正弦波振荡器振荡电路分析183592.docx

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1、正弦波振荡器分析1振荡器器的振荡特特性和反馈馈特性如图图9.100所示，试试分析该振振荡器的建建立过程，并并判断A、B两平衡点点是否稳定定。解：根据振振荡器的平平衡稳定条条件可以判判断出A点是稳定定平衡点，B点是不稳定平衡点。因此，起始输入信号必须大于UiB振荡器才有可能起振。图9.100 图9.1112具有自自偏效应的的反馈振荡荡器如图99.11所所示，从起起振到平衡衡过程uBE波形如如图9.112所示，试试画出相应应的iC和Ic0波形。解：相应的的和波形如如图9.113所示。图9.122 图9.1333振荡电电路如图99.11所所示，试分分析下列现现象振荡器器工作是否否正常：（1）图中中A

2、点断开，振振荡停振，用用直流电压压表测得VVB3V，VE2.3VV。接通A点，振荡荡器有输出出，测得直直流电压VVB2.8VV，VE2.5VV。（2）振荡荡器振荡时时，用示波波器测得BB点为余弦弦波，且EE点波形为为一余弦脉脉冲。解：（1）A点断开，图图示电路变变为小信号号谐振放大大器，因此此，用直流流电压表测测得VB3V，VE2.3VV。当A点接通时时，电路振振荡，由图图9.122所示的振振荡器从起起振到平衡衡的过程中中可以看出出，具有自自偏效应的的反馈振荡荡器的偏置置电压uBEQ，从从起振时的的大于零，等等于零，直直到平衡时时的小于零零（也可以以不小于零零，但一定定比停振时时的uBEQ小）

3、，因因此，测得得直流电压压VB2.8VV，VE2.5VV是正常的的，说明电电路已振荡荡。（2）是正正常的，因因为，振荡荡器振荡时时，ube为余弦弦波，而iic或ie的波形为为余弦脉冲冲，所示EE点波形为为一余弦脉脉冲。4试问仅仅用一只三三用表，如如何判断电电路是否振振荡？解：由上一一题分析可可知，通过过测试三极极管的偏置置电压uBEQ即可可判断电路路是否起振振。短路谐谐振电感，令令电路停振振，如果三三极管的静静态偏置电电压uBEQ增大大，说明电电路已经振振荡，否则则电路未振振荡。5一反馈馈振荡器，若若将其静态态偏置电压压移至略小小于导通电电压处，试试指出接通通电源后应应采取什么么措施才能能产生

4、正弦弦波振荡，为为什么？解：必须在在基极加一一个起始激激励信号，使使电路起振振，否则，电电路不会振振荡。6振荡电电路如图99.14所所示，试画画出该电路路的交流等等效电路，标标出变压器器同名端位位置；说明明该电路属属于什么类类型的振荡荡电路，有有什么优点点。若L180H，C230pFF，C1的变化范范围为200270ppF，求振振荡器的最最高和最低低振荡频率率。 图9.114解：画交流流通路时，只只需将耦合合电容、旁旁路电容短短路，电源源接地即可可，如图99.15所所示。根据据振荡器相相位平衡条条件，变压压器的同名名端标注的的位置见图图9.155。该电路路属于共基基调射型变变压器反馈馈式振荡器

5、器，具有结结构简单、易易起振、输输出幅度较较大、调节节频率方便便、调节频频率时输出出幅度变化化不大和调调整反馈时时基本上不不影响振荡荡频率等优优点。因为1633.6（pF）43.9（pF）所以振荡器器的最高振振荡频率和和最低振荡荡频率分别别为1.79（MHZ）0.93（MHZ）7试将图图9.166所示变压压器耦合反反馈式振荡荡器交流通通路画成实实际振荡电电路，并注注明变压器器的同名端端。解：参考的的实际振荡荡电路如图图9.177所示。8试从振振荡的相位位平衡条件件出发，分分析如图99.18所所示的各振振荡器的交交流通路中中的错误，并并说明应如如何改正。解：图（aa）为反馈馈式振荡器器，同名端端

6、位置错误误。图（bb）、（c）、（d）、（e）、（f）为三点点式振荡器器，不满足足三点式振振荡器组成成原则。改改正后的交交流通路（参参考）如图图11.119所示。 图9.118 图图9.1999电路如如图9.220所示，已已知L140H，L215H，M10H，C470ppF。（1）画出出其交流通通路（偏置置电路和负负载电路可可不画出），并并用相位条条件判别该该电路能否否振荡。图图中电容CCB、CE、CC和CL为隔直、耦耦合或旁路路电容。（2）电路路如能振荡荡，试指出出电路类型型，并计算算振荡器的的振荡频率率f0。（3）说明明图中L3在电路中中的作用。解：（1）交交流通路如如图9.221所示。该

