第五章 正弦波振荡电路-电子技术基础与技能 辅导与练习（第二版）

165 第四章 直流稳压电源 一、课堂练习题 （一）填空题 1.调整元件 取样电路 基准电路 比较放大电路 放大 2.电压负反馈 复合管 3.固定式 可调式 固定式 可调式 4.串联型 并联型 5.开关调整管 储能电路 取样比较放大电路 基准电路 脉冲调宽电路 6.饱和 截止 （二）判断题 √√√√× × （三）单项选择题 BBD （四）简答题 见教材 二、自我检测题 （一）填空题 1.电网电压变化 负载 调整元件 取样电路 基准电路 比较放大电路 2. 调整元件 取样电路 基准电路 比较放大电路 调整元件 3. 调整管 电压降 调整管 电 压降 4.输入端 输出端 公共端 5.+12V -9V 1.2~37V 可调 （二）判断题 ××√×√ ×√√×√ （三）单项选择题 DDABB CB （四）综合题 1.具有放大环节的串联稳压电源 滤波电容 上正下负 调整管 输出电压 比 较放大管 变化量 取样电路 升高 基准电压 电流 2.见教材 3.见教材 第五章 正弦波振荡电路 一、课堂练习 （一）填空题 1.相位  n2 （ n取自然数） 幅度 1FAu 2. 3 180 3.串并 移相式 4.电感 L 电容支路 5.放大器 LC 并联选频 正反馈 6.放大器 选频电路 正反馈网络 （二）判断题 √×√×√ √ （三）单项选择题 BCAC （四）简答题 166 1.见教材 2.见教材 （五）分析题 1.不能起振，不满足相位平衡 2.能起振 属于电感三点式振荡 （六）计算题 1.见教材  kHzf 762.711 由于本电路中 C1、C2 的作用是提供反馈电 压，所以这它们的容量增加 10pF 对电路振荡频率几乎没有什么影响。 二、自我检测题 （一）填空题 1.频率 波形 振幅 2.最大 减小 1/3 3.机械形变 4.容性 感性 容性 5.电容三 点式 电感三点式 都有LC选频回路 6.频率稳定度高 7.压电效应 电压 机械 形变 8. 固有频率 9.RC 串联网络 放大器 （二）判断题 ×√××√ √√√×√ （三）单项选择题 BB DC A CC （四）简答题 1. 1FAu 会导致电路产生减幅振荡，直到停振。因为电路不满足幅度平衡。 2.不能，因为一节 RC 电路最大的移相角度为 90 度，无法满足相位平衡条件。 3.见教材 （五）分析题 （a）图不能振荡，无法满足相位平衡条件 （b）图不能振荡，无法满足相位平衡条件 （六）计算题 kHzf 079.225 交流通路见教材。 第六章 高频信号处理电路 一、课堂练习题 （一）填空题 1.电磁波 8103 2.三 天波 地波 空间波 3.空间波 4.声—电—声 电信号 电信号 声音信号 5.宽 10kHz 200kHz 10.7MHz 465kHz 6.频率 调制 幅度 （二）判断题 ××√×× √×× （三）单项选择题 DCABB D （四）简答题 1.见教材 2.