电工学试题精选与答题技巧 (15).pdf

第十八章 正弦波振荡电路 183 一、一、 例题精解例题精解 【例题【例题 18.1】】 判断图 18.1 各电路能否产生正弦波振荡,并说明理由。如不能振荡, 加以改正。 【解解】图a中，从交流通路来看，放大器为正反馈，故有产生振荡的可能。但从直 流通路来看，晶体管的基极为地电位，晶体管截止，所以该振荡器不能产生振荡。如在 至基极的支路中加一隔直电容，则会产生自激振荡。 2 L 图b中，因为发射极旁路电容将反馈信号旁路，即电路中不存在反馈，所以不能产 生振荡。若将发射极旁路电容开路，则电路可能产生振荡。 图c中，因反馈支路中无隔直电容，静态的U，故该电路不能产生振荡。 若在电感的中心抽头与发射极之间加一隔直电容，则电路可能产生振荡。 0V CE 图d中， 从交流通路来看电路可能产生振荡， 但静态U， 三极管工作不正常， 所以不能产生振荡。如在至基极之间加一隔直电容，则会产生自激振荡。 BC U L 图e中，由于并联回路谐振时，阻抗最大，正反馈支路近似开路，电路不可能 在回路的谐振频率处产生振荡。若将反馈网络改成串联回路，则串联回路谐 振时，T和 的发射极之间近似短路，由此构成正反馈，从而产生振荡。 LC LCLCLC 12 T 1 L 2 L C c L 1 C C E 2 C b 1 L 2 L C a C E C E L 1 C C E 2 C L1 T C E C 2 T de 图 18.1 例题 18.1 的图 【例题【例题 18.2】】 用相位条件判断图 18.2 所示各电路能否产生振荡。若能振荡，写出 振荡频率表达式。 【解解】 图（a）所示电路为一三点式振荡电路，其交流通路如图 18.2d 所示。从 电路结构来看，该电路能够产生振荡，其振荡频率 电工学试题精选与答题技巧 184 21 21 0 2 1 CC CC L f π ≈ 图（b）所示电路为一电感三点式振荡电路。其交流通路如图 18.2e 所示。从电 路结构来看，该电路能够产生正弦波振荡，其振荡频率 LC f π ≈ 2 1 0 其中 MLLL2 21 在图（c）所示电路中，T和构成差动式放大电路。当从基极引入信号时， 从集电极输出（同相输出端）的信号再经过三节移相网络后反馈到输入端的信 12 T 1 T 2 TRC L 1 C C E 2 C C 2 L 1 R b E R a 2 R 3 R 1 L C E E E− C E 1 T 2 T CC C RR c e 1 R 2 R C 2 L1 L d 1 C 2 C E R L 图 18.2 例题 18.2 的图 号不可能与输入信号同相，所以该电路不可能产生振荡。 【例题 【例题 18.3】】 由运算放大器组成的正弦波振荡电路如图 18.3 所示，已知 R160Ωk， 0.01CF。 （1）设R3Ωk，求满足振荡幅度条件的值；为了使电 路可靠地起振，起振时的的值应比计算的大一些还是小一些为什么（2）计算振 荡频率。 2 R 2 R 0 f 【解解】 （1）虚线框内电路的电压放大倍数 1 2 V 1 R R A 经串并联网络反馈到同相输入端的电压 RC of 3 1U U 即 3 1 o f V U U F 第十八章 正弦波振荡电路 185 要满足振荡的幅度条件必须满足 1 VV AF 即 1 3 1 1 1 2 R R 1 3 1 3 1 2 R 得到 R Ω k6 2 但在起振时希望 1 VV FA 即 1 3 1 3 1 2 R 得到 R Ω k6 2 即在起振时的值比稳定振荡时要大一些。 2 R （2）频率Hz5 .99 1001. 0101602 1 2 1 63 0 π π − RC f ∞ R 1 R C RC 2 R f U 0 A o U o U ∞ 0 A CL f U Fμ0.01 100mH p R 10kΩ 10kΩ Ω100k 图 18.3 例题 18.3 的图 图 18.4 例题 18.4 的图 【例题【例题18.4】】 由运算放大器和并联谐振电路组成的振荡器如图18.4所示。 （1） 分析电路工作原理； （2）估计振荡频率； （3）为了使电路能够起振，应该调节10 电 位器，试求电位器滑动点以下的电阻 LC Ωk R的最小值。 