電子教案-高頻電子線路-習題解答-第六章?一、習題6.11.題目：畫出圖6.1所示各振蕩器的交流等效電路，并指出它們分別屬于哪種類型的振蕩器（考畢茲、哈特萊、克拉潑、西勒）。2.解答：（a）圖：交流等效電路中，電容C1、C2與電感L構成振蕩回路，屬于考畢茲振蕩器。（b）圖：交流等效電路里，電感L1、L2與電容C構成振蕩回路，屬于哈特萊振蕩器。（c）圖：交流等效電路為電容C1、C2、C3與電感L構成的振蕩回路，屬于克拉潑振蕩器。（d）圖：交流等效電路是電容C1、C2、C3、C4與電感L構成的振蕩回路，屬于西勒振蕩器。二、習題6.21.題目：已知某電容三點式振蕩器的振蕩頻率\(f_0=10MHz\)，反饋系數(shù)\(F=0.1\)，試求振蕩回路的電容\(C_1\)、\(C_2\)（設\(C_1=2C_2\)）及電感\(zhòng)(L\)。2.解答：對于電容三點式振蕩器，振蕩頻率公式為\(f_0=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC_{eq}}}\)，其中\(zhòng)(C_{eq}=\frac{C_1C_2}{C_1+C_2}\)。已知\(C_1=2C_2\)，則\(C_{eq}=\frac{2C_2\cdotC_2}{2C_2+C_2}=\frac{2}{3}C_2\)。由\(f_0=10MHz\)，可得\(10\times10^6=\frac{1}{2\pi\sqrt{L\cdot\frac{2}{3}C_2}}\)，化簡得\(L\cdot\frac{2}{3}C_2=\frac{1}{(2\pi\times10\times10^6)^2}\)。反饋系數(shù)\(F=\frac{C_2}{C_1+C_2}\)，已知\(F=0.1\)，即\(0.1=\frac{C_2}{2C_2+C_2}\)，解得\(C_2=\frac{1}{30}\times10^{9}F=33.3pF\)。則\(C_1=2C_2=66.7pF\)。將\(C_2=33.3pF\)代入\(L\cdot\frac{2}{3}C_2=\frac{1}{(2\pi\times10\times10^6)^2}\)，可得\(L=\frac{1}{(2\pi\times10\times10^6)^2\times\frac{2}{3}\times33.3\times10^{12}}\approx1.13\muH\)。三、習題6.31.題目：某電感三點式振蕩器的振蕩頻率\(f_0=5MHz\)，電感\(zhòng)(L=50\muH\)，\(L_1=10\muH\)，\(L_2=40\muH\)，試求電容\(C\)的值。2.解答：電感三點式振蕩器的振蕩頻率公式為\(f_0=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC_{eq}}}\)，其中\(zhòng)(C_{eq}=\frac{L_1L_2}{L}\)。已知\(L=50\muH\)，\(L_1=10\muH\)，\(L_2=40\muH\)，則\(C_{eq}=\frac{10\times40}{50}=8\muH\)。由\(f_0=5MHz\)，可得\(5\times10^6=\frac{1}{2\pi\sqrt{50\times10^{6}\cdotC}}\)，化簡得\(50\times10^{6}\cdotC=\frac{1}{(2\pi\times5\times10^6)^2}\)。解得\(C=\frac{1}{(2\pi\times5\times10^6)^2\times50\times10^{6}}\approx203pF\)。四、習題6.41.題目：分析圖6.2所示的振蕩電路，說明其工作原理，并指出電路中各元件的作用。2.解答：該電路為改進型電容三點式振蕩器。工作原理：晶體管提供放大作用，滿足振蕩的相位條件和幅度條件。元件作用：電容C1、C2、C3與電感L構成振蕩回路，決定振蕩頻率。C4為隔直電容，防止直流電源對振蕩回路的影響。R1、R2為偏置電阻，為晶體管提供合適的偏置電流。電感L用于與電容配合形成振蕩頻率，同時對高頻信號呈現(xiàn)適當?shù)淖杩?。五、習題6.51.題目：某振蕩器的振蕩頻率不穩(wěn)定，試分析可能的原因，并提出改進措施。2.解答：可能原因：電源電壓不穩(wěn)定，影響晶體管的工作狀態(tài)，從而改變振蕩頻率。環(huán)境溫度變化，導致晶體管參數(shù)及振蕩回路元件參數(shù)改變，影響振蕩頻率。振蕩回路元件性能不穩(wěn)定，如電容漏電、電感磁導率變化等。電路存在寄生電容和電感，干擾正常振蕩頻率。改進措施：采用穩(wěn)壓電源，保證電源電壓穩(wěn)定。選用溫度穩(wěn)定性好的元件，如溫度系數(shù)小的電容、具有恒磁導率的電感等。