见教材 第五章　正弦波振荡电路 学习目标 （１）了解振荡的概念及振荡器的用途和分类； （２）记住自激振荡的条件； （３）会判断振荡器是否能够起振； （４）会判别正弦波振荡电路的类型； （５）知道ＲＣ、ＬＣ振荡电路和石英晶体振荡电路的工作原理，会估算振荡频率。 知识要点 一、振荡电路的组成 １．振荡器的概念 振荡器是不需要外来信号，可以直接将直流电能转换成具有一定频率、一定波形、一 定振幅的交流电能，产生交流信号，为电子设备提供交流信号源的电子设备。 ２．振荡器分类 根据信号波形不同，振荡器可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。 按照选频网络的元件不同，振荡器可分为ＬＣ振荡器、ＲＣ振荡器和石英晶体振荡器。 ３．正弦波振荡器的组成 正弦波振荡器主要由３部分组成，分别是放大电路、选频电路和正反馈网络。 ４．自激振荡起振的条件 自激振荡器起振，必须同时满足相位平衡条件和幅度平衡条件。 （１）相位平衡条件 指放大器的反馈信号必须与输入信号同相位，即两者电压的相位差 φ＝２ｎπ（ｎ取１， ２，３…）。判断相位是否平衡就是看振荡器中反馈信号是正反馈还是负反馈。可用瞬时极 性法判断。相位平衡条件要求反馈网络引入的反馈为正反馈。 ０８ 　　（２）幅度平衡条件 指反馈信号的幅度必须满足一定数值，才能补偿振荡中的能量损耗，保持等幅振荡，即 ＡｕＦ≥１ 　　判断振荡器能否起振的两个条件中关键条件是相位平衡条件。 对于电感三点式振荡器和电容三点式振荡器，画出它们的交流通路后，仍然用瞬时极 性法判别电路能否产生振荡。通常根据普遍适用电路组成原则来判断电路是否满足相位 平衡条件。电路的组成原则是：与三极管发射极相接的是两个同性质的电抗元件（均是电 容元件或均是电感元件）；与三极管基极相接的是两个不同性质的电抗元件（一个是电容 元件，一个是电感元件）。 二、常用振荡器 １．ＬＣ振荡器 由电感Ｌ和电容Ｃ组成选频电路，在结构形式上有变压器反馈式、电感反馈式、电容 反馈式三种，其反馈信号都是从输出回路通过变压器、电感或电容反馈回放大器输入端。 其相位平衡条件可用瞬时极性法判断；幅度平衡条件与放大器的电压放大倍数和反馈元 件的分压值有关。 ２．ＲＣ振荡器 常用的ＲＣ振荡器有ＲＣ选频振荡器和 ＲＣ移相振荡器两类，其振荡频率与 ＲＣ的乘 积成反比。前者用ＲＣ串、并网络选频，后者用３阶以上ＲＣ移相电路选频。 ３．石英振荡器 石英振荡器相当于一个Ｑ值很高、频率稳定度很高的谐振回路，它有ｆｓ和ｆｐ两个谐振 频率。石英振荡器应用电路有并联型和串联型两类。并联型石英晶体振荡器的工作频率 在ｆｓ和ｆｐ之间，石英晶体等效于电感。串联型石英晶体的振荡器频率等于 ｆｓ，石英晶体作 为串联谐振回路接于放大器的正反馈网络中，相当于小电阻实现选频及正反馈。 常用振荡器的比较见表５１。 