容C0

串联谐振回路的总谐振电阻r0

串联谐振回路的品质因数Qe

解： 在L与Lr组成的支路中有：

1.172000QLfQrL

将CR与C组成的并联支路转换为Cr与CC的串联支路后的等效电路如图所示。则有：17530200CCCCCRfCRRQ，利用串并互换原则有

098.011122CCCCCRQRQr

CCCCXXQXC2111 即pFCCC200

则串联谐振回路的总电感HLL5850，总电容pFCCC2000。

串联谐振回路的总谐振电阻198.17098.01.170CLrrr

串联谐振回路的品质因数43.992000rLfrQe

1-2 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C0及谐振电阻r0。（2）回路的谐振电流I0。（3）电容器C两端电压Uc。

CRcrLLAB图P1-1

CRcrLLABrc Cc

VS L rL

C 《高频电子线路》习题解答(周选昌)

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解：根据题意画出其电路如图所示。

102000QLfQrL

pFLCCLC2001120。

谐振时回路电流mArVILS10

电容两端的电压VVQCrVXIUSLSCC1100。

1-3某串联谐振回路的谐振频率f0＝640KHz，当信号频率偏离f0±20KHz时信号的抑制比S=0.7。试求：（1）谐振回路通频带BW0.7。（2）估算回路的Q值。（3）信号频率为680KHZ时的抑制比S。

1 波形产生电路的设计

1 正弦波振荡电路的分析方法

2 RC 正弦波振荡电路

3 LC 正弦波振荡电路

4 石英晶体振荡器

5 非正弦波发生电路

一、正弦波振荡电路的分析方法

1．产生正弦波振荡的条件

如果反馈电压 uf 与原输入信号 ui 完全相等，则即使无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号——自激振荡。

由此知放大电路产生自激振荡的条件是：ifUU

即：iiofUUAFUFU

所以产生正弦波振荡的条件是：1FA

1FA ——幅度平衡条件

π2argFAnFA,2,1,0n ——相位平衡条件

2. 分析步骤：

（1）判断能否产生正弦波振荡

a. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分；

b. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正常工作；

c. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件和振幅平衡条件。

(2) 判断相位平衡条件的方法是：瞬时极性法。

估算振荡频率和起振条件, 振荡频率由相位平衡条件决定。

a.写出回路增益FA的表示式

b.令π2FAn，即可求得满足该条件的0f ，此频率即为振荡频率；

c.令0ff时的1FA，即得起振条件。

3．正弦波产生电路一般应包括以下几个基本组成部分:

(1) 放大电路。 ~iU放大电路AioUAU反馈网络FtUUsin2iiOfUFU 2 (2) 反馈网络。

(3) 选频网络。

(4) 稳幅电路。

判断一个电路是否为正弦波振荡器, 就看其组成是否含有上述四个部分。

二、RC 正弦波振荡电路(文氏电桥)

（一）RC 串并联网络振荡电路

电路组成：

放大电路 —— 集成运放 A ；

选频与正反馈网络 —— R、C 串并联电路；

稳幅环节 —— RF 与 R 组成的负反馈电路。

一、填空题

1.为了改善系统性能、实现信号的远距离传送及信道多路复用，通信系统中广泛采用调制技术。

2.用待传输的基带信号去改变高频载波信号某一参数的过程，称为 ，用基带信号去改变载波信号的幅度，称为 。

3.无线电波传播方式大体可分为 、 、 。

4.非线性器件能够产生 ，具有 作用。

二、单选题

1.超外差式接受机结构的主要特点是具有（）

A.高频功率放大器B.混频器C.调制器D.倍频器

2.为了有效地发射电磁波，天线的尺寸必须与辐射信号的（）相比较。

A.振幅B.相位C.频率D.波长

调谐回路和小信号调谐回路

一、填空题

1.LC并联回路谐振时阻抗为 且为 ，当频率高于谐振频率而失谐时，阻抗将 并呈现 。

2.小信号谐振放大器以 作为负载，它不仅有 作用，还有

作用

3.矩形系数是用来说明小心号选频放大器

好坏的性能指标，其值越接近于 ，放大器的选择性越好。单协调放大器的 .

4.电路中同一端口的 功率与 功率之比，称为信噪比，其值越大，噪声的影响就 。

二：单选题

1.单调谐放大器中，并联谐振回路作为负载时，常采用抽头接入，其目的是（）。

A：展宽频带B：提高工作效率

C：减小矩形系数D：减小晶体管及负载对回路的影响

2.同步调谐放大器中单调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

三：判断题

1.LC谐振回路中，电容量增大时，谐振频率下降，品质因数将增大。（）

实验四 正弦波振荡器实验

一、实验目的

1、学习用集成运放构成正弦波发生器。

2、学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。

二、实验仪器

模拟电路箱( )、数字万用表( )、双踪示波器( )、信号发生器( )等

三、实验原理

图4-1为RC桥式正弦波振荡器。其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1、R2、Rw及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器Rw，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采用硅管(温度稳定性好)，且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。

电路的振荡频率

RCfo21

起振的幅值条件 21RRf

图4-1 RC桥式正弦波振荡器 式中)(32DwfRRRRR，DR为二极管正向导通电阻。

调整反馈电阻fR (调wR)，使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大fR。如波形失真严重,则应适当减小fR。

改变选频网络的参数C或R，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C作频率量程切换，而调节R作量程内的频率细调。

四、实验内容

按图4-1连接实验电路，输出端接示波器，实验步骤如下：

（1）接通土12V电源，调节电位器Rw，使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。描绘oU的波形，记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的Rw值，分析负反馈强、弱对起振条件及输出波形的影响。

（2）调节电位器Rw，使输出电压oU幅值最大且不失真，用数字万用表分别测量输出电压oU、反馈电压U和U，分析研究振荡的幅值条件。

（3）用示波器测量振荡率of，然后改变选频网络的电阻R，观察记录振荡频率的变化情况，并与理论值进行比较，将结果记录表4-1。