正弦波振荡器振荡电路分析47168.docx

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1、正弦波振荡器分析1振荡器器的振荡荡特性和和反馈特特性如图图9.110所示示，试分分析该振振荡器的的建立过过程，并并判断AA、B两平衡衡点是否否稳定。解：根据振振荡器的的平衡稳稳定条件件可以判判断出AA点是稳稳定平衡衡点，BB点是不不稳定平平衡点。因因此，起起始输入入信号必必须大于于UiB振荡荡器才有有可能起起振。图9.100 图9.1112具有自自偏效应应的反馈馈振荡器器如图99.111所示，从从起振到到平衡过过程uBE波形形如图99.122所示，试试画出相相应的iiC和Ic0波形形。解：相应的的和波形形如图99.133所示。图9.122 图9.1133振荡电电路如图图9.111所示示，试分分

2、析下列列现象振振荡器工工作是否否正常：（1）图中中A点断开开，振荡荡停振，用用直流电电压表测测得VB3V，VE2.33V。接接通A点，振振荡器有有输出，测测得直流流电压VVB2.88V，VE2.55V。（2）振荡荡器振荡荡时，用用示波器器测得BB点为余余弦波，且且E点波形形为一余余弦脉冲冲。解：（1）A点断开开，图示示电路变变为小信信号谐振振放大器器，因此此，用直直流电压压表测得得VB3V，VE2.33V。当当A点接通通时，电电路振荡荡，由图图9.112所示示的振荡荡器从起起振到平平衡的过过程中可可以看出出，具有有自偏效效应的反反馈振荡荡器的偏偏置电压压uBEQQ，从起起振时的的大于零零，等于

3、于零，直直到平衡衡时的小小于零（也也可以不不小于零零，但一一定比停停振时的的uBEQQ小），因因此，测测得直流流电压VVB2.88V，VE2.55V是正正常的，说说明电路路已振荡荡。（2）是正正常的，因因为，振振荡器振振荡时，ube为余弦波，而ic或ie的波形为余弦脉冲，所示E点波形为一余弦脉冲。4试问仅仅用一只只三用表表，如何何判断电电路是否否振荡？解：由上一一题分析析可知，通通过测试试三极管管的偏置置电压uuBEQQ即可判判断电路路是否起起振。短短路谐振振电感，令令电路停停振，如如果三极极管的静静态偏置置电压uuBEQQ增大，说说明电路路已经振振荡，否否则电路路未振荡荡。5一反馈馈振荡器器

4、，若将将其静态态偏置电电压移至至略小于于导通电电压处，试试指出接接通电源源后应采采取什么么措施才才能产生生正弦波波振荡，为为什么？解：必须在在基极加加一个起起始激励励信号，使使电路起起振，否否则，电电路不会会振荡。6振荡电电路如图图9.114所示示，试画画出该电电路的交交流等效效电路，标标出变压压器同名名端位置置；说明明该电路路属于什什么类型型的振荡荡电路，有有什么优优点。若若L1800H，C230ppF，C1的变化化范围为为202700pF，求求振荡器器的最高高和最低低振荡频频率。 图9.14解：画交流流通路时时，只需需将耦合合电容、旁旁路电容容短路，电电源接地地即可，如如图9.15所所示。

5、根根据振荡荡器相位位平衡条条件，变变压器的的同名端端标注的的位置见见图9.15。该该电路属属于共基基调射型型变压器器反馈式式振荡器器，具有有结构简简单、易易起振、输输出幅度度较大、调调节频率率方便、调调节频率率时输出出幅度变变化不大大和调整整反馈时时基本上上不影响响振荡频频率等优优点。因为1633.6（pF）43.9（pF）所以振荡器器的最高高振荡频频率和最最低振荡荡频率分分别为1.79（MHZ）0.93（MHZ）7试将图图9.116所示示变压器器耦合反反馈式振振荡器交交流通路路画成实实际振荡荡电路，并并注明变变压器的的同名端端。解：参考的的实际振振荡电路路如图99.177所示。8试从振振荡的

