高频习题课3-5章课件

第第16讲习题课讲习题课2第第35章章正弦波振荡器正弦波振荡器频率变换电路频率变换电路振幅调制、解调与混频振幅调制、解调与混频习题课习题课2第三章正弦波振第三章正弦波振荡器器第五章振幅第五章振幅调制、解制、解调与混与混频3第三章习题解答、分析第三章习题解答、分析3.13.23.33.43.53.63.73.103.113.133.143.18第五章习题解答与分析第五章习题解答与分析5.8 补充充1 5.10 补2 5.16 5.175.24 5.25 5.26 5.273.1 为什么振荡电路必须满足起振条件、平衡条件为什么振荡电路必须满足起振条件、平衡条件和稳定条件？试从振荡的物理过程来说明这三和稳定条件？试从振荡的物理过程来说明这三个条件的含义。个条件的含义。答：（答：（1）在）在刚接通接通电源源时，电路中会存在各种路中会存在各种电扰动，这些些扰动在接通在接通电源瞬源瞬间会引起会引起电路路电流的突流的突变（如晶（如晶体管体管 或或 突突变），），这些突些突变扰动的的电流均具有很流均具有很宽的的频谱，由于集由于集电极极LC并并联谐振回路的振回路的选频作用，其中只有角作用，其中只有角频率率为谐振角振角频率率 的分量才能在的分量才能在谐振回路两端振回路两端产生生较大的大的电压。通。通过反反馈后，加到放大器后，加到放大器输入端的反入端的反馈电压 与原与原输入入电压 同相，并且有更大的振幅，同相，并且有更大的振幅，则经过线性放大和性放大和正反正反馈的不断循的不断循环，振，振荡电压振幅会不断增大。故要使振幅会不断增大。故要使振振荡器在接通器在接通电源后振源后振荡幅度能从小到大增幅度能从小到大增长的条件是：的条件是：即：即：起振条件起振条件5（2）振）振荡幅度的增幅度的增长过程不可能无休止地延程不可能无休止地延续下去。随着振下去。随着振幅的增大，放大器逐幅的增大，放大器逐渐由放大区由放大区进入入饱和区截止区，其增益逐和区截止区，其增益逐渐下降。当因放大器增益下降而下降。当因放大器增益下降而导致致环路增益下降至路增益下降至1时，振幅，振幅的增的增长过程将停止，振程将停止，振荡器达到平衡状器达到平衡状态，即，即进入等幅状入等幅状态。振振荡器器进入平衡状入平衡状态后，直流后，直流电源源补充的能量充的能量刚好抵消整个好抵消整个环路消耗的能量。故平衡条件路消耗的能量。故平衡条件为：（3）振）振荡器在工作器在工作过程中，不可避免地要受到各种外界因素程中，不可避免地要受到各种外界因素变化的影响，如化的影响，如电源源电压波波动、噪声干、噪声干扰等。等。这些会破坏原来的些会破坏原来的平衡条件。如果通平衡条件。如果通过放大和反放大和反馈的不断循的不断循环，振，振荡器能器能产生回生回到原平衡点的到原平衡点的趋势，并且在原平衡点附近建立新的平衡状，并且在原平衡点附近建立新的平衡状态，则表明原平衡状表明原平衡状态是是稳定的。振定的。振荡器在其平衡点器在其平衡点须具有阻止振具有阻止振幅幅变化、相位化、相位变化的能力，因此：化的能力，因此：振幅平衡状振幅平衡状态的的稳定条件是定条件是：;相位平衡状相位平衡状态的的稳定条件是：定条件是：73.23.2在图示的电容三端式电路中，试求电路振荡频率和维持振在图示的电容三端式电路中，试求电路振荡频率和维持振荡所必须的最小电压增益。荡所必须的最小电压增益。解解3.23.23.3 图题3.3所示所示为互感耦合反互感耦合反馈振振荡器，画出器，画出其高其高频等效等效电路，并注明路，并注明电感感线圈的同名端。圈的同名端。解：相解：相应的高的高频等效等效电路以及路以及电感感线圈的同名圈的同名端（利用瞬端（利用瞬时极性法来判断）如下极性法来判断）如下图所示。所示。3.4 试将图题试将图题3.4所示的几种振荡器交流等效电路改所示的几种振荡器交流等效电路改画成实际电路，对于互感耦合振荡器电路须标注同画成实际电路，对于互感耦合振荡器电路须标注同名端，对双回路振荡器须注明回路固有谐振频率的名端，对双回路振荡器须注明回路固有谐振频率的范围。范围。解：以图（c）为例，应该加上直流偏置电路，则实际电路为：其振荡频率103.43.4（补）将图示的几个互感耦合振荡器交流通路改画为实际（补）将图示的几个互感耦合振荡器交流通路改画为实际线路，并注明互感的同名端。线路，并注明互感的同名端。