正弦波振荡器.docx
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正弦波振荡器
第四章正弦波振荡器
4-1什么是振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件?
振荡器输出信号的振幅和频率分别是由什么条件决定?
答4-1
4-2试从相位条件出发,判断图示交流等效电路中,哪些可能振荡,哪些不可能振荡。
能振荡的属于哪种类型振荡器?
题4-2图
答4-2
(a)可能振荡,电感三点式反馈振荡器,
(b)不能,
(c)不能,
(d)不能,
(e)可能振荡,振荡的条件是L1C1回路呈容性,L2C2回路呈感性,即要求f01 (f)可能振荡,振荡的条件是LC3支路呈感性,即要求f03 4-3图示是一三回路振荡器的等效电路,设有下列四种情况: (1)L1C1>L2C2>L3C3; (2)L1C1 (3)L1C1=L2C2>L3C3; (4)L1C1 试分析上述四种情况是否都能振荡,振荡频率f1与回路谐振频率有何关系? 题4-3图 解4-3 根据给定条件,可知 (1)fo1 (2)fo1>f02>f03,因此,当满足fo1>f02>f>f03,就可能振荡,此时L1C1回路和L2C2回路呈感性,而L3C3回路呈容性,构成一个电感反馈振荡器。 (3)fo1=f02 (4)fo1>f02=f03不能振荡,因为在任何频率下,L3C3回路和L2C2回路都呈相同性质,不可能满足相位条件。 4-4试检查图示的振荡器线路,有哪些错误? 并加以改正。 题4-4图 解4-4改正过的电路图如下 4-5将图示的几个互感耦合振荡器交流通路改画为实际线路,并注明互感的同名端。 题4-5图 解4-5,画出的实际电路如下 4-6振荡器交流等效电路如图所示,工作频室为10MHZ, (1)计算C1、C2取值范围。 (2)画出实际电路。 题4-6 解4-6 (1)因为 (2)实际电路如下 4-7在图示的三端式振荡电路中,已知L=1.3μH,C1=51pF,C2=2000pF,Q0=100,RL=1kΩ,Re=500Ω试问IEQ应满足什么要求时振荡器才能振荡? 解4-7 4-8在图示的电容三端式电路中,试求电路振荡频率和维持振荡所必须的最小电压增益。 解4-8 题4-8图 4-9图示是一电容反馈振荡器的实际电路,已知C1=50pF,C2=100pF,C3=10~260pF,要求工作在波段范围,即f=10~1OMHz,试计算回路电感L和电容C。 设回路无载Q。 =100,负载电阻R=1kΩ,晶体管输入电阻Ri=500Ω.若要求起振时环路增益K。 KF=3,问要求的跨gs。 和静态工作电流IcQ必须多大? 题4-9图 解4-9 4-10对于图示的各振荡电路; (1)画出交流等效电路,说明振荡器类型; (2)估算振荡频率和反馈系数。 题4-10图 解4-10 (1)交流等效图如下 (a)是一个西勒振荡器,当忽略15pF的电容后,是一个电容三点式反馈振荡器;(b)是一个电容三点式反馈振荡器 (2) 对于(b)电路 答: 该电路的振荡频率可在2.285MHz到2.826MHz范围内调节。 因此,该电路的的反馈系数随着振荡频率的调节也发生改变,近似值为0.9。 4-11克拉泼和西勒振荡线路是怎样改进了电容反馈振荡器性能的? 答4-11 由于克拉波振荡器在回路中串行接入了一个小电容,使的晶体管的接入系数很小,耦合变弱,因此,晶体管本身的参数对回路的影响大幅度减小了,故使频率稳定度提高,但使的频率的调整范围变小,所以,西勒振荡器是在克拉波振荡器的基础上,在回路两端在并联一个可调电容,来增大频率调节范围。 由于存在外接负载,当接入系数变小时,会带来增益的下降。 4-12振荡器的频率稳定度用什么来衡量? 什么是长期、短期和瞬时稳定度? 引起振荡器频率变化的外界因素有哪些? 答4-12 振荡器的稳定度是用在一定的时间间隔内,振荡频率的相对变化量大小来衡量的。 长期稳定度: 一般是指一天以上时间内的稳定度。 短期稳定度: 一天或小于一天时间内,如小时、分、或秒 计时间隔的频率稳定度 瞬时稳定度: 秒或毫秒时间间隔内的频率的相对变化。 4-13在题4-8图所示的电容反馈振荡器中,设晶体管极间电容的变化量为ΔCce=ΔCbe=1pF,试计算因极间电容产生的频率相对变化Δω1/ω1 解4-13 4-14泛音晶体振荡器和基频晶体振荡器有什么区别? 在什么场合下应选用泛音晶体振荡器? 为什么? 答4-14 所谓泛音,就是石英晶体振动的机械谐波,位于基频的奇数倍附近,且两者不能同时存在。 在振荡器电路中,如果要振荡在某个泛音频率上,那么就必须设法抑制基频和其他泛音频率。 而因为石英晶体的带宽很窄,所以在基频振荡时,肯定会抑制泛音频率。 当需要获得较高的工作频率时,如果不想使用倍频电路,则可采用泛音振荡器直接产生较高的频率信号。 4-15图示是两个实用的晶体振荡器线路,试画出它们的交流等效电路,并指出是哪一种振荡器,晶体在电路中的作用分别是什么? 题4-15图 解4-15 交流等效电路如下 图(a)电路是一个并联晶体振荡器,晶体在电路中相当于一等效的大电感,使电路构成电容反馈振荡器。 图(B)电路是一个串联晶体振荡器,晶体在电路中在晶体串联频率处等效一个低阻通道,使放大器形成正反馈,满足相位条件,形成振荡。 4-16试画出一符合下列各项要求的晶体振荡器实际线路; (1)采用NPN高频三极管; (2)采用泛音晶体的皮尔斯振荡电路; (3)发射极接地,集电极接振荡回路避免基频振荡。 解4-16 所设计的电路如下 4-17将振荡器的输出送到一倍频电路中,则倍频输出信号的频率稳定度会发主怎样的变化? 并说明原因。 解4-17 如果将振荡器的频率为f1的输出信号送入一n倍频器,则倍频器输出信号频率为nf1。 但由于倍频器是对输入频率倍频,所以如果倍频器本身是稳定的,则它的频率稳定度不会发生改变。 因为倍频器输出信号的稳定度为: 但实际上倍频器电路同样也存在着不稳定因素,所以实际上,振荡器信号经倍频后的信号频率稳定度将会降低。 4-18在高稳定晶体振荡器中,采用了哪些措施来提高频率稳定度? 答4-18 ●采用温度系数低的晶体切片。 ●保证晶体和电路在恒定温度环境下工作,如采用恒温槽或温度补偿电路。 ●选择高稳定性的电源。 ●选择温度特性好的电路器件。
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