6、相相位平衡衡条件出出发，分分析如图图9.118所示示的各振振荡器的的交流通通路中的的错误，并并说明应应如何改改正。解：图（aa）为反反馈式振振荡器，同同名端位位置错误误。图（b）、（c）、（d）、（e）、（f）为三点式振荡器，不满足三点式振荡器组成原则。改正后的交流通路（参考）如图11.19所示。 图99.188 图9.199电路如如图9.20所所示，已已知L140H，L215H，M10H，C4700pF。（1）画出出其交流流通路（偏偏置电路路和负载载电路可可不画出出），并并用相位位条件判判别该电电路能否否振荡。图图中电容容CB、CE、CC和CL为隔直直、耦合合或旁路路电容。（2）电路路如能振

7、振荡，试试指出电电路类型型，并计计算振荡荡器的振振荡频率率f0。（3）说明明图中LL3在电路路中的作作用。解：（1）交交流通路路如图99.211所示。该该电路满满足相位位平衡条条件，有有可能振振荡。（2）电路路类型为为电感三三点式振振荡器，其其振荡频频率为（3）图中中L3为高频频扼流圈圈，对直直流提供供通路，可可接近短短路，对对交流接接近开路路，从而而减小这这一支路路对谐振振回路的的影响。 图99.200 图9.22110画出出图9.22所所示振荡荡器的交交流通路路，指出出电路的的振荡类类型，并并估算其其振荡频频率。图9.222解：交流通通路如图图9.223所示示。该电电路为改改进型电电容三点

8、点式振荡荡器（西西勒振荡荡器）。（pF）（MHZ） 图99.233 图9.22411图99.244为三谐谐振回路路振荡器器的交流流通路，设设三回路路的谐振振频率分分别为ff01、f02和f03。试试分析在在电路参参数满足足下述关关系的情情况下，该该电路能能否振荡荡？若能能振荡，则则属于哪哪种类型型的振荡荡器？比比较其振振荡频率率f0与f01、f02、f03的大大小。（1）L11C1L2C2L3C3；（2）L1C1=L2C2L3C3；（3）L2C2L3C3L1C1。解：（1）能能振荡，属属电容三三点式振振荡器。因因为L1C1L2C2L3C3，则f01f02f03，当当f01f02f0f03时，L

9、1C1回路、LL2C2回路都都呈容性性， L3C3呈感性性，因此此，电路路能振荡荡。（2）能振振荡，属属电感三三点式振振荡器。因因为L1C1=L2C2L3C3，则f01=f02f03，当当f01=f02f0f03时，L1C1回路、LL2C2回路都都呈感性性， L3C3呈容性性，因此此，电路路能振荡荡。（3）不能能振荡。12试分分析影响响LC振荡荡器频率率稳定度度的原因因及稳频频措施。解：（1）影影响振荡荡器振荡荡频率变变化的原原因：温温度、湿湿度、电电源电压压、负载载的变化化以及机机械振动动、元件件器的老老化、周周围磁场场等都会会使振荡荡频率发发生变化化，而温温度是其其中最重重要的因因素。这这

10、是因为为LC振荡荡器的振振荡频率率主要取取决于振振荡回路路的参数数：电感感L、电容容C、品质质因数QQe和串联联损耗电电阻r（其中中主要的的是L、C），而而管子的的参数和和寄生参参数对振振荡频率率也有一一定的影影响。此此外，电电路中任任一相位位的变化化（主要要回路相相位的变化化），也也会使振振荡频率率发生变变化。因因此，温温度、湿湿度、电电源电压压、负载载的变化化以及机机械振动动、元件件器的老老化、周周围磁场场等外部部因素，都都有可能能引起决决定振荡荡频率的的回路元元件参数数（L、C、Qe、r）、管管子的参参数和相相位（主主要回路路相位的变化化）的变变化，从从而使振振荡频率率发生变变化，后后者

11、是引引起频率率不稳定定的内因因。（2）稳频频措施为为一是减减少外界界因素的的变化。例例如，将将振荡器器或回路路元件置置于恒温温槽内来来减小温温度的变变化，采采用密封封工艺来来减小湿湿度的变变化，采采用高稳稳定的稳稳压电源源来减小小电源电电压的变变化，采采用减振振装置来来减小机机械振动动，采用用屏蔽罩罩来减小小周围磁磁场的影影响，在在振荡器器与负载载之间插插入跟随随器来减减小负载载变化等等。二是是合理选选择元器器件。例例如，选选择fT高且性性能稳定定可靠的的振荡管管，不但但有利于于起振（因因在振荡荡频率上上较高），而而且由于于极间电电容小，相相移小，使使振荡频频率更接接近回路路的固有有谐振频频率

