资源描述
2.3 解 : 设放大电路的选频电路由简单 LC 并联回路构成 . 则 LC 回路谐振频率 465kHz,为满足带宽要求 ,回路的品质因数应为 58 108 10465 3 3 7.0 BW fQ oL 此回路谐振电阻为 5.92 2 CfQR oL (k ) 改为 199 2 LoQR fC (k ) 回路未接电阻时固有谐振电阻为 159 2 CfQR ooo (k ) 改为 342 2 oo oQR fC (k ) 因此需并联电阻为 221 RRRRR o oL (k ) 改为 476o L oRRR RR (k ) 2.4 解 :为计算简化 ,这里 1R 与电容 2C 的容抗之比 2 2 1 CX R 较大 ,可采用部分接入法公式 )(100 21 21 pFCC CCC 电感 )(253.0 )2( 1 2 mHCfL o 接入系数 P= 5.0 21 2 CC C 1R 在两端等效为 )(20 21 kPRR T 电感固有品质因数 50,对应的固有谐振电阻 )(58.79 2 kCfQR ooo 端等效电阻为 )(16 kRR RR oT oT 有载品质因数 1010162 3 CfQ oL 习 题 3.1 高频功率放大器的主要作用是什么 ?应对它提出哪些主要要求？ 答：高频功率放大器的主要作用是放大高频信号或高频已调波信号，将直流电能转换成交 流输出功率。要求具有高效率和高功率输出。 3.2 为什么丙类谐振功率放大器要采用谐振回路作负载？若回路失谐将产生什么结果？若 采用纯电阻负载又将产生什么结果？ 答：因为丙类谐振功率放大器的集电极电流 ic 为电流脉冲，负载必须具有滤波功能，否则 不能获得正弦波输出。若回路失谐集电极管耗增大，功率 管有损坏的危险。若采用纯电阻 负载则没有连续的正弦波输出。 3.3 高频功放的欠压、临界和过压状态是如何区分的？各有什么特点？ 答：根据集电极是否进入饱和区来区分，当集电极最大点电流在临界线右方时高频功放工 作于欠压状态，在临界线上时高频功放工作临界状态，在临界线左方时高频功放工作于过 压状态。 欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化 而变化，较少使用，但基极调幅时要使用欠压状态。 临界状态输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也较高。 过压状态下，负载阻抗变化时，输出电压比较平稳 且幅值较大，在弱过压时，效率可 达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用过压状态。 3.4 分析下列各种功放的工作状态应如何选择？ (1) 利用功放进行振幅调制时，当调制的音频信号加到基极或集电极时，如何选择功放的工 作状态？ (2) 利用功放放大振幅调制信号时，应如何选择功放的工作状态？ (3) 利用功放放大等幅度信号时，应如何选择功放的工作状态？ 答： (1) 当调制的音频信号加到基极时，选择欠压状态；加到集电极时，选择过压状态。 (2) 放大振幅调制信号时，选择欠压状态。、 (3) 放 大等幅度信号时，选择临界状态。 3.5 两个参数完全相同的谐振功放，输出功率 Po 分别为 1W 和 0.6W，为了增大输出功率， 将 VCC 提高。结果发现前者输出功率无明显加大，后者输出功率明显增大，试分析原因。 若要增大前者的输出功率，应采取什么措施？ 答：前者工作于欠压状态，故输出功率基本不随 VCC 变化；而后者工作于过压状态，输出 功率随 VCC 明显变化。在欠压状态，要增大功放的输出功率，可以适当增大负载或增大输 入信号。 3.6 一谐振功放，原工作于临界状态，后来发现 Po 明显下降， C 反而增加，但 VCC、 Ucm 和 uBEmax 均未改变 （改为： VCC 和 uBEmax 均未改变，而 Ucm 基本不变（因为即使 Ucm 变化 很小，工作状态也可能改变，如果 Ucm 不变，则 Uce 不变，故工作状态不应改变） ，问此 时功放工作于什么状态？导通角增大还是减小？并分析性能变化的原因。 答：工作于过压状态（ 由于 Ucm 基本不变，故功率减小时，只可能负载增大，此时导通角 不变 ）；导通角 不变 3.7 某谐振功率放大器，工作频率 f =520MHz，输出功率 Po=60W， VCC=12.5V。 (1) 当 C=60% 时，试计算管耗 PC 和平均分量 c0I 的值； (2) 若保持 Po 不变，将 C 提高到 80%，试问管耗 PC 减小多少？ 解： (1) 当 C=60%时， WPP CD 1006.0600 WPPP DC 40601000 AVPI CCDC 85.121000 (2) 若保持 Po 不变，将 C 提高到 80% WPP CD 758.0600 WPPP DC 1560750 3.8 谐振功率放大器电路如图 3.1(c)所示，晶体管的理想化转移特性如题 3.8 图所示。