表５１　常用振荡器的比较 类　型 电路图 振荡频率 优　点 缺　点 ＬＣ 振 荡 器 变压 器反 馈式 ｆ０≈ １ ２π槡ＬＣ 频率高，容易起 振，调节频率方 便，便于实现阻 抗匹配 体积大，频率不 能太高，波形不 太好 １８ 续表 类　型 电路图 振荡频率 优　点 缺　点 ＬＣ 振 荡 器 电感 反馈 式 ｆ０≈ １ ２π Ｌ１－Ｌ２＋槡 ２ 易起振，易调节 对高次谐波阻 抗大，输出波 形差 电容 反馈 式 ｆ０≈ １ ２π Ｃ１Ｃ２ Ｃ１＋Ｃ２槡 振荡频率高，波 形好 调节频率时易 停振，分布电容 影响大 电容 反馈 式改 进型 ｆ０≈ １ ２π槡ＬＣ 振荡频率高，波 形好，稳定性好 起振困难 ＲＣ 振 荡 器 ＲＣ选 频式 振荡 器 ｆ０≈ １ ２πＲＣ 波形好，输出信 号频率可调范 围宽，容易起振 振荡频率低 ＲＣ 移相 式振 荡器 ｆ０≈ １ ２π槡６ＲＣ 波形好，结构简 单，容易起振 工作不稳定。 波形差，频率难 于调节 晶 体 石英 晶体 振荡 器 ｆ０≈ １ ２π槡ＬＣ 振荡频率高、精 度高、频率稳定 度高 振荡频率不易 调整 ２８ 解题示例 例５１　根据自激振荡的相位平衡条件，判断图５１中的电路能否产生振荡。 解：在图５１中，从三极管基极瞬时注入正极性信号，经三极管集电极倒相后为“负”， 再经电感移相后为“正”，因为电感 Ｌ上端通过电源接地，电感中心抽头处极性与地端相 反，所以取 “负”。该“负”经反馈网络反送到三极管基极，削弱了输入的“正”信号，所以 是负反馈，不满足相位平衡，不能起振。 图５１ 图５２ 例５２　如图５２所示的变压器反馈式振荡电路，在调试过程中若出现以下情形，试 说明原因。 ①要将Ｌ１线圈的两个接头对调后才能起振； ②适当增加Ｌ１线圈的匝数才能振荡； ③改用β值较大的三极管后才能起振； ④振荡波形上下都出现切割失真； ⑤适当增大Ｌ值或减少Ｃ值就能够起振； ⑥调整电阻Ｒｂ１、Ｒｂ２或Ｒｅ的阻值后就能够起振。 【分析】　本题主要是考查对变压器耦合振荡电路各个参数作用的了解情况。对于 不振荡的故障，应从相位平衡条件和振幅平衡条件两个方面来分析原因。对于波形上下 都出现切割失真，应分析使放大器进入非线性放大状态的原因。 解：①将变压器同名端的极性接反，形成了负反馈，不能满足振荡的相位平衡条件。 将线圈Ｌ１的接头对调后，电路成为正反馈，满足振荡的相位平衡条件后，便可起振。 ②适当增加反馈线圈Ｌ１的匝数，即提高变压器二次侧绕组上的反馈电压ｕｆ，使反馈系 数Ｆ增大，正反馈加强后，满足了振荡的振幅平衡条件，使电路能起振。 ③β值大的三极管，电压放大倍数Ａｕ大，使ＡｕＦ＞１，容易使电路满足振荡的振幅平衡 条件，使之产生自激振荡。 ④波形上下都出现切割失真，其原因是振荡的信号过强，进入了三极管的非线性工作 区域，解决的办法是适当减弱正反馈的强度，即适当减少反馈线圈Ｌ１的匝数或适当调整静 态工作点。 ⑤因为在谐振回路谐振时，相当于一个纯电阻，此时 Ｚ＝ Ｌ ＲＣ 。当 Ｌ增大或 Ｃ减小时， ３８ 意味着Ｚ增大，而放大器的放大倍数也增大，Ａｕ＝－β Ｚ ｒｂｅ ，使 ＡｕＦ＞１，满足起振的振幅平衡 条件。 ⑥调整电阻Ｒｂ１，Ｒｂ２或Ｒｅ的阻值，可改变放大器的静态工作点，使之工作在一个合适 的静态工作点上，保证了放大器的放大能力，使 Ａｕ不至于过小而不符合自激振荡的振幅 平衡条件。 