高频电子线路习题答案第四章

[解] (a) 同名端标于二次侧线圈的下端

11f00.877106Hz0.877MHz

2πLC2π3301012100106(b) 同名端标于二次侧线的圈下端

1f00.777106Hz0.777MHz

2π1401063001012(c) 同名端标于二次侧线圈的下端

1f00.476106Hz0.476MHz

2π56010620010124.2 变压器耦合LC振荡电路如图P4.2所示，已知C360pF，L280μH、Q50、M20μH，晶体管的fe0、Goe2105S，略去放大电路输入导纳的影响，试画出振荡器

起振时开环小信号等效电路，计算振荡频率，并验证振荡器是否满足振幅起振条件。

[解] 作出振荡器起振时开环Y参数等效电路如图P4.2(s)所示。 略去晶体管的寄生电容，振荡频率等于

11f0Hz=0.5MHz

6122πLC2π2801036010

略去放大电路输入导纳的影响，谐振回路的等效电导为

11GeGoeGGoe2105SS42.7μS

QoL502π0.510628010612

由于三极管的静态工作点电流IEQ为

IEQ12100.7V12330.6mA 3.3k所以，三极管的正向传输导纳等于

YfegmIEQ/UT0.6mA/26mV0.023S

因此，放大器的谐振电压增益为

AuoUoUigm Ge而反馈系数为

FUfUojMM

jLL这样可求得振荡电路环路增益值为

TAFgmGeM0.023L42.71062038 280由于T>1，故该振荡电路满足振幅起振条件。

4.3 试检查图P4.3所示振荡电路，指出图中错误，并加以改正。

[解] (a) 图中有如下错误：发射极直流被Lf短路，变压器同各端标的不正确，构成负反馈。改正图如图P4.3(s)(a)所示。

(b) 图中有如下错误：不符号三点式组成原则，集电极不通直流，而VCC通过L直接加到发射极。只要将C1和L位置互换即行，如图P4.3(s)(b)所示。

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4.4 根据振荡的相位平衡条件，判断图P4.4所示电路能否产生振荡？在能产生振荡的电路中，求出振荡频率的大小。

[解] (a) 能；f02π14700101230010621

0.19106Hz0.19MHz

(b) 不能； (c) 能；f0

4.5 画出图P4.5所示各电路的交流通路，并根据相位平衡条件，判断哪些电路能产生振荡，哪些电路不能产生振荡(图中CB、CE、CC为耦合电容或旁路电容，LC为高频扼流圈)。

[解] 各电路的简化交流通路分别如图P4.5(s)(a)、(b)、(c)、(d)所示，其中

(a) 能振荡； (b) 能振荡； (c) 能振荡； (d) 不能振荡。

2π4701012(100200)1060.424106Hz0.424MHz

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4.6 图P4.6所示为三谐振回路振荡器的交流通路，设电路参数之间有以下四种关系：(1)

L1C1L2C2L3C3；(2) L1C1L2C2L3C3；(3) L1C1L2C2L3C3；(4) L1C1L2C2L3C3。

试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率与各回路的固有谐振频率有何关系？

[解] 令f0112πL1C1,f0212πL2C2,f0312πL3C3

(1) L1C1L2C2L3C3，即f01f02f03

当ff01时，X1、X2、X3均呈感性，不能振荡； 当f01ff02时，X1呈容性，X2、X3呈感性，不能振荡； 当f02ff03时，X1、X2呈容性，X3呈感性，构成电容三点式振荡电路。

(2) L1C1L2C2L3C3，即f01f02f03 当ff03时，X1、X2、X3呈感性，不能振荡；

当f03ff02时，X3呈容性，X1、X2呈感性，构成电感三点式振荡电路； 当f02ff01时，X2、X3呈容性，X1呈感性，不能振荡； 当ff01时，X1、X2、X3均呈容性，不能振荡。 (3) L1C1L2C2L3C3即f01f02f03

当ff01(f02)时，X1、X2、X3均呈感性，不能振荡；

当f01(f02)ff03时，X1、X2呈容性，X3呈感性，构成电容三点式振荡电路； 当ff03时，X1、X2、X3均呈容性，不振荡。 (4) L1C1L2C2L3C3即f01f02f03

ff02(f03)时，X1、X2、X3均呈感性；f02(f03)ff01时，X2、X3呈容性，X1呈感

性；ff01时，X1、X2、X3均呈容性，故此种情况下，电路不可能产生振荡。

4.7 电容三点式振荡器如图P4.7所示，已知LC谐振回路的空载品质因数Q60，晶体管的输出电导Goe2.5105S，输入电导Gie0.2103S，试求该振荡器的振荡频率f0，并验证ICQ0.4mA时，电路能否起振？

[解] (1)求振荡频率f0，由于

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CC1C23001000pF=231pF

C1C2300100012π1101023110612所以

f012πLCHz=1MHz

(2) 求振幅起振条件

0.4S=0.0154S2611GpS24106SQL/C60110106/2311012gmICQ/26C1C230010006GGpp2410S40.6μS1000C222 C3001161GieGie20010S28μSRB1//RB2100012103//36103C2Gc1/Rc1/2103S0.5103S500μSGeGpGieGcGoe(40.62850025)μS594μSTgmGeC10.01543007.81C2594106100022故满足振幅起振条件。

4.8 振荡器如图P4.8所示，它们是什么类型振荡器？有何优点？计算各电路的振荡频率。

[解] (a) 电路的交流通路如图P4.8(s)(a)所示，为改进型电容三点式振荡电路，称为克拉泼电路。其主要优点是晶体管寄生电容对振荡频率的影响很小，故振荡频率稳定度高。

f012πLC12π501010010612Hz=2.25MHz

(b) 电路的交流通路如图P4.8(s)(b)所示，为改进型电容三点式振荡电路，称为西勒电路。

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其主要优点频率稳定高。

1C3.3pF=4.86pF111 2.28.21511f0Hz=9.6MHz2πLC2π571064.8610124.9 分析图P4.9所示各振荡电路，画出交流通路，说明电路的特点，并计算振荡频率。