已知： BB 0.2VV ， i 1.1 cos ( )u t V ，回路调谐在输入信号频率上，试在转移特性上画出输入 电压和集电极电流波形，并求出电流导通角 及 c0I 、 c1mI 、 c2mI 的大小。 0 u B E /V 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 0 .6 1 .2 i C /A 解：由 VtuVu iBBBE c o s1.12.0 ， 可作出它的波形如图 (2)所示。 根据 uBE 及转移特性，在图中可作出 iC 的波形如题图 3.8(s)。由于 t=0 时， B E B E m a x ( 0 .2 1 .1 ) = 1 .3 ,u u V V 则 max 0.7CiA 。 因为 ()co sim B E o n B BU U V ，所以 B E ( o n ) B B im 0 . 6 0 . 2c o s 0 . 3 6 4 ,1 . 1UVU 则得 69 由于 0 (69 ) 0.249 ， 1(69 ) 0.432 ， 2(69 ) 0.269 ，则 0 0 m a x 1 1 m a x 2 2 m a x ( 6 9 ) 0 . 2 4 9 0 . 7 0 . 1 7 4 ( 6 9 ) 0 . 4 3 2 0 . 7 0 . 3 0 2 ( 6 9 ) 0 . 2 6 9 0 . 7 0 . 1 8 8 cC c m C c m C I i A I i A I i A 题 3.8 图 题 3.8(s)图 3.9 谐振功率放大器工作在欠压区，要求输出功率 Po=5W。已知 VCC=24V， VBB= VBZ， Re=53，设集电极电流为余弦脉冲，即 0u0 0utc o sii i iC m a x C 试求电源供给功率 PD，集电极效率 C。 解： 90 ， 5.0319.0 10 ， ARPIIRP emce mc 434.053 52221 0120 1 AIi mcC 868.05.0434.011m a x AiI CC 277.0319.0868.00m a x0 WIVP CCCD 65.6277.0240 %7565.6 50 DC PP 3.10 已知集电极电流余弦脉冲 max 100 mACi ，试求通角 120， 70时集电极电流的直 流分量 0cI 和基波 分量 1cmI ；若 CC0.95cmUV ，求出两种情况下放大器的效率各为多少？ 解 (1) 120， 0( ) 0.406 ， 1( ) 0.536 %7.6295.0406.0 536.021)( )(21 6.53100536.0,6.40100406.0 0 1 10 cc cmc mcc V U mAImAI (2) 70， 0( ) 0.253 ， 1( ) 0.436 010 . 2 5 3 1 0 0 2 5 . 3 m A, 0 . 4 3 6 1 0 0 4 3 . 6 m A1 0 . 4 3 6 0 . 9 5 8 1 . 9 %2 0 . 2 5 3 c c m c II 3.11 已知谐振功率放大器的 CC 24VV ， C0 250mAI ， 5WoP ， cm CC0.9UV ，试求该放大 器的 DP 、 CP 、 C 以及 c1mI 、 maxCi 、 。 解： 0 0 .2 5 2 4 6 WD C C CP I V 1 6 5 1 W 5 83.3% 6 2 25 0. 46 3 A 0. 9 24 C D o o C D o cm cm P P P P P PI U 1 1( ) 2 2 0 . 8 3 3 1 . 8 5 ,. 5 0 ?09CCC cmVg U 0m a x 0 0 .2 5 1 .3 7( ) 0 .1 8 3CC IiA 3.12 试画一高频功率放大器的实际电路，要求： (1) 采用 PNP 型晶体管， 发射极直接接地； (2) 集电极并联馈电，与谐振回路抽头连接； (3) 基极串联馈电，自偏压，与前级互感耦合。 解：（略） 3.13 谐振功率放大器电路如题 3.13 图所示，试从馈电方式，基极偏置和滤波匹配网络等方 面，分析这些电路的特点。 解： (a) 1V 、 2V 集电极均采用串联馈电方式，基极采用自给偏压电路， 1V 利用高频扼圈中固 有直流电阻来获得反向偏置电压 ，而 2V 利用 BR 获得反向偏置电压。输入端采用 L 型滤 波匹配网络，输出端采用 型滤波匹配网络。 (b) 集电极采用并联馈电方式，基极采用自给偏压电路，由高频扼流圈 BL 中的直流电阻产 题 3.13 图 生很小的负偏压，输出端由 23LC ， 345CCC 构成 L 型和 T 型滤波匹配网络，调节 34CC 和 5C 使得外接 50 欧负载电阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻，输入端由 1C 、 2C 、 1L 、 6C 构成 T 和 L 型滤波匹配网络， 1C 用来调匹配， 2C 用来调谐振。 