课堂练习题 一、填空题 １．自激振荡条件有两个：一是 平衡条件，其表达式为 ；二 是 平衡条件，其表达式为 。 ２．ＲＣ移相波振荡器由 节以上的 ＲＣ移相电路和放大电路组成，可移相 度。 ３．ＲＣ正弦波振荡器可分为 式和 式两种。 ４．电感三点式振荡器从交流角度看，三极管的 ３个电极分别与 ＬＣ回路中 的３个端相连。电容三点式振荡器的３个电极分别与 ３个端 相连。 ５．变压器反馈式 ＬＣ正弦波振荡器与调谐放大器相比，都由 和 网络组成，不同的是在变压器反馈式 ＬＣ回路副边多了一个 绕组。 ６．正弦波振荡器主要由 、 、 三大部分组成。 二、判断题 １．ＲＣ振荡器常用在振荡频率较低的场合。 （　　） ２．在ＲＣ选频振荡器中，为了减小谐波失真，提高电路的稳定性，可引入电流串联负反 馈网络。 （　　） ３．放大器与正弦波振荡器均能将电源的直流功率变为电路的交流信号输出。（　　） ４．正反馈网络在ＬＣ振荡器中用于满足振荡的幅度平衡条件。 （　　） ５．正弦波振荡器必须同时满足相位平衡条件和幅度平衡条件才能使振荡稳定，二者 缺一不可。 （　　） ６．ＲＣ振荡器振荡频率很低，它只能工作在低频段。 （　　） 三、选择题 １．产生自激振荡的幅度平衡条件为：电压放大倍数Ａｕ与反馈系数Ｆ应满足（　　）。 Ａ．ＡｕＦ＞０ Ｂ．ＡｕＦ＞１ Ｃ．ＡｕＦ＜０ Ｄ．ＡｕＦ＜１ ４８ ２．已知谐振频率ｆ０＝ １ ２π槡ＬＣ ，欲调整，则（　　）。 Ａ．只能调整Ｌ Ｂ．只能调整Ｃ Ｃ．调Ｌ和Ｃ均可 Ｄ．调Ｌ和Ｃ均不可 ３．要振荡器起振，必须满足的条件是（　　）。 Ａ．相位平衡条件和幅度平衡条件 Ｂ．相位平衡条件 Ｃ．幅度平衡条件 Ｄ．相位平衡条件比幅度平衡条件更重要 ４．ＬＣ并联谐振回路处于谐振状态时，电路对外呈（　　）。 Ａ．感性 Ｂ．容性 Ｃ．阻性 Ｄ．不能确定 四、简答题 １．调谐放大器与变压器反馈式ＬＣ振荡器有什么区别？ ２．怎样判断三点式振荡电路是否满足相位平衡条件？ 五、分析题 １．根据自激振荡的相位平衡条件，判断图５３的电路能否产生振荡。 图５３ ２．用瞬时极性法说明图５４所示电路能否起振？若能起振，是哪种类型的振荡器。 图５４ ５８ 六、计算题 如图５５所示，已知Ｃ１＝Ｃ２＝５００ｐＦ，Ｃ＝５０ｐＦ，Ｌ＝１ｍＨ。 ①画出其交流等效电路。 ②计算其振荡电路频率。 ③若Ｃ１、Ｃ２各增加１０ｐＦ，其振荡频率是多少？ 图５５ 自我检测题 一、填空题 １．正弦波振荡器不需要外来信号可直接将直流电能转换成具有一定 、 一定 和一定 的交流电能，产生交流信号。 ２．从ＲＣ串并联电路的特性可以看出：在谐振频率 ｆ０上输出电压 ，偏离 这个频率时输出电压幅度迅速 ，ＲＣ串并联电路在谐振状态，输出电压为输 入电压的 倍。 ３．在石英晶片的两电极上加电压，晶片将产生 。 ４．从石英晶片的频率特性可以看出，在ｆ＜ｆｓ范围晶体显 性，在 ｆｓ＜ｆ＜ｆｐ范 围晶体显 性，在ｆ＞ｆｐ范围晶体显 性。 ５．