對振蕩回路進行屏蔽，減少外界干擾。優(yōu)化電路布局，減小寄生電容和電感的影響。六、習題6.61.題目：已知某振蕩器的輸出功率\(P_0=10mW\)，電源電壓\(V_{CC}=12V\)，電源電流\(I_{CC}=20mA\)，試求該振蕩器的效率\(\eta\)。2.解答：電源提供的功率\(P_{in}=V_{CC}I_{CC}=12\times20\times10^{3}=0.24W\)。振蕩器的效率\(\eta=\frac{P_0}{P_{in}}\times100\%=\frac{10\times10^{3}}{0.24}\times100\%\approx4.17\%\)。七、習題6.71.題目：圖6.3所示為一晶體振蕩器電路，試分析其工作原理，并說明晶體在電路中的作用。2.解答：工作原理：晶體管構成放大器，晶體作為選頻元件，滿足振蕩的相位條件和幅度條件，產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩頻率。晶體作用：晶體具有很高的品質(zhì)因數(shù)，其等效諧振頻率非常穩(wěn)定，在電路中提供一個精確的振蕩頻率基準，保證振蕩器輸出頻率的穩(wěn)定性。八、習題6.81.題目：已知某晶體的參數(shù)為\(f_s=3MHz\)，\(f_p=3.001MHz\)，試求該晶體的串聯(lián)諧振電阻\(r_s\)、并聯(lián)諧振電阻\(R_p\)及品質(zhì)因數(shù)\(Q\)（設晶體的等效電感\(zhòng)(L=3H\)）。2.解答：串聯(lián)諧振頻率\(f_s=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}\)，已知\(f_s=3MHz\)，\(L=3H\)，可得\(3\times10^6=\frac{1}{2\pi\sqrt{3C}}\)，解得\(C=\frac{1}{(2\pi\times3\times10^6)^2\times3}\approx1.87\times10^{15}F\)。串聯(lián)諧振電阻\(r_s=\frac{1}{2\pif_sC}\)，將\(f_s=3MHz\)，\(C=1.87\times10^{15}F\)代入，可得\(r_s=\frac{1}{2\pi\times3\times10^6\times1.87\times10^{15}}\approx28.3\Omega\)。并聯(lián)諧振頻率\(f_p=\frac{1}{2\pi\sqrt{L\frac{C}{1+\frac{C}{C_0}}}}\)，已知\(f_p=3.001MHz\)，可據(jù)此進一步計算相關參數(shù)，但題中未給出\(C_0\)，假設\(C_0\)足夠大，可近似認為\(f_p=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}\)，此時\(f_p\approx3.001MHz\)與前面計算的\(f_s\)計算結果相符。并聯(lián)諧振電阻\(R_p=\frac{L}{r_sC}\)，將\(L=3H\)，\(r_s=28.3\Omega\)，\(C=1.87\times10^{15}F\)代入，可得\(R_p=\frac{3}{28.3\times1.87\times10^{15}}\approx5.6\times10^{14}\Omega\)。品質(zhì)因數(shù)\(Q=\frac{2\pif_sL}{r_s}\)，將\(f_s=3MHz\)，\(L=3H\)，\(r_s=28.3\Omega\)代入，可得\(Q=\frac{2\pi\times3\times10^6\times3}{28.3}\approx2.01\times10^6\)。九、習題6.91.題目：設計一個頻率為\(10MHz\)的晶體振蕩器，要求畫出電路原理圖，并說明各元件的選擇依據(jù)。2.解答：電路原理圖：采用皮爾斯晶體振蕩器電路，晶體與電容、晶體管等組成振蕩電路。元件選擇依據(jù)：晶體：選擇標稱頻率為\(10MHz\)的晶體，其串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率應滿足設計要求，以提供精確穩(wěn)定的振蕩頻率。電容：根據(jù)晶體振蕩器的特性和設計要求，選擇合適的電容值來與晶體配合，確定振蕩頻率。晶體管：選擇高頻性能好、放大倍數(shù)合適的晶體管，以保證電路的起振和穩(wěn)定振蕩。十、習題6.101.題目：簡述正弦波振蕩器的組成部分及其作用。2.解答：正弦波振蕩器主要由以下部分組成：放大電路：對微弱的信號進行放大，以滿足振蕩的幅度條件。選頻網(wǎng)絡：確定振蕩器的振蕩頻率，保證輸出為單一