3.14 某谐振功率放大器输出电路的交流通路如图 T3.3 所示。工作频率为 2 MHz， 已知天 线等效电容 CA=500pF，等效电阻 8Ar ，若放大器要求 80eR，求 L 和 C 。 L C A C R e r A 解：先将 L 、 AC 等效为电感 AL ，则 AL 、 C 组 成 L 形网络，如题 3.14(s)图所示。由图可得 801 1 38ee A RQ r 由图又可得 /e A AQ L r ，所以可得 6 6 22 12 2 6 2 6 38 1 .9 1 1 0 1 .9 1 H 2 2 1 0 111 1 .9 1 H 1 2 .1 2 2 H 3 11 2 9 8 7 1 0 F 2 9 8 7 p F (2 2 1 0 ) 2 .1 2 2 1 0 eA A AA e A QrLH LL Q C L 因为 1 A ALLC ，所以 62 6 2 1 2 6 111 . 9 1 1 0 (2 2 1 0 ) 5 0 0 1 0 1 4 . 5 9 1 0 H 1 4 . 5 9 H A ALL C 3.15 一谐振功率放大器，要求工作在临界状态。已知 CC 20VV ， o 0.5WP ， L 50R ，集 电极电压利用系数为 0.95，工作频率为 10 MHz。用 L 型网络作为输出滤波匹配网络， 试计算该网络的元件值。 解：放大器工作在临界状态要求谐振阻抗 eR 等于 2 2(0 .9 5 2 0 ) 3612 2 0 .5cm e oUR P 由于 eR LR ，需采用低阻 变高阻网络，所以 题 3.14 图 C R L L R e L A CR e r A 题 3.14(s)图 题 3.15(s)图 6 6 22 12 2 6 2 6 361 1 1 2. 49 4 50 2. 49 4 50 1. 98 6 10 1. 98 6 H 2 10 10 11 1 1. 98 6 1 2. 31 H 2. 49 4 11 11 0 10 F 11 0 pF (2 10 10 ) 2. 31 10 e e L eL e R Q R QR LH L L H Q C L 3.16 已知实际负载 50LR ，谐振功率放大器要求的最佳负载电阻 121eR ，工作频率 30MHzf ，试计算题 3.16 图所示 型输出滤波匹配网络的元件值，取中间变换阻抗 2LR。 R L L 1 R e C 1 C 2 L 1 e CC 2 L 1 R 解：将题 3.16 图拆成两个 L 型电路，如题 3.16(s)图所示。由此可得 2 1 501 1 4 .9 2 1211 1 7 .7 1 2 L e L e e L RQ R RQ R 122 2 6 22 22 2 9 12 2 6 2 12 2 91 11 6 4. 9 52 0 10 52 0 pF 2 30 10 50 11 1 52 0 1 54 2 pF 4. 9 11 52 10 H 52 nH (2 30 10 ) 54 2 10 7. 71 2 81 .8 10 H 81 .8 nH 2 30 10 e L e eL Q CF R C C pF Q L C QR L 1 1 1 1 22 1 12 1 2 6 2 9 11 1 1 1 1 2 111 8 1 .8 n H 1 8 3 n H 7 .7 1 11 3 3 9 1 0 3 3 9 p F (2 3 0 1 0 ) 8 3 1 0 ( 8 1 .8 5 2 ) n H 1 3 3 .8 n H e LL Q CFL L L L 参考答案 4.1 答： (a) 同名端标于二次侧线圈的下端 (b) 同名端标于二次侧线的圈下端 (c) 同名端标 于二次侧线圈的上端 题 3.16 图 题 3.16(s)图 CCV ( a ) CCV ( b ) CCV ( c ) 4.2 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) 4.3 答：（ a）构成正反馈（ b）构成三点式 CCV ( a ) CCV ( b ) 4.4 (a)不能 (b)不能 (c)可能 4.5 同名端标于二次侧线圈的下端， 0 11 82 2 0 . 1 4f k H zL C u m 图 P 4 . 3 5uFbR 5uFou 0.1 uF4mH 4.6 （ 2） BC 耦合，隔直， EC 旁路 （ 3）不能，不满足 三点式条件 （ 4） 0 12 12 1 2 f CC L CC 4.7 （ 1） 1、 5 为同名端 （ 2） 1 3 5 4 （ 3） 影响反馈系数 F；影响 Q； L23 增大： F 增大 Q 减小 （ 4） C1：旁路，基极交流接地； C2：耦合，隔直； C2：对振荡没有直接影响； C1：去掉后，信号经电阻衰减可能无法满足幅度平衡条件， C1 不应去掉。 （ 5） 3 4 5/C C C C 串 （ ）， 4 5 3 4 5 3 ()C C CC C C C ， 0 1 3 4 5 313 4 5 3 11 2 ( )2 () f L C C C C L C C C 4.8 （ 1）旁路、耦合 （ 2） 12 12 1 2 f CC L CC ， 245L uH （ 3）耦合，阻抗变换 4.9 （ 1）高频扼流 （ 3） 12 12 CCCC CC （ 4）振荡频率 4.10 （ 1）高频扼流 （ 3） 1 323 12 ( ) CCCC CC CC 错 误 （ 4）克拉泼振荡器 4.11 （ 2） 0 1212 ( )f L L C （ 3）不能 （ 4）可以 4.12 （ a）不能 （ b） 0 1112f LC 则可能 （ c） 02 2 1 11122fL C L C 则可能 （ d） 0 1 1 2 211m i n ( , )22f L C L C 则可能 4.13 能； 1MHz；不能 1 0 1 1 1 .3 7 2 LC f M H zLC 回 路 振 荡 频 率， 0 1f MHz ； 1L C 1 M H z回 路 在 时 等 效 为 电 感； ,由 源 同 栅 反 原 则 形 成 电 感 三 点 式； : 1M H z晶 体 等 同 为 电 感振 荡 频 率 4.14 20p 1 0 / 3 p 2 0 0 p e c b v 1 3 3 0 p 4 .7 H 交流通路交流通路 0 6 1 21 4 . 02 4 . 7 1 0 3 3 0 1 0f M H z ； 换成 1M 时， LC 回路为电感，不能起振 4.15 （ 1） 4MHz； （ 2） qqs CL f 2 1 ； 0 02 1 CC CCLf q q q p ； （ 3） 并联型晶体振荡器，微调振荡频率 5 章习题解答 5.1 已知普通双边带调幅（ AM）信号电压 36( ) 5 1 0 . 5 c o s ( 2 1 0 ) c o s ( 2 1 0 )u t t t ，试画出 其时 域波形图以及频谱图，并求其带宽 BW 。 解：该 AM 调幅波的时域波形见题解图 5.1（ a）；（注：为便于观察，这里设载频为 20kHz） 频谱图见题解图 5.1（ b）；由（ b）图见：该调幅波的带宽： 22BW F kHz 5.2 已知调幅波表达式： 5 5 3 5 311( ) 3 c o s ( 2 1 0 ) c o s 2 ( 1 0 2 1 0 ) c o s 2 ( 1 0 2 1 0 ) 33u t t t t ，试求其调幅系数及带宽， 画出该调幅波的时域波形和频 谱图。 解： 1 23a cmmU 调幅系数： 2/9am 带宽： 24BW F kHz 根据表达式所画时域波形图见题解图 5.2（ a）；（注：为便于观察，这里设载频为 30kHz）。 频谱图题解图 5.2（ b）。 5.3 已知调制信号 11( ) c o s ( 2 5 0 0 ) c o s ( 2 3 0 0 ) 23u t t t ， 载波 3( ) 5 c o s ( 2 5 1 0 )cu t t ，且假 设比例常数 1ak 。试写出普通双边带调幅波的表达式；求其带宽 BW 。 解：普通双边带调幅波的表达式如下： （ a） (b) 题解图 5.1 0 ()U /f H z 610 631 0 1 0631 0 1 0 ()ut t 0 ()U /f H z 510 531 0 2 1 0531 0 2 1 0 (a) (b) 题解图 5.2 ()ut t 3 3 11( ) 5 c o s ( 2 5 0 0 ) c o s ( 2 3 0 0 ) c o s 2 5 1 0 23 5 1 c o s ( 2 5 0 0 ) c o s ( 2 3 0 0 ) c o s 2 5 1 01 0 1 5 AMu t t t t t t t 而调幅波带宽为： 121BW F kHz 5.4 题 5.4 图的 (a)和 (b)分别 示意的是调制信号和载波的频谱图，试分别画出普通双边带 （ AM）调幅波、抑制载波的双边带（ DSB）调幅波以及上边带（ SSB）调幅波的频谱 图。 解：相应的 AM、 DSB、 SSB（上边带）信号频谱见题 解图 5.3。 5.5 已知调幅波表达式 5( ) 1 0 5 c o s ( 2 5 0 0 ) c o s ( 2 1 0 )u t t t , 假设比例常 数 1ak 。试求该调幅波的载波振幅 cmU 、调制信号 频率 F 、调幅系数 am 和带宽 BW 。 解： 解析所给调幅波表达式可得： cm 10UV ； 500F Hz ； a 12m ； 21BW F kHz 5.6 已知调幅波表达式 31( ) 2 1 c o s ( 2 1 0 0 ) c o s ( 2 1 0 ) 2u t t t ，试画出其波形和频谱 图，求出 频带宽度。若已知 L 1R，试求载波功率、边频功率、调幅波在调制信号一周期内平 0 ()U 0 ()cU c （ a） (b) 题 5.4 图 0 0 ()AMU c 0 0 ()D SBU c 0 0 ()SSBU c 题解图 5.3 均总功率。 