min R 【解解】 （1）本电路当并联谐振时（阻抗为∞） ，U 和U同相，就能满足振荡 的相位条件。虚线框内电路的电压放大倍数 LC f o 11 10 100 1 V A 只要满足 1 VV FA 就能满足振荡的振幅条件，由此可得 11 1 p min o f V R R U U F （2）振荡频率 电工学试题精选与答题技巧 186 63 0 101 . 0101002 1 2 1 −− π π LC fHz5035 （3）为了使电路能够起振 11 1 p min V R R F 即 11 1 10 min R 则 Ωk909. 0 min R C E 1 L 2 L E R 1b R 2b R C 图 18.5 例题 18.5 的图 图 18.6 例题 18.6 的图 ∞ R R 2 R 1 R CC i U o U 【例题【例题 18.5】】正弦波振荡电路如图 18.5 所示，试求电路的起振条件和振荡频率。 【解解】 当集成运算放大器具有理想特性时，可列出节点电流方程 C R UU CU R U ω − ω j 1 j io i i 因为 U Vfio AU 所以 C R UAU CU R U ω − ω j 1 j iVfi i i 即 j j 1 i i iVfi UC R U C RUA ω ω −U 整理得 j 1 j 3 iVfi RC RCUA ω ω− U RC RCA ω ω− j 1 j3 Vf [ 03j] 1 Vf 2 −ω−ωARCRC 令 ω 012−RC 得 RC 1 0 ≈ω 又令 03j Vf −ωARC 第十八章 正弦波振荡电路 187 得 3 Vf A 由运算放大器同相比例运算公式可知 1 1 2 Vf R R A 即 12 1 2 23RR R R 1 所以电路的起振条件是，振荡频率 12 2RR RC f π ≈ 2 1 0 。 【例题【例题 18.6】】 图 18.6 所示为一正弦波震荡器电路。在调试电路时，发现如下 现象，试解释其原因。 LC 1 将反馈线圈的两个接头反接后方能起振； 2 调整、或的阻值方能起振； 1b R 2b R E R E E− C E 1 T 2 T C C C R R E R C 2 L 1 L E E a b C E C R D E C L （c） （d） 图 18.7 例题 18.7 的图 3 该用β值较大的晶体管后方能起振； 4 适当增加反馈线圈的圈数方能起振； 5 适当增加L值或减小值方能起振； C 6 波形变坏，严重失真； 7 负载太重，有时甚至不能起振。 【解解】 （1）反接前是负反馈，不满足相位平衡条件。 （2）放大器工作点不合适，不满足幅度振荡条件。 （3）放大倍数不够，不满足建立振荡的幅值条件。 （4）反馈信号太小。 （5）振荡回路的品质因数太低，为增大Q，应增加L或减小。 C （6）放大倍数太大或反馈信号太强，使振荡进入了放大器的非线性区。 电工学试题精选与答题技巧 188 （7）负载太重使放大器的放大倍数降低，不满足 AF≥1，所以不能起振。 【例题【例题 18.7】】 试判断图 18.7 各电路哪些能自激振荡哪些不能（图中未标号的 电容均系隔直电容或旁路电容。 ） 【解解】 图 18.7a 、b 、 c能自激振荡，d不能。 二、二、 习题精选习题精选 【习题【习题 18.1】】 放大器的自激振荡是由于放大器的电压放大倍数太大所致。 （ ） 【习题【习题 18.2】】 振荡器是没有输入信号而有输出信号的放大器。 （ ） 【习题【习题 18.3】】 在频率较低（几赫到几百赫）的情况下，是不宜采用振荡器的。 （ ） LC 【习题【习题 18.4】】 正弦波振荡器中引入负反馈是为了稳定振幅。 （ ） CC U 1 CC U 2 3 L 1 C CC U L CC U C 2 T C L 4 图 18.8 习题 18.5 的图 【习题【习题 18.5】】 用瞬时极性法判断图 18.8 中哪些电路能满足振荡的相位条件。 （ ） 三三 、、 习题答案习题答案 【习题【习题 18.1】】 （非） 【习题【习题 18.2】】 （是） 【习题【习题 18.3】】 （是） 【习题【习题 18.4】】 （非） 【习题【习题 18.5】】 （1） （2） （4）