正弦波振荡器振荡电路分析.docx

正弦波振荡器分析1•振荡器的振荡特性和反馈特性如图9.10所示，试分析该振荡器的建立过 程，并判断A、B两平衡点是否稳定解：根据振荡器的平衡稳定条件可以判断出A点是稳定平衡点，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 9.10图 9.112 •具有自偏效应的反馈振荡器如图9.11所示，从起振到平衡过程u波形BE如图9.12所示，试画出相应的i和I波形C c0解：相应的和波形如图9.13所示1 6X图 9.12图 9.133•振荡电路如图9.11所示，试分析下列现象振荡器工作是否正常：（1） 图中A点断开，振荡停振，用直流电压表测得V =3V, V =2.3V接B E通A点，振荡器有输出，测得直流电压V =2.8V, V =2.5VB E（2） 振荡器振荡时，用示波器测得B点为余弦波，且E点波形为一余弦脉 冲解：（1） A点断开，图示电路变为小信号谐振放大器，因此，用直流电压表 测得V =3V，V =2.3V当A点接通时，电路振荡，由图9.12所示的振荡B E器从起振到平衡的过程中可以看出，具有自偏效应的反馈振荡器的偏置电压 u ，从起振时的大于零，等于零，直到平衡时的小于零（也可以不小于零,BEQ但一定比停振时的U 小），因此，测得直流电压V =2.8V，V =2.5V是BEQ B E正常的，说明电路已振荡。

2）是正常的，因为，振荡器振荡时，u为余弦波，而i或i的波形为余be c e弦脉冲，所示E点波形为一余弦脉冲4•试问仅用一只三用表，如何判断电路是否振荡？解：由上一题分析可知，通过测试三极管的偏置电压u 即可判断电路是否 BEQ起振短路谐振电感，令电路停振，如果三极管的静态偏置电压u 增大， BEQ说明电路已经振荡，否则电路未振荡5.—反馈振荡器，若将其静态偏置电压移至略小于导通电压处，试指出接通电源后应采取什么措施才能产生正弦波振荡，为什么？解：必须在基极加一个起始激励信号，使电路起振，否则，电路不会振荡6•振荡电路如图9.14所示，试画出该电路的交流等效电路，标出变压器同 名端位置；说明该电路属于什么类型的振荡电路，有什么优点若L=180u H，C =30pF，C的变化X围为20〜270pF，求振荡器的最高和最低振荡2 1频率图 9.14解：画交流通路时，只需将耦合电容、旁路电容短路，电源接地即可，如图9.15所示根据振荡器相位平衡条件，变压器的同名端标注的位置见图9.15 该电路属于共基调射型变压器反馈式振荡器，具有结构简单、易起振、输出幅 度较大、调节频率方便、调节频率时输出幅度变化不大和调整反馈时基本上不 影响振荡频率等优点。

因为 163.6 (pF)43.9 (pF)所以振荡器的最咼振荡频率和最低振荡频率分别为1.79 (MH )Z0.93 (MH )Z7•试将图9.16所示变压器耦合反馈式振荡器交流通路画成实际振荡电路， 并注明变压器的同名端解：参考的实际振荡电路如图9.17所示⑼ （C） （血图 l（h 178•试从振荡的相位平衡条件出发，分析如图9.18所示的各振荡器的交流通 路中的错误，并说明应如何改正解：图（a）为反馈式振荡器，同名端位置错误图（b）、（c）、（d）、（e）、（f）为三点式振荡器，不满足三点式振荡器组成原则改正后的交流 通路（参考）如图11.19所示丄王丁图 9.199.电路如图 9.20 所示，已知 L =40yH,L =15yH, M=10yH, C=470pF1 2（1）画出其交流通路（偏置电路和负载电路可不画出），并用相位条件判别 该电路能否振荡图中电容C、C、C和为隔直、耦合或旁路电容B E C L11. 图9.24为三谐振回路振荡器的交流通路,设三回路的谐振频率分别为f、01f和f试分析在电路参数满足下述关系的情况下，该电路能否振荡？若能02 03振荡，则属于哪种类型的振荡器？比较其振荡频率f与f、f、f的大小。

0 01 02 03(1)LC>LC>LC； (2)LC=LCvLC； (3)L C >L C >L C1 1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 2 2 3 3 1 1解：(1)能振荡，属电容三点式振荡器因为L C >L C >L C ,则f V1 1 2 2 3 3 01f vf ,当f vf vf vf时，L C回路、L C回路都呈容性，L C呈感性，02 03 01 02 0 03 1 1 2 2 3 3因此，电路能振荡⑵能振荡，属电感三点式振荡器因为L C =L C VL C，则f =f >f ,1 1 2 2 3 3 01 02 03当f =f >f>f时，LC回路、L C回路都呈感性，L C呈容性，因此，01 02 0 03 1 1 2 2 3 3电路能振荡3)不能振荡12. 试分析影响LC振荡器频率稳定度的原因与稳频措施解：(1)影响振荡器振荡频率变化的原因：温度、湿度、电源电压、负载的 变化以与机械振动、元件器的老化、周围磁场等都会使振荡频率发生变化，而 温度是其中最重要的因素这是因为LC振荡器的振荡频率主要取决于振荡回 路的参数：电感L、电容C、品质因数Q和串联损耗电阻r (其中主要的是L、 eC),而管子的参数和寄生参数对振荡频率也有一定的影响。