题3.4（补）图解3.4（补），画出的实际电路如下113 35 5 试从相位条件出发，判断图示交流等效电路中，哪些可能试从相位条件出发，判断图示交流等效电路中，哪些可能振荡，哪些不可能振荡。能振荡的属于哪种类型振荡器？振荡，哪些不可能振荡。能振荡的属于哪种类型振荡器？(g)(h)12答3.5(a)可能振荡，电感三点式反馈振荡器,(b)不能,(c)不能,(d)不能,(e)可能振荡，振荡的条件是L2C2回路呈容性，L3C3回路呈感性，即要求f02ff03,这时是一个电感反馈振荡器，(f）可能振荡，条件：考虑极间电容，属于电容三点式振荡电路，(g)不能，(h)可能振荡，振荡的条件是LC3支路呈感性，即要求f03LL2 2C C2 2LL3 3C C3 3;（2 2）L L1 1C C1 1LL2 2C C2 2LLL3 3C C3 3;（4 4）L L1 1C C1 1LL2 2C C2 2=L=L3 3C C3 3。试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率f f1 1与回路谐与回路谐振频率有何关系？振频率有何关系？题43图14解解3.63.6根据给定条件，可知根据给定条件，可知（1 1）f fo1o1ff0202ff0303,因因此此，当当满满足足f fo1o1ff0202fffff0202ff0303,因因此此，当当满满足足f fo1o1ff0202ffff0303,就就可可能能振振荡荡，此此时时L L1 1C C1 1回回路路和和L L2 2C C2 2回回路路呈呈感感性性，而而L L3 3C C3 3回回路路呈呈容容性性，构构成成一个电感反馈振荡器。一个电感反馈振荡器。（3 3）f fo1o1=f=f0202ff0303,因因此此，当当满满足足f fo1o1=f=f0202fffff0202=f=f0303不不能能振振荡荡，因因为为在在任任何何频频率率下下，L L3 3C C3 3回回路路和和L L2 2C C2 2回路都呈相同性质，不可能满足相位条件。回路都呈相同性质，不可能满足相位条件。153.7 3.7 试检查图示的振荡器线路，有哪些错误？并加以改正。试检查图示的振荡器线路，有哪些错误？并加以改正。题3.7图解解3.7：以：以图（a）、（）、（d）为例，可例，可检查直流偏置直流偏置电路和交流通路（正反路和交流通路（正反馈）来判断。）来判断。图（a）：直流）：直流电源被源被变压器的次器的次级线圈短路到地，圈短路到地，加不到晶体管基极，故加不到晶体管基极，故应加隔直加隔直电容容 ；交流通路：；交流通路：通通过瞬瞬时极性法得知，此反极性法得知，此反馈为负反反馈，故，故应修改修改同名端的同名端的标注。注。图（d）：直流）：直流电源通源通过电感感L、电阻阻 到地，加不到地，加不到晶体管基极，故到晶体管基极，故应加隔直加隔直电容容 ；交流通路正确。；交流通路正确。17解3.7 改正过的电路图如下183.10 3.10 对于图示的各振荡电路；（对于图示的各振荡电路；（1 1）画出交流等效电路，说）画出交流等效电路，说明振荡器类型；（明振荡器类型；（2 2）估算振荡频率和反馈系数。）估算振荡频率和反馈系数。题410图19解解3.103.10（1 1）交流等效图如下）交流等效图如下(a)是一个西勒振荡器，当忽略15pF的电容后，是一个电容三点式反馈振荡器；（b）是一个电容三点式反馈振荡器20（2）对于（b）电路2122答：该电路的振荡频率可在2.285MHz到2.826MHz范围内调节。23 因此，该电路的的反馈系数随着振荡频率的调节也发生改变，近似值为0.9243.11 3.11 图示是一电容反馈振荡器的实际电路，已知图示是一电容反馈振荡器的实际电路，已知C C1 1=50 pF=50 pF，C C2 2=100 pF=100 pF，C3=10C3=10260pF260pF，要求工作在波段范围，即，要求工作在波段范围，即f=10f=101OMHz1OMHz，试计算回路电感，试计算回路电感L L和电容和电容C C。设回路无载。设回路无载Q Q。=100=100，负载电阻，负载电阻R=1kR=1k，晶体管输入电阻，晶体管输入电阻R Ri i=500=500若要若要求起振时环路增益求起振时环路增益K K。K KF F=3=3，问要求的跨，问要求的跨g gs s。和静态工作。