[解] (a) 交流通路如图P4.9(s)(a)所示。

11C25pF=30.83pF1111 555101f0=12.82106Hz=12.82MHz6122π51030.8310电容三点振荡电路，采用电容分压器输出，可减小负载的影响。

(b) 交流通路如图P4.9(s)(b)所示，为改进型电容三点式LC振荡电路(西勒电路)，频率稳定度高。采用电容分压器输出，可减小负载的影响。

11CpF=38.625pF11111 200200511005.11f0=9.06106Hz=9.06MHz6122π81038.625104.10 若石英晶片的参数为：Lq4H，Cq6.3103pF，Co2pF，rq100，试求

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(1)串联谐振频率fs；(2)并联谐振频率fp与fs相差多少？(3)晶体的品质因数Q和等效并联谐振电阻为多大？

[解] (1) fs12πLqCq12π46.310310121.003106Hz=1.003MHz

312Cq6.31010(2) fpfs11fs111.003106 12C02101.58103Hz=1.58kHz

(3) QLqrq2πfsLqrq2π1.00310642.52105

1002CLqCRp2C0CrqC0LqrqC0CqC0CqLq2C0rq

6.3103101246310663M31212(26.310)102101004.11 图P4.11所示石英晶体振荡器，指出他们属于哪种类型的晶体振荡器，并说明石英晶体在电路中的作用。

[解] (a) 并联型晶体振荡器，石英晶体在回路中起电感作用。

(b) 串联型晶体振荡器，石英晶体串联谐振时以低阻抗接入正反馈电路。

4.12 晶体振荡电路如图P4.12所示，试画出该电路的交流通路；若f1为L1C1的谐振频率，

f2为L2C2的谐振频率，试分析电路能否产生自激振荡。若能振荡，指出振荡频率与f1、f2之

间的关系。

[解] 该电路的简化交流通路如图P4.12(s)所示，电路可以构成并联型晶体振荡器。若要产

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生振荡，要求晶体呈感性，L1C1和L2C2呈容性。所以f2f0f1。

4.13 画出图P4.13所示各晶体振荡器的交流通路，并指出电路类型。

[解] 各电路的交流通路分别如图P4.13(s)所示。

4.14 图P4.14所示为三次泛音晶体振荡器，输出频率为5 MHz，试画出振荡器的交流通路，说明LC回路的作用，输出信号为什么由V2输出？

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[解] 振荡电路简化交流通路如图P4.14(s)所示。

LC回路用以使石英晶体工作在其三次泛音频率上。V2构成射极输出器，作为振荡器的缓

冲级，用以减小负载对振荡器工作的影响，可提高振荡频率的稳定度。

4.15 试用振荡相位平衡条件判断图P4.15所示各电路中能否产生正弦波振荡，为什么？

[解] (a) 放大电路为反相放大，故不满足正反馈条件，不能振荡。

(b) V1为共源电路、V2为共集电路，所以两级放大为反相放大，不满足正反馈条件，不能振荡。

(c) 差分电路为同相放大，满足正反馈条件，能振荡。

(d) 通过RC选频网络构成负反馈，不满足正弦振荡条件，不能振荡。

(e) 三级RC滞后网络可移相180，而放大器为反相放大，故构成正反馈，能产生振荡。 4.16 已知RC振荡电路如图P4.16所示。(1) 说明R1应具有怎样的温度系数和如何选择其冷态电阻；(2) 求振荡频频率f0。

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[解] (1) R1应具有正温度系数，R1冷态电阻1R25k

2

(2) f011971Hz 362πRC2π8.2100.02104.17 RC振荡电路如图P4.17所示，已知R110k，VCCVEE12V，试分析R2的阻值分别为下列情况时，输出电压波形的形状。(1) R210k；(2) R2100k；(3) R2为负温度系数热敏电阻，冷态电阻大于20k；(4) R2为正温度系数热敏电阻，冷态电阻值大于

20k。

[解] (1) 因为1R223停振，uo0；

R1(2) 因为1R21100113，输出电压为方波；

R110(3) 可为正弦波；

(4) 由于1R23，却随uo增大越大于3，故输出电压为方波。

R14.18 设计一个频率为500 Hz的RC桥式振荡电路，已知C0.047μF，并用一个负温度系数20k的热敏电阻作为稳幅元件，试画出电路并标出各电阻值。

[解] 可选用图P4.17电路，因没有要求输出幅度大小，电源电压可取VCCVEE10V。由于振荡频率较低，可选用通用型集成运放741。

由f01确定R的值，即 2πRC11R6.8k 62πf0C2π5000.04710由1R23可确定R1的值，即

R1 21

R1R220k10k 22可根据输出幅度的大小，选择小于10k的电阻，R1取小值，输出幅度可增大。现取R16.8k。

4.19 图4.5.4所示RC桥式振荡电路中，R210k，电路已产生稳幅正弦波振荡，当输出电压达到正弦波峰值时，二极管的正向压降约为0.6V，试粗略估算输出正弦波电压的振幅值Uom。

[解] 稳幅振荡时电路参数满足1RF3，即 R1

RF2R128.2k16.4k

因RF由R2、R3与V1、V2并联阻抗R3串联组成，所以

RFR216.4k10k6.4k R3因R3两端压降为0.6 V，则流过负反馈电路的电流等于0.6 V/R3，所以，由此可以得到振荡电路的输出电压为

Uom0.6V0.6V(RFR1)2.31V R36.4k