12、，有有利于提提高频率率稳定度度；选择择温度系系数小、Q值高的回路电感L（如在高频瓷骨架上用烧渗银法制成的电感）和电容C，一方面使L和C在温度改变时变化很小，振荡频率的变化也很小，另一方面由于Q值高，其频率稳定度也高；采用贴片元器件，可减小分布参数的影响，有利于振荡频率的稳定。此外，L一般具有正温度系数，若选用适当负温度系数的电容（如陶瓷电容器）进行温度补偿，就可以使温度改变时振荡频率的变化大大减小。为了防止元器件老化带来的振荡频率变化，在组装电路前应对元器件进行老化处理。三是合理设计振荡电路。例如，减小管子与回路之间的耦合，如采用部分接入法，可有效减小管子参数和分布参数对回路的影响，使回路电感

13、和电容变化小，且Q值下降很少，起到稳定振荡频率的作用；适当增加回路总电容，可减小管子的输入、输出电容在总电容中的比重，从而提高回路总电容的稳定性，则频率的稳定度也提高了；采用稳定静态工作点的偏置电路，可减小振荡管参数和工作状态的变化，也可使振荡频率的变化减小。13振荡荡电路如如图9.25所所示，已已知L25H，Q1000，C15000pF，C210000pFF，C3为可变变电容，且且调节范范围为11030ppF，试试求振荡荡器振荡荡频率ff0的变化化范围。解：此电路路为克拉拉泼振荡荡器。图9.25510（MHHZ）5.8（MMHZ）14 石石英晶片片的参数数为：LLq4H，Cq9102pF，C

14、03pFF，rq1000，求：（1）串联联谐振频频率fs。（2）并联联谐振频频率fp与fs相差多多少，并并求它们们的相对对频差。解：（1）（MHZ）（2）0.2699（MHZ）fpfss=0.26990.2265=0.0004（MHZ）=4（kHZ）或 （kHHZ）相对频差为为1.5%15如图图9.226所示示电路为为五次泛泛音（晶晶体基频频为1MMHZ）晶体体振荡器器，输出出频率为为5MHHz。（1）试画画出振荡荡器的交交流等效效电路；（2）说明明LC回路路的作用用；（3）输出出信号为为什么要要由V2输出。 图99.266 图图9.227解：（1）振振荡器的的交流通通路如图图9.227所示示

15、。（2）此电电路为并并联型晶晶体振荡荡器，晶晶体等效效为一个个大电感感。由LL和C组成的的并联谐谐振回路路，其谐谐振频率率为（MHZ）晶体的基频频为1MMHZ，则振振荡器若若振荡在在其五次次泛音即即5MHHZ频率上上，此时时LC回路路呈容性性，符合合振荡器器的相位位平衡条条件。（3）输出出信号由由V2的射极极输出，是是利用VV2组成的的射极输输出器，起起到隔离离负载对对电路影影响的作作用。16晶体体振荡电电路如图图9.228所示示，已知知，试分分析电路路能否振振荡，若若能振荡荡，试指指出振荡荡频率ff0与f1、f2之间的的关系。解：能振荡荡。晶体体振荡电电路的交交流通路路如图99.299所示，

16、可可见，此此电路如如能振荡荡，一定定为并联联型晶体体振荡器器，即晶晶体等效效为电感感， LL1C1并联回回路呈容容性，LL2C2串联回回路也必必须呈容容性。这这就要求求f02f0f01。 图图9.228 图9.22917试分分析图99.300所示电电路能否否产生正正弦波振振荡？若若能产生生振荡，其其振荡频频率是多多少？图9.300解：在图（a）所示电路中，LC串联网络接在运放的输出端与同相输入端之间，引入反馈。当f等于LC串联网络的谐振频率时，其阻抗最小，且呈纯电阻特性，电路将引入较深的正反馈。调节R3，当正反馈作用强于R3引入的负反馈作用时，电路将产生正弦振荡。振荡频率为图（b）所所示电路路