和静态工作电流电流 I IcQcQ必须多大？必须多大？图3.1125解3.11263.13 某晶体的参数为某晶体的参数为 ，。试求：。试求：（1）串联谐振频率）串联谐振频率；（2）并联谐振频率）并联谐振频率；（3）品质因数）品质因数 和等效并联谐振电阻和等效并联谐振电阻。3.14 试画出图题试画出图题3.14所示各振荡器的交流等效电路，所示各振荡器的交流等效电路，说明晶体在电路中的作用，并计算反馈系数说明晶体在电路中的作用，并计算反馈系数。其中：。其中：图（图（a）为）为 晶振；图（晶振；图（b）为）为 晶振。晶振。解：（解：（1）交流等效）交流等效电路如路如图3.14所示。所示。图（a）中晶体相当于）中晶体相当于电感，感，图（b）中晶体相当于小）中晶体相当于小电阻。阻。（2）反馈系数：图（a）图（b）293.183.18图示是两个实用的晶体振荡器线路，试画出它们的交流图示是两个实用的晶体振荡器线路，试画出它们的交流等效电路，并指出是哪一种振荡器，晶体在电路中的作等效电路，并指出是哪一种振荡器，晶体在电路中的作用分别是什么？用分别是什么？题3.18图30解3.18交流等效电路如下图（a）电路是一个并联晶体振荡器，晶体在电路中相当于一等效的大电感，使电路构成电容反馈振荡器。图（B）电路是一个串联晶体振荡器，晶体在电路中在晶体串联频率处等效一个低阻通道，使放大器形成正反馈，满足相位条件，形成振荡。315.8 5.8 在图示的各电路中，调制信号在图示的各电路中，调制信号u u(t)=U(t)=U cos costt，载波，载波电压电压u uC C=U=UC Ccoscosc ct t，且，且c c,U,UC CUU，二极管，二极管V VD1D1和和V VD2D2的伏安的伏安特性相同，均为从原点出发，斜率为特性相同，均为从原点出发，斜率为g gD D的直线。（的直线。（1 1）试问哪）试问哪些电路能实现双边带调制？（些电路能实现双边带调制？（2 2）在能够实现双边带调制的电）在能够实现双边带调制的电路中，试分析其输出电流的频率分量。路中，试分析其输出电流的频率分量。题64 图32解5.83334所以，（b）和（c）能实现DSB调幅而且在（b）中，包含了c的奇次谐波与的和频与差频分量，以及c的偶次谐波分量。在（c）中，包含了c的奇次谐波与的和频与差频分量，以及c的基频分量。35补充补充1 1：在图示桥式调制电路中，各二极管的特性一致，均为：在图示桥式调制电路中，各二极管的特性一致，均为自原点出发、斜率为自原点出发、斜率为g gD D的直线，并工作在受的直线，并工作在受u u2 2控制的开控制的开关状态。若设关状态。若设R RL LRRD D(R(RD D=1/g=1/gD D)，试分析电路分别工作在，试分析电路分别工作在振幅调制和混频时振幅调制和混频时u u1 1、u u2 2各应为什么信号，并写出各应为什么信号，并写出u uo o的的表示式。表示式。解补充解补充1 1：当当u u2 2的的正正半半周周，二二极极管管全全部部导导通，电桥平衡，输出为零。通，电桥平衡，输出为零。当当u u2 2的的负负半半周周，二二极极管管全全部部截截止，输出为电阻分压。止，输出为电阻分压。所以输出电压为：所以输出电压为：36当做当做AMAM调制时，调制时，u u1 1应为载波信号，应为载波信号，u u2 2应为调制信号应为调制信号.当做当做DSBDSB调制时，调制时，u u1 1应为调制信号，应为调制信号，u u2 2应为载波信号应为载波信号.当做混频器时，当做混频器时，u u1 1应为输入信号，应为输入信号，u u2 2应为本振信号应为本振信号375.105.10在图在图(a)(a)所示的二极管环形振幅调制电路中，调制信号所示的二极管环形振幅调制电路中，调制信号u u=U=Ucoscost t，四只二极管的伏安特性完全一致，均为，四只二极管的伏安特性完全一致，均为从原点出发，斜率为从原点出发，斜率为g gd d的直线，载波电压幅值为的直线，载波电压幅值为U UC C，重，重复周期为复周期为T TC C=2=2/C C的对称方波，且的对称方波，且U UC CUU，如图，如图(b)(b)所所示。试求输出电压的波形及相应的频谱。示。试求输出电压的波形及相应的频谱。题68图 38解5.103940补充补充2 2：振幅检波器必须有哪几个组成部分