7、该电路满足足相位平衡衡条件，有有可能振荡荡。（2）电路路类型为电电感三点式式振荡器，其其振荡频率率为（3）图中中L3为高频扼扼流圈，对对直流提供供通路，可可接近短路路，对交流流接近开路路，从而减减小这一支支路对谐振振回路的影影响。 图图9.200 图9.21110画出出图9.222所示振振荡器的交交流通路，指指出电路的的振荡类型型，并估算算其振荡频频率。图9.222解：交流通通路如图99.23所所示。该电电路为改进进型电容三三点式振荡荡器（西勒勒振荡器）。（pF）（MHZ） 图9.223 图9.24411图99.24为为三谐振回回路振荡器器的交流通通路，设三三回路的谐谐振频率分分别为f01、f

8、02和f03。试分分析在电路路参数满足足下述关系系的情况下下，该电路路能否振荡荡？若能振振荡，则属属于哪种类类型的振荡荡器？比较较其振荡频频率f0与f01、f02、f03的大小小。（1）L11C1L2C2L3C3；（2）L1C1=L2C2L3C3；（3）L2C2L3C3L1C1。解：（1）能能振荡，属属电容三点点式振荡器器。因为LL1C1L2C2L3C3，则f01f02f03，当f01f02f0f03时，L1C1回路、L2C2回路都呈呈容性， L3C3呈感性，因因此，电路路能振荡。（2）能振振荡，属电电感三点式式振荡器。因因为L1C1=L2C2L3C3，则f01=f02f03，当f01=f02

9、f0f03时，L1C1回路、L2C2回路都呈呈感性， L3C3呈容性，因因此，电路路能振荡。（3）不能能振荡。12试分分析影响LLC振荡器器频率稳定定度的原因因及稳频措措施。解：（1）影影响振荡器器振荡频率率变化的原原因：温度度、湿度、电电源电压、负负载的变化化以及机械械振动、元元件器的老老化、周围围磁场等都都会使振荡荡频率发生生变化，而而温度是其其中最重要要的因素。这这是因为LLC振荡器器的振荡频频率主要取取决于振荡荡回路的参参数：电感感L、电容C、品质因因数Qe和串联损损耗电阻rr（其中主主要的是LL、C），而管管子的参数数和寄生参参数对振荡荡频率也有有一定的影影响。此外外，电路中中任一相

10、位位的变化（主主要回路相相位的变化），也也会使振荡荡频率发生生变化。因因此，温度度、湿度、电电源电压、负负载的变化化以及机械械振动、元元件器的老老化、周围围磁场等外外部因素，都都有可能引引起决定振振荡频率的的回路元件件参数（LL、C、Qe、r）、管子子的参数和和相位（主主要回路相相位的变化）的的变化，从从而使振荡荡频率发生生变化，后后者是引起起频率不稳稳定的内因因。（2）稳频频措施为一一是减少外外界因素的的变化。例例如，将振振荡器或回回路元件置置于恒温槽槽内来减小小温度的变变化，采用用密封工艺艺来减小湿湿度的变化化，采用高高稳定的稳稳压电源来来减小电源源电压的变变化，采用用减振装置置来减小机机

11、械振动，采采用屏蔽罩罩来减小周周围磁场的的影响，在在振荡器与与负载之间间插入跟随随器来减小小负载变化化等。二是是合理选择择元器件。例例如，选择择fT高且性能能稳定可靠靠的振荡管管，不但有有利于起振振（因在振振荡频率上上较高），而而且由于极极间电容小小，相移小小，使振荡荡频率更接接近回路的的固有谐振振频率，有有利于提高高频率稳定定度；选择择温度系数数小、Q值高的回回路电感LL（如在高高频瓷骨架架上用烧渗渗银法制成成的电感）和和电容C，一方面面使L和C在温度改改变时变化化很小，振振荡频率的的变化也很很小，另一一方面由于于Q值高，其其频率稳定定度也高；采用贴片片元器件，可可减小分布布参数的影影响，有

12、利利于振荡频频率的稳定定。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

13、变化减小。13振荡荡电路如图图9.255所示，已已知L25H，Q100，C1500ppF，C210000pF，C3为可变电电容，且调调节范围为为1030pFF，试求振振荡器振荡荡频率f0的变化范范围。解：此电路路为克拉泼泼振荡器。图9.25510（MHHZ）5.8（MMHZ）14 石石英晶片的的参数为：Lq4H，Cq9102pF，C03pF，rq100，求：（1）串联联谐振频率率fs。（2）并联联谐振频率率fp与fs相差多少少，并求它它们的相对对频差。解：（1）（MHZ）（2）0.269（MHZ）fpfss=0.22690.2665=0.004（MHZ）=4（kHZ）或 （kHHZ）相对频差为

14、为1.5%15如图图9.266所示电路路为五次泛泛音（晶体体基频为11MHZ）晶体振振荡器，输输出频率为为5MHzz。（1）试画画出振荡器器的交流等等效电路；（2）说明明LC回路的的作用；（3）输出出信号为什什么要由VV2输出。 图9.26 图9.277解：（1）振振荡器的交交流通路如如图9.227所示。（2）此电电路为并联联型晶体振振荡器，晶晶体等效为为一个大电电感。由LL和C组成的并并联谐振回回路，其谐谐振频率为为（MHZ）晶体的基频频为1MHHZ，则振荡荡器若振荡荡在其五次次泛音即55MHZ频率上，此此时LC回路呈呈容性，符符合振荡器器的相位平平衡条件。（3）输出出信号由VV2的射极输输