三点式 ＬＣ振荡电路分为 和 两类，它们的共同点 是 。 ６．由石英晶体组成振荡器，其突出的优点是 。 ７．石英晶体的基本特性是具有 效应，它在两电极上所加 与其自身的 是可逆的。 ８．石英晶体振荡器的振荡频率等于石英晶体的 频率。 ９．ＲＣ选频式振荡器由 和 组成。 二、判断题 １．变压器反馈式ＬＣ振荡器产生的波形好，但起振困难。 （　　） ２．ＲＣ振荡器的振荡频率从几赫兹到几十千赫兹，只能工作在低频段。 （　　） ６８ ３．在ＲＣ选频振荡器中，因为Ｕ２＝ １ ３ Ｕ１，只要Ａｕ＞３，即满足起振条件。 （　　） ４．在ＲＣ移相振荡器中，ＲＣ移相电路必须移相３６０°才能满足起振条件。 （　　） ５．石英晶体工作在串联谐振频率ｆｓ和并联谐振频率ｆｐ之间才显感性，在这个区域它的 频率稳定度极高。 （　　） ６．串联型石英晶体振荡器中，石英晶体在反馈电路上用于实现选频。 （　　） ７．自激振荡的相位条件就是指电路的反馈必须为正反馈。 （　　） ８．要使振荡器起振必须先给一个初始的冲击信号。 （　　） ９．串联型石英晶体振荡器中，晶体对谐振信号具有放大能力。 （　　） １０．克拉泼振荡电路是在典型电容三点式振荡电路的基础上，由电感支路串入小容量 电容组成。 （　　） 三、选择题 １．在线圈Ｌ和电容Ｃ组成的实际振荡回路中，（　　）。 Ａ．Ｌ、Ｃ均不消耗能量 Ｂ．Ｌ、Ｃ均消耗能量 Ｃ．Ｌ消耗能量，Ｃ不消耗能量 Ｄ．Ｌ不消耗能量，Ｃ消耗能量 ２．选频振荡电路能放大所选择的频率，对其余频率进行衰减是因为经放大器和反馈 网络后（　　）。 Ａ．不满足相位平衡条件 Ｂ．不满足幅度平衡条件 Ｃ．不满足幅度和相位平衡条件 Ｄ．其余信号被短路到地 ３．变压器耦合 ＬＣ振荡器和电感耦合 ＬＣ振荡器在通过信号耦合实现正反馈过程 中（　　）。 Ａ．前者用电磁耦合，后者不是 Ｂ．后者用电磁耦合，前者不是 Ｃ．两者都不用电磁耦合 Ｄ．两者都用电磁耦合 ４．具有正反馈网络兼放大作用的电路是（　　）。 Ａ．ＬＣ振荡器 Ｂ．调谐放大器 Ｃ．功率放大器 Ｄ．负反馈放大器 ５．如将石英晶体组合成并联型石英晶体振荡器，它的工作频率范围为（　　）。 Ａ．ｆ０＜ｆｓ Ｂ．ｆ０＞ｆｓ Ｃ．ｆｓ＜ｆ０＜ｆｐ Ｄ．ｆ０＝ １ ２π槡ＬＣ ６．某放大器电压放大倍数 Ａ＝１００，欲使其满足幅度平衡条件，其反馈系数 Ｆ≥（　　）。 Ａ．０．１ Ｂ．１．０ Ｃ．０．０１ Ｄ．０．００１ ７．设某单级选频放大器输出信号与输入信号之间的相位差为１８０°，则由该放大器组 成振荡器时，反馈网络应产生的相位为（　　）。 Ａ．０° Ｂ．９０° Ｃ．１８０° Ｄ．２７０° ７８ 四、问答题 １．某振荡电路起振后因电路原因，出现ＡｕＦ＜１，振荡将发生什么变化？为什么？ ２．用一节ＲＣ移相电路能否组成ＲＣ振荡器？为什么？ ３．改进型电容三点式振荡器有什么优点？ 五、分析题 请用瞬时极性法判断图５６所示电路能否起振。 图５６ 六、计算题 如图５７所示电路中，已知Ｌ＝２ｍＨ，Ｃ１＝Ｃ２＝５００ｐＦ，计算振荡器频率，并画出其交流 通路。 图５７ ８８