此外，电路中任 一相位的变化(主要回路相位甲的变化)，也会使振荡频率发生变化因此, 温度、湿度、电源电压、负载的变化以与机械振动、元件器的老化、周围磁场 等外部因素，都有可能引起决定振荡频率的回路兀件参数（L、C、Q、r）、e管子的参数和相位（主要回路相位甲的变化）的变化，从而使振荡频率发生 变化，后者是引起频率不稳定的内因2）稳频措施为一是减少外界因素的变化例如，将振荡器或回路元件置于 恒温槽内来减小温度的变化，采用密封工艺来减小湿度的变化，采用高稳定的 稳压电源来减小电源电压的变化，采用减振装置来减小机械振动，采用屏蔽罩 来减小周围磁场的影响，在振荡器与负载之间插入跟随器来减小负载变化等 二是合理选择元器件例如，选择f高且性能稳定可靠的振荡管，不但有利T于起振（因在振荡频率上B较高），而且由于极间电容小，相移小，使振荡频 率更接近回路的固有谐振频率，有利于提高频率稳定度；选择温度系数小、Q 值高的回路电感L （如在高频瓷骨架上用烧渗银法制成的电感）和电容c，一 方面使L和C在温度改变时变化很小，振荡频率的变化也很小，另一方面由 于Q值咼，其频率稳定度也咼；采用贴片兀器件，可减小分布参数的影响， 有利于振荡频率的稳定。

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-T I cc图 9.26 图 9.27解：(1)振荡器的交流通路如图9.27所示2)此电路为并联型晶体振荡器，晶体等效为一个大电感由L和C组成的并联谐振回路，其谐振频率为(MH)Z晶体的基频为1MH，则振荡器若振荡在其五次泛音即5MH频率上，此时Z ZLC回路呈容性，符合振荡器的相位平衡条件3) 输出信号由V的射极输出，是利用V组成的射极输出器，起到隔离负2 2载对电路影响的作用16.晶体振荡电路如图9.28所示，已知，，试分析电路能否振荡，若能振荡, 试指出振荡频率f与f、f之间的关系。

0 1 2解：能振荡晶体振荡电路的交流通路如图9.29所示，可见，此电路如能振 荡，一定为并联型晶体振荡器，即晶体等效为电感，LC并联回路呈容性，1 1L2C2串联回路也必须呈容性这就要求to?>f >f 0 01.■5□FCI17.试分析图9.30所示电路能否产生正弦波振荡？若能产生振荡，其振荡频率是多少？解：在图（a）所示电路中，LC串联网络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R,当正反馈作用强于R引入的负3 3反馈作用时，电路将产生正弦振荡振荡频率为图（b）所示电路中，LC并联网络引入负反馈，但是还有电阻气接在运放输满足相位平衡条件；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 9.32件，改正后见图9.32 (c);图9.31 (d)电路不能振荡，RC串并联网络 在时的相移为0必须与同相放大器一起才可构成振荡器，而V ,V组成1 2反相放大器，可见电路不能振荡，改正后见图9.32 (d)o 19•如图3.33所示电路为RC文氏电桥振荡器，要求:(1) 计算振荡频率f o0(2) 求热敏电阻的冷态阻值。

3) R应具有怎样的温度特性t解：（1） 1.59kHz 图 933（2） 由起振条件可知，运放构成的同相放大器的增益A必须大于3,即Ru f>2R，也就是要求热敏电阻的冷态电阻R应小于2.5kQt t（3） R应具有随温度升高，其阻值增大的温度特性，即R为正温度系数的t t热敏电阻这是因为振荡器起振后，随着振荡幅度的增大，R上消耗的功率t增大，致使其温度升高，阻值相应地增大，放大器的增益A随之减小，直到uR= R /2 （或A =3）时，振荡器才可以进入平衡状态t f u20.如图9.34所示RC桥式振荡器的振荡频率分为三挡可调，在图中所给的参数条件下，求每挡的频率调节X围（设R、R阻值的变化X围为0~27kPl P2并说明场效应管V的作用1解：（1）由图可知，第一挡R=2.4~29.4kQ，C=0.003yF，频率调节X围为1.805 (kH )Z22.116 (kH )Z第二挡R=2.4~29.4kQ，C=0.03uF，频率调节X围为18.05 (kH )Z221.16 （kH ）Z同理，第三挡R=2.4~29.4kQ, C=0.3uF,频率调节X围为180.5（kH），2211.6（kH）Z Z2丁也2.4kU3DJ7F闵 00旳FC|I2.4ktl1 1Csi ~]~0-3pFQ.CBpF6.8kQK^lOkCi 町4 ；1您门2CT图 9.34(2)此电路是利用场效应管进行稳幅的文氏电桥振荡器。

由于场效应管工作 在变阻区时，它的漏源电阻R是一个受U 控制的可变电阻，因此可利用场DS GS效应管的可变电阻特性进行稳幅图中，场效应管V的R和R串联代替图1 DS 39.10中的R，负反馈支路由R和R、R组成输出电压经二极管V整f1 p3 DS 3 2流和R、C滤波后，再通过R和R为场效应管。