15、出，是利利用V2组成的射射极输出器器，起到隔隔离负载对对电路影响响的作用。16晶体体振荡电路路如图9.28所示示，已知，试分析析电路能否否振荡，若若能振荡，试试指出振荡荡频率f0与f1、f2之间的关关系。解：能振荡荡。晶体振振荡电路的的交流通路路如图9.29所示示，可见，此此电路如能能振荡，一一定为并联联型晶体振振荡器，即即晶体等效效为电感， L1C1并联回路呈容性，L2C2串联回路也必须呈容性。这就要求f02f0f01。 图9.228 图9.29917试分分析图9.30所示电电路能否产产生正弦波波振荡？若若能产生振振荡，其振振荡频率是是多少？图9.300解：在图（a）所示电路中，LC串联网络

16、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）所所示电路中中，LC并联网网络引入负负反馈，但但是还有电电阻R3接在运放放输出端与与同相输入入端之间，引引入正反馈馈。对于频频率等于LLC并联谐谐振频率ff0的信号，该该网络发生生并联谐振振，阻抗最最大，负反反馈作用被被削弱，若若其作用比比R3引入的正正反馈弱，电电路就可以以产生正弦弦振荡。其其振荡频率率为18试判判断图9.31所示示各RC振荡电电路中，哪哪些能振荡荡，哪些不不能

17、振荡，并并改正错误误使之能振振荡。图9.311解：由于一一节RC移相网网络移相不不超过900，三节RCC移相网络络移相不超超过2700。因此，图图9.311（a）电路不不能振荡，同同相放大器器加小于2270相移，不不满足相位位平衡条件件，改正后后见图9.32（a）；图9.31（b）电路可可能振荡，V2发射极的输出电压与V1基极的电压反相，三节RC移相网络可移相180，满足相位平衡条件；图9.31（c）电路不能振荡，差分对管组成同相放大器，三节RC移相网络的相移小于270，不满足相位平衡条图9.322件，改正后后见图9.32（c）；图9.31（d）电路不不能振荡， RC串并联网络在时的相移为0，

18、必须与同相放大器一起才可构成振荡器，而 V1，V2组成反相放大器，可见电路不能振荡，改正后见图9.32（d）。19如图图3.333所示电路路为RC文氏电电桥振荡器器，要求：（1）计算算振荡频率率f0。（2）求热热敏电阻的的冷态阻值值。（3）Rtt应具有怎怎样的温度度特性。解：（1）1.599kHZ 图9.333（2）由起起振条件可可知，运放放构成的同同相放大器器的增益AAu必须大于于3，即Rf2Rt，也就是是要求热敏敏电阻的冷冷态电阻RRt应小于2.5k。（3）Rtt应具有随随温度升高高，其阻值值增大的温温度特性，即即Rt为正温度度系数的热热敏电阻。这这是因为振振荡器起振振后，随着着振荡幅度度

19、的增大，Rt上消耗的功率增大，致使其温度升高，阻值相应地增大，放大器的增益Au随之减小，直到Rt = Rf /2（或Au=3）时，振荡器才可以进入平衡状态。20如图图9.344所示RC桥式振振荡器的振振荡频率分分为三挡可可调，在图图中所给的的参数条件件下，求每每挡的频率率调节范围围（设RP1、RP2阻值的的变化范围围为0227k），并说说明场效应应管V1的作用。解：（1）由由图可知，第第一挡R=2.4429.4k，C=0.0003F，频率调调节范围为为1.8055（kHZ）22.1116（kHZ）第二挡R=2.429.44k，C=0.003F，频率调调节范围为为18.055（kHZ）221.1

20、16（kHZ）同理，第三三挡R=2.4429.4k，C=0.33F，频率调调节范围为为180.55（kHZ），22111.6（kHZ）图9.344（2）此电电路是利用用场效应管管进行稳幅幅的文氏电电桥振荡器器。由于场场效应管工工作在变阻阻区时，它它的漏源电电阻RDS是一个个受UGS控制的的可变电阻阻，因此可可利用场效效应管的可可变电阻特特性进行稳稳幅。图中中，场效应应管V1的RDS和R3串联代替替图9.110中的Rf1，负反反馈支路由由Rp3和RDS、R3组成。输输出电压经经二极管VV2整流和R4、C4滤波后，再再通过R5和Rp4为场效效应管提供供一个与振振荡幅度成成比例的负负栅压UGS，适当当调节Rp4，可保保证场效应应管工作在在变阻区。当当振荡振幅幅增大时，| UGS|也随之增大（或UGS减小），管子的RDS增大，负反馈增强，放大倍数Au减小；反之，当振荡幅度减小时，RDS也减小，负反馈减弱，Au增大。这样，就达到稳幅的目的。