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电子线路(非线性部分)第三章课后习题解答

2023-05-13 来源:乌哈旅游
3-1若反馈振荡器满足起振和平衡条件,则必然满足稳定条件,这种说法是否正确?为什么?

解:否。因为满足起振与平衡条件后,振荡由小到大并达到平衡。但当外界因素(T、VCC)变化时,平衡条件受到破坏,若不满足稳定条件,振荡器不能回到平衡状态,导致停振。

3-2一反馈振荡器,欲减小因温度变化而使平衡条件受到破坏,从而引起振荡振幅和振荡频率的变化,应增大

∂T(ωosc)∂ϕT(ω)

和,为什么?试描述如何通过自身调节建立新平∂Vi∂ω衡状态的过程(振幅和相位)。

解:由振荡稳定条件知:

振幅稳定条件:

∂T(ωosc)

<0

∂ViViA

相位稳定条件:

∂ϕT(ω)

<0

∂ωω=ωosc

若满足振幅稳定条件,当外界温度变化引起Vi增大时,T(ωosc)减小,Vi增大减缓,最终回到新的平衡点。若在新平衡点上负斜率越大,则到达新平衡点所需Vi的变化就越小,振荡振幅就越稳定。

若满足相位稳定条件,外界因素变化→ωosc↑→ϕT(ω)↓阻止ω增大,

osc

ωosc↓↑最终回到新平衡点。这时,若负斜率越大,则到达新平衡点所需ωosc的变化就越小,振荡频率就越稳定。

3-3并联谐振回路和串联谐振回路在什么激励下(电压激励还是电流激励)才能产生负斜率的相频特性?

̇的频率特性才会产生负斜率的相频特性,解:并联谐振回路在电流激励下,回路端电压V̇的频率特性才会产生负斜率的相频特如图(a)所示。串联谐振回路在电压激励下,回路电流I性,如图(b)所示。

3-5试判断下图所示交流通路中,哪些可能产生振荡,哪些不能产生振荡。若能产生振荡,则说明属于哪种振荡电路。

解:

(a) 不振。同名端接反,不满足正反馈;(b) 能振。变压器耦合反馈振荡器;

(c) 不振。不满足三点式振荡电路的组成法则;

(d) 能振。但L2C2回路呈感性,ωosc< ω2,L1C1回路呈容性,ωosc> ω1,组成电感三点式振荡电路。

(e) 能振。计入结电容Cb′e,组成电容三点式振荡电路。

(f) 能振。但L1C1回路呈容性,ωosc> ω1,L2C2回路呈感性,ωosc> ω2,组成电容三点式振荡电路。

3-6试画出下图所示各振荡器的交流通路,并判断哪些电路可能产生振荡,哪些电路不能产生振荡。图中,CB、CC、CE、CD为交流旁路电容或隔直流电容,LC为高频扼流圈,偏置电阻RB1、RB2、RG不计。

解:画出的交流通路如图所示。

(a)不振,不满足三点式振荡电路组成法则。(b) 可振,为电容三点式振荡电路。

(c) 不振,不满足三点式振荡电路组成法则。

(d) 可振,为电容三点式振荡电路,发射结电容Cb′e为回路电容之一。(e) 可振,为电感三点式振荡电路。

(f) 不振,不满足三点式振荡电路组成法则。

3-7如图所示电路为三回路振荡器的交流通路,图中f01、f02、f03分别为三回路的谐振频率,试写出它们之间能满足相位平衡条件的两种关系式,并画出振荡器电路(发射极交流接地)。

解:(1) L2C2、L1C1若呈感性,foscf03,所以f03(2) L2C2、L1C1若呈容性,fosc>f01、f02,L3C3呈感性,fosc< f03,所以f03>fosc>f01、f02。3-8试改正如图所示振荡电路中的错误,并指出电路类型。图中CB、CD、CE均为旁路电容或隔直流电容,LC、LE、LS均为高频扼流圈。

解:改正后电路如图所示。

图(a)中L改为C1,C1改为L1,构成电容三点式振荡电路。图(b)中反馈线中串接隔值电容CC,隔断电源电压VCC。

图(c)中去掉CE,消除CE对回路影响,加CB和CC以保证基极交流接地并隔断电源电压VCC;L2改为C1构成电容三点式振荡电路。

3-9试运用反馈振荡原理,分析如图所示各交流通路能否振荡。

解:图(a)满足正反馈条件,LC并联回路保证了相频特性负斜率,因而满足相位平衡条件。

̇比V̇滞后一个小于90°的相位,不满足相位图(b)不满足正反馈条件,因为反馈电压Vf

i1

平衡条件。

图(c)负反馈,不满足正反馈条件,不振。

3-13在下图所示的电容三点式振荡电路中,已知L=0.5µH,Cl=51pF,C2=3300pF,C3=(12~250)pF,RL=5kΩ,gm=30mS,Cb′e=20pF,β足够大。Q0=80,试求能够起振的频率范围,图中CB、CC对交流呈短路,LE为高频扼流圈。