解：该 AM 调幅波的时域波形见题解图 5.4（ a）；频谱图见题解图 5.4（ b）。 带宽： 2 200BW F Hz ； 载波功率： 2 211 22 22cmc LUPWR ； 边带功率： 2 21 1 1 2 0 . 1 2 54 4 2S S B a cP m P W ； 2 0 .2 5D S B S S BP P W 总功率： 2 .2 5A M c D S BP P P W 5.7 假设调制信号电压 ( ) cosmu t U t，载波 ( ) cosc cm cu t U t ，试分别画出：两者的叠加 波；普通双边带调幅波；抑制载波的双边带调幅波的时域波形 。 解：画时域波形略。 5.8 已知 AM 调幅波的频谱题 5.8 图所示，试写出信号的时域数学表达式。 (a) (b) 题解图 5.4 ()ut t 0 ()U /f k H z 1 1. 10.9 题 5.8 图 f ( kH z ) 50 51 524948 4 V 1 V1 V 2 V2 V (a) (b) (c) 题解图 5.5 解：可以从题 5.8 图中读出以下参数： cm 4UV ； 11 12 a cmm U V ； 21 22 a cmm U V ； 50cf kHz ； 1 1F kHz ； 2 2F kHz 1 12am ； 2 1am 3 3 41( ) 4 1 c o s ( 2 1 0 ) c o s ( 2 2 1 0 ) c o s 2 5 1 02AMu t t t t 5.9 试分别画出下列电压表达式对应的时域波形和频谱图，并说明它们分别是哪一种调幅 信号。（假设 c 5 ） (1) c( ) (1 co s ) co su t t t ； (2) c( ) cos cosu t t t ； (3) c( ) cos( +)u t t ； 解：各自的时域波形见题解图 5.6（ a） (b)(c)所示 。 5.10 已知题图 5.10 示意的模拟乘法器的乘积系数 M 0.1 (1/ )AV ，载波 c 6( ) 4 c o s ( 2 5 1 0 )u t t ，调制信号 3( ) 2 c o s ( 2 3 . 4 1 0 ) c o s ( 2 3 0 0 )u t t t ，试画出 输 出调幅波的频谱图，并求其频带宽度。 解： 36 6 6 3 6 3 6 ( ) 2 c o s ( 2 3 .4 1 0 ) c o s ( 2 3 0 0 ) 4 c o s ( 2 5 1 0 ) 8 c o s ( 2 3 .4 1 0 ) c o s ( 2 5 1 0 ) 4 c o s ( 2 3 0 0 ) c o s ( 2 5 1 0 ) 4 c o s 2 t ( 5 1 0 + 3 .4 1 0 ) 4 c o s 2 t ( 5 1 0 - 3 .4 1 0 ) 2 c o s 2 t ( 5 1 0 + 3 1 0 oM M M MM M u t A t t t A t t A t t AA A 2 6 2) 2 c o s 2 t ( 5 1 0 - 3 1 0 ) MA 其 频谱如题解图 5.4 所示。由该图可见： m a x2 3 .4 2 6 .8B W F k H z (a) (b) (c) 题解图 5.6 MAX Y XY ( t ) 0u u cu 题图 5.10 5.11 二极管平衡相乘器如题 5.11 图（ a）和 (b)所示，其中 cm cosccu U t 为大信号， m cosu U t为小信号（即 cm mUU? ），使两只性能完全相同的二极管工作在受 cu 控制 的开关状态下。（注：假设两只二极管导通时的正向导通电阻 0dr ，截止时的反向电阻 趋于无穷大） （ 1）试写出两电路输出电压 0u 的表达式。 （ 2）问它们能否实现调幅？ 解：（ 1） 分析（ a）图得： 01 1( ) ( )ccu u u k t ； 02 2( ) ( )ccu u u k t 1 2 1 2 1 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ()o a o o c c c c cccu u u u k t k t u k t k tu u k t 分析（ b）图得： 01 1( ) ( )ccu u u k t ； 02 1( ) ( )ccu u u k t 1 2 1 1 1 1 1 ( ) ( ) ( ) ( )2 ( )o b o o c c c c c c cc u u u u k t u k t u k t u k tu k t （ 2）将 m cosu U t和 cm cosccu U t 代入（ a）图或（ b）图的输出电压的得式，且将 开 关函数用傅里叶级数展开并代入可得： 题解图 5.4 f ( M Hz ) 5 BW 4 MA 4 MA 2 MA2 MA u LR 2DV cu LR 