17、中，LLC并联联网络引引入负反反馈，但但是还有有电阻RR3接在运运放输出出端与同同相输入入端之间间，引入入正反馈馈。对于于频率等等于LCC并联谐谐振频率率f0的信号号，该网网络发生生并联谐谐振，阻阻抗最大大，负反反馈作用用被削弱弱，若其其作用比比R3引入的的正反馈馈弱，电电路就可可以产生生正弦振振荡。其其振荡频频率为18试判判断图99.311所示各各RC振荡荡电路中中，哪些些能振荡荡，哪些些不能振振荡，并并改正错错误使之之能振荡荡。图9.311解：由于一一节RCC移相网网络移相相不超过过90，三节节RC移相相网络移移相不超超过2770。因此此，图99.311（a）电路路不能振振荡，同同相放大大

18、器加小小于2770相移，不不满足相相位平衡衡条件，改改正后见见图9.32（a）；图图9.331（b）电路路可能振振荡，VV2发射极极的输出出电压与与V1基极的的电压反反相，三三节RCC移相网网络可移移相1880，满足足相位平平衡条件件；图99.311（c）电路路不能振振荡，差差分对管管组成同同相放大大器，三三节RCC移相网网络的相相移小于于2700，不满满足相位位平衡条条图9.322件，改正后后见图99.322（c）；图图9.331（d）电路路不能振振荡， RC串串并联网网络在时时的相移移为0，必须须与同相相放大器器一起才才可构成成振荡器器，而 V1，V2组成反反相放大大器，可可见电路路不能振

19、振荡，改改正后见见图9.32（d）。19如图图3.333所示示电路为为RC文氏氏电桥振振荡器，要要求：（1）计算算振荡频频率f0。（2）求热热敏电阻阻的冷态态阻值。（3）Rtt应具有有怎样的的温度特特性。解：（1）1.559kHHZ 图9.333（2）由起起振条件件可知，运运放构成成的同相相放大器器的增益益Au必须大大于3，即Rf2Rt，也就就是要求求热敏电电阻的冷冷态电阻阻Rt应小于于2.55k。（3）Rtt应具有有随温度度升高，其其阻值增增大的温温度特性性，即RRt为正温温度系数数的热敏敏电阻。这这是因为为振荡器器起振后后，随着着振荡幅幅度的增增大，RRt上消耗耗的功率率增大，致致使其温温

20、度升高高，阻值值相应地地增大，放放大器的的增益AAu随之减减小，直直到Rt = Rf /22（或Au=3）时时，振荡荡器才可可以进入入平衡状状态。20如图图9.334所示示RC桥式式振荡器器的振荡荡频率分分为三挡挡可调，在在图中所所给的参参数条件件下，求求每挡的的频率调调节范围围（设RRP1、RP2阻值值的变化化范围为为0227k），并并说明场场效应管管V1的作用用。解：（1）由由图可知知，第一一挡R=2.4229.44k，C=0.0033F，频率率调节范范围为1.8055（kHZ）22.1116（kHZ）第二挡R=2.44299.4kk，C=0.03F，频率率调节范范围为18.055（kHZ

21、）221.116（kHZ）同理，第三三挡R=2.4229.44k，C=0.3F，频率率调节范范围为180.55（kHZ），22211.6（kHZ）图9.344（2）此电电路是利利用场效效应管进进行稳幅幅的文氏氏电桥振振荡器。由由于场效效应管工工作在变变阻区时时，它的的漏源电电阻RDS是一一个受UUGS控制制的可变变电阻，因因此可利利用场效效应管的的可变电电阻特性性进行稳稳幅。图图中，场场效应管管V1的RDS和R3串联代代替图99.100中的Rf1，负负反馈支支路由RRp3和RDS、R3组成。输输出电压压经二极极管V2整流和和R4、C4滤波后后，再通通过R5和Rp4为场场效应管管提供一一个与振振荡幅度度成比例例的负栅栅压UGS，适适当调节节Rp4，可可保证场场效应管管工作在在变阻区区。当振振荡振幅幅增大时时，| UGSS|也随之之增大（或或UGS减小小），管管子的RRDS增大大，负反反馈增强强，放大大倍数AAu减小；反之，当当振荡幅幅度减小小时，RRDS也减减小，负负反馈减减弱，AAu增大。这这样，就就达到稳稳幅的目目的。