解:在LE处拆环,得混合Ⅱ型等效电路如图所示。

由振幅起振条件知,gm>式中n=

1g′L+ngin(1)

C11

′=C2+Cb′e=3320pF,=gm=30mS。=0.015,其中C2

′C1+C2re

g′L<0.443mS

代入(1),得由g′L=

11+,得Reo>4.115kΩRLReo

则能满足起振条件的振荡频率为ω=

Reo

>102.9×106rad/s。LQoCC′

由图示电路知,CΣ=C3+12。

′C1+C2

当C3=12pF时,CΣ=62.23pF,ωomax=

1

LCΣ

=179.2×106rad/s

当C3=250pF时,CΣ=300pF。

可见该振荡器的振荡角频率范围ωmin~ωmax=(102.9~179.2)×106rad/s,即振荡频率范围fmin~fmax=16.38~28.52MHz。

′>ωo,ϕf′>ϕf,Qe′3-15一LC振荡器,若外界因素同时引起ω0、ϕf、Qe变化,设ωo

分别大于Qe或小于Qe,试用相频特性分析振荡器频率的变化。

解:振荡回路相频特性如图,可见:

′>ωo时,ωosc′>ωosc,且∆ωosc≈∆ωo;(1)当ωo

′′,ωosc′′>ωosc;(2)当ϕf′>ϕf时,设为ωosc

(3)当Qe增加时,相频特性趋于陡峭,

ϕf不变,ωosc↓

ϕf变化,Qe↑→∆ωosc↓,Qe↓→∆ωosc↑。

3-16如图所示为克拉泼振荡电路,已知L=2µH,C1=1000pF,C2=4000pF,C3=70pF,Q0=100,RL=15kΩ,Cb′e=10pF,RE=500Ω,试估算振荡角频率ωosc值,并求满足起振条件时的IEQmin。设 β很大。

解:振荡器的交流等效电路如图所示。由于C1>>C3,C2>>C3,因而振荡角频率近似为

ωosc≈

已知

1

LC3

=84.52×106rad/s

Re0=ωoscLQ0=16.9kΩ

′=RL//Re0=7.95kΩ,C2′=C2+Cb′e=4010pFRL

求得

C1,2=

n2=

′C1C2

=800.4pF′C1+C2

C32

′′≈n2′=50.88Ω=0.08,RLRL

C3+C1,2

又n=

IEQIEQC1111

≈0.2,gi=+=+≈=gm′C1+C2REreREVTVTIEQ′g′1L′g′+ng,即>,求得IEQ>3.21mALinVTn(1−n)

根据振幅起振条件,gm>

3-18试指出如图所示各振荡器电路的错误,并改正,画出正确的振荡器交流通路,指

出晶体的作用。图中CB、CC、CE、CS均为交流旁路电容或隔直流电容。

解:改正后的交流通路如图所示。

图(a)L用C3取代,为并联型晶体振荡器,晶体呈电感。

图(b)晶体改接到发射极,为串联型晶体振荡器,晶体呈短路元件。

3-22试判断如图所示各RC振荡电路中,哪些可能振荡,哪些不能振荡,并改正错误。图中,CB、CC、CE、CS对交流呈短路。

解:改正后的图如图所示。

(a)为同相放大器,RC移相网络产生180°相移,不满足相位平衡条件,因此不振。改正:将反馈线自发射极改接到基极上。

(b)中电路是反相放大器,RC移相网络产生180°相移,满足相位平衡条件,可以振荡。(c)中放大环节为同相放大器,RC移相网络产生180°相移,不满足相位平衡条件,因此不振。改正:移相网络从T2集电极改接到T1集电极上。

(d)中放大环节为反相放大器,因为反馈环节为RC串并联电路,相移为0°,所以放大环节应为同相放大。改正:将T1改接成共源放大器。

3-23图(a)所示为采用灯泡稳幅器的文氏电桥振荡器,图(b)为采用晶体二极管稳幅的文氏电桥振荡器,试指出集成运算放大器输入端的极性,并将它们改画成电桥形式的电路,指出如何实现稳幅。

解:电桥形式电路如图所示。

(a)中灯泡是非线性器件,具有正温度系数。起振时,灯泡凉,阻值小(Rt),放大器增益大,便于起振。随着振荡振幅增大,温度升高,Rt增加,放大器增益相应减小,最后达到平衡。

(b)中D1、D2是非线性器件,其正向导通电阻阻值随信号增大而减小。起振时,D1、D2

截止,负反馈最弱,随着振荡加强,二极管正向电阻减小,负反馈增大,使振幅达到平衡。

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