1Di 2Di 01u 02u 0u cu 1DV u LR 2DV cu LR 1Di 2Di 01u 02u 0u cu 1DV （ a） (b) 题 5.11 图 c m m mm cm cm 44( ) c o s c o s ( c o s c o s 3 ) 3 44c o s c o s c o s c o s c o s 3 3 22c o s c o s ( ) c o s ( ) c o s ( 3 ) c o s ( 3 ) 3 o a c c c c c c c c c c c c c u u u k t U t U t t t UUU t t t t t U t t t t t L L L 由该式可见，含有载频以及上下边频分量，（ a）电路可以实现调幅。 1 c m cm 2c m c m cm 222 ( ) 2 c o s ( 1 c o s c o s 3 ) 3 222 c o s ( 1 c o s c o s 3 ) 3 442 c o s c o s c o s c o s 3 3 o b c c c c c c c c c c c c u u k t U t t t U t t t UUU t t t t L L L 由该式可见，未含有上下边频分量，（ b）电路无法实现调幅。 5.12 二极管环形相乘器如题 5.12 图所示，其中 m cosccu U t 为大信号， m cosu U t为 小信号（即 cm mUU? ），使四只性能完全相同的二极管工作在受 cu 控制的开关状态下， 试写出输出电压 0u 的表达式并分析其含有的频率成分。（注：假设四只二极管导通时的 正向导通电阻 0dr ，截止时的反向电阻趋于无穷大）。 解：因该电路可以人为视作由两个二极管调制器组成（参见题解图 5.12） 因此，由此可得： 3DV 4DV u 3Di 4Di u u 2DV cu 1Di 2Di u LR c u cu cu LR ou ou 题解图 5.12 L R 2D V 3D V 4D V c uu 1r T 2r T 1 : 1 2 1 2 : 1 1D V 题 5.12 图 由左图： 21( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )o c c c c c c cu u u k t u u k t u k t u k t 由右图： 21( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )o c c c c c c cu u u k t u u k t u k t u k t m mm ( ) ( ) ( ) ( ) 2 ( ) 44 2 c os ( c os c os 3 ) 3 88 c os c os c os c os 3 3 44 c os ( ) c os ( ) c os ( 3 ) c os ( 3 ) 3 o o o c c c c c c c cc cc c c c c u u u u k t u k t u k t u k t u k t U t t t UU t t t t t t t t L L L 由该式可见，输出电压中含有 ( 1, 2, 3 )cnn L等分量。 5.13 二极管构成的电路如题 5.13 图（ a） (b)所示，其中 m cosccu U t 为大信号， m cosu U t为小信号（即 cm mUU? ），使两只性能完全相同的二极管工作在受 cu 控制 的开关状态下，试分析两电路输出电压中的频谱成分，说明它们是否具有相乘功能？ （注：假设几只二极管导通时的正向导通电阻 0dr ，截止时的反向电阻趋于无穷大） 解：分析（ a）图得： 01 1( ) ( )ccu u u k t ； 02 2( ) ( )ccu u u k t 1 2 1 2 1 2 c m m mm cm cm ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 44c o s c o s ( c o s c o s 3 ) 3 44 c o s c o s c o s c o s c o s 3 3 22 c o s c o s( ) c o s( ) 3 o o o c c c c c c c c c c c c c c c c u u u u k t k t u k t k t u u k t U t U t t t UU U t t t t t U t t t L L c o s( 3 ) c o s( 3 ) cc tt L 由此可见（ a）电路含有 c 和 ( 1, 2, 3 )cnn L等频率成分，具有相乘器功能。 1DV LR 2DV u 1rT 1 : 1 2 i cu 1Di 2Di u cu LR 1Di 2Di 0u 0u 1DV 2DV （ a） （ b） 题 5.13 图 分析（ b）图得： 01 1( ) ( )ccu u u k t ； 02 1( ) ( )ccu u u k t 120o o ou u u 由此可见（ b）电路没有相乘器功能。 5.14 题 5.14 图所示原理方框中，已知 c1 50kHzf ， c2 20MHzf ，调制信号 ()ut 频谱如图， 其频率取值范围为（ min maxFF） ， 试画图说明其频谱搬移过程，并说明总输出信号 0()ut 是哪种调幅信号。 解：分析各部件功能可得 a、 b、 c、 d、 e、 f 各点频谱如题解图 5.6 所示。 5.15 已知理想模拟相乘器中的乘积系数 M 0.1 (1/ )AV ，若两输入信号分别为： Xc3cosut ， 0 ()ut u 正弦波 振荡器 1 1c f M A X Y XY M A X Y XY 正弦波 振荡器 2 2c f 带通 1 带通 2 1 1 m a x ( , ) cc f f F 2 2 1 m a x ( , ) c c c f f f F m a x Fm i nF a b c d e f 题 5.14 图 f a点信号频谱 f fc1 b点信号频谱 fc1 f c点信号频谱 f d点信号频谱 fc2 f e点信号频谱 f点信号频谱 载频为 fc2=20MHz的 SSB(上边带 )信号 题解图 5.6 Y 1 2 c211 c o s c o s c o s32u t t t 。试写出相乘器输出电压表达式，说明如果该相乘器后 面再接一低通滤波器，问它将实现何种功能？ 解：（ 1）相乘器输出信号表达式为： 0 12 2 12 1 2 1 2 110 .1 3 c o s 1 c o s c o s c o s 32 110 .3 1 c o s c o s c o s 32 1 1 1 10 .1 5 1 c o s c o s 0 .1 5 1 c o s c o s c o s 2 3 2 3 2 M x y cc c c u t A u u t t t t t t t t t t t t （ ） （ 2）低通滤波器（假设其通带范围内 的传递函数为 1）的输出信号为： 0 1 2110 . 1 5 1 c o s c o s 32u t t 可见，它实现了 AM 调幅波的解调。 5.16 二极管峰值包络检波电路如题 5.16 图所示，已知输入调幅波的中心载频 c 465kHzf ， 单音调制信号频率 4kHzF ，调幅系数 a 13m ，直流负载电阻 5kR ，试决定滤波电 容 C 的大小，并求出检波器的输入电阻 iR 。 解：由式 5.48 示意的 无惰性失真和频率失真条件可得电容 C 的取值域为： 2 33 33m a x 1 0 6 15 5 1 1 / 9, 16 .2 8 4 6 5 1 0 5 1 0 4 1 0 5 1 03 3 .4 2 1 0 0 .1 4 1 0 ( F ) a Ca mCCR m R C 即： 33 33 5 1 1 / 91 6 . 2 8 4 6 5 1 0 5 1 0 6 . 2 8 4 1 0 5 1 03C 得： 3 4 0 0 . 0 2 2 5 Fp F C 输入电阻： 1 2.5k2 iRR 5.17 二极管峰值包络检波电路如题 5.17 图所示，已知输入调幅信号电压为： 3 3 3( ) 2 c o s ( 2 4 6 5 1 0 ) 0 . 4 c o s ( 2 4 6 9 1 0 ) 0 . 4 c o s ( 2 4 6 1 1 0 ) iu t t t t DV C R 0uiu 题 5.16 图 (1)试问该电路会不会产生惰性失真和负峰切割失真？ (2)如果检波效率 1dk ，试按对应关系画出 A、 B、 C 各点电压的时域波形，并标出电 压的大小。 解：（ 1）先求调幅系数： 3 3 3( ) 2 c o s ( 2 4 6 5 1 0 ) 0 . 4 c o s ( 2 4 6 9 1 0 ) 0 . 4 c o s ( 2 4 6 1 1 0 ) iu t t t t 33 1 c o s ( 2 4 1 0 ) c o s ( 2 4 6 5 1 0 )c m aU m t t 其中： 0.4 2a cmmU ； 2cmUV 0.4am 33( ) 2 1 0 . 4 c o s ( 2 4 1 0 ) c o s ( 2 4 6 5 1 0 )iu t t t 又 无惰性失真条件为： 2 max 15 10 a ca mRC m 其中： 3 1 2 55 . 1 1 0 6 8 0 0 1 0 3 . 4 6 8 1 0RC 2 2 5 3m a x 1 1 0 . 4 9 . 1 2 1 02 4 1 0 0 . 4a a mm 显然，满足无惰性失真的条件。 低频交流负载电阻 : 5 . 1 3 1 . 8 8 8 5 . 1 3LLRRRkRR 而直流负载电阻 : 5.1Rk 0.37RR ；而 0.4am ，显然不满足 a Rm R 的 无底部切割失真条件。 （ 2） A、 B、 C 各点波形由题解图 5.7 示意。 题 5.17 图 5.18 二极管峰值包络检波电路如题 5.18 图所示，已知调制信号频率 300 3400 HzF : ，载波 频率 10MHzcf ，最大调幅系数 amax 0.8m ， 要求电路不产生惰性失真和负峰切割失真， 试求满足上述要求的 C 和 LR 的值。 解： 由无频率失真和无惰性失真条件推得 C 的取值范围为： 2 m a x 1 2 m a x m a x 1 2 110 a Ca mCR R m R R 即： 21 2 m a x 1 2 7 3 3 110 , 1 0 1 0 .6 46 .2 8 1 0 7 .4 1 0 0 .8 6 .2 8 3 4 0 0 7 .4 1 0 2 2 4 7 4 6 a Ca mCR R m R R C p F C p F 解得： 2 2 4 7 4 6p F C p F 又 2 1 2 LLRRRR RR 题解图 5.7 A、 B、 C 各 点波形 DV 0u 20 F iu 2 6 . 2 R k 1 1 .2Rk LRC 题 5.18 图 21 2 12 6 . 2 6 . 21 . 2 1 . 2 6 . 2 6 . 20 . 8 7 . 4 7 . 4 L L L L L L R R R RR R R R R R R R R 即 ： 解得： 19.78(k )LR 5.19 已知某理想模拟乘法器的乘积系数 M 0.1 (1/ )AV ，如果输 入信号 63 c o s( 2 1 .5 1 0 )Xut ， 621 c o s ( 2 1 0 0 ) c o s ( 2 1 0 0 0 ) c o s ( 2 2 0 0 0 ) c o s ( 2 1 0 )32yu t t t t ，试画出 yu 及输出电 压 0u 的频谱图。 解： 5.20 假设混频电路的输入信号 s s m a c( ) 1 ( ) c o su t U k u t t ，本振信号 L Lm c( ) cosu t U t ，输出 端的带通滤波器调谐在 Lci 上，试写 出混频输出中频电压 I()ut的表达式。 解： (1)乘法器的输出电压为： 0 ( ) ( ) ( ) 1 ( ) c o s c o s 1 1 ( ) c o s c o s 2 M s L M s m a c L m L M s m L m a c L c L u t A u t u t A U k u t t U t A U U k u t t t (2)输出中频电压的表达式为： ( ) 1 ( ) c o s 1 ( ) c o si I m a L c I m a Iu t U k u t t U k u t t 5.21 电路模型如题 5.21 图所示，其中， Xu 为输入信号， yu 为参考信号，假设相乘特性和 滤波特性都是理想的，且相乘系数 AM = 1。 （ 1）如果 输入信号 cosxmu U t，参考信号 cos y cm cu U t ；试写出 O()ut的表达式并说明电 路功能，并说明滤波器的类型。 （ 2）如果输入信号 cos cosx sm cu U t t，参考信号 cos y rm cu U t ；试写出 O()ut的表达式并说 明电路功能，并说明滤波器的类型。 （ 3）如果输入信号 cos cosx sm cu U t t，参考信号 cos y Lm Lu U t ；试写出 O()ut的表达式并 说明电路功能，并说明滤波器的类型。 解：（ 1） cos coso om cu U t t；调幅功能；带通滤波器。 （ 2） coso omu U t；乘积型检波功能；低通滤波器。 （ 3） cos coso om Iu U t t；混频功能；带通滤波器。 5.22 晶体三极管混频电路如题 5.22 图所示，已知中频 1 465kHzf ，输入信号 36s 1( ) 1 0 1 c o s ( 2 1 0 ) c o s ( 2 1 0 ) m V2u t t t 。试画出 A、 B、 C 三点对地电压波形并指出 其特点，并说明 11LC 、 22LC 、 33LC 三个 LC 回路调谐在什么频率上。 解：（ 1）电压波形说明： A 点为中心载频 =1MHz 的单音 AM 信号； B 点为等幅正弦波 （本振信号）； C 点为中心频率为 465kHz 的单音 AM 信号。 （ 2） 11LC 回路应调谐于输入 AM 信号 1MHz 的中心载频； 22LC 应调谐于输入 465kHz 中频； 33LC 应调谐于本振频率 1MHz+465kHz； 2 . 7 k 10 k 1 L 2 L 2 C 1T V I u cc V () s ut 3 L A 2T V 1 C 3 C B C 题 5.22 图 滤波器 ()xut ()yut 0 ( )ut 0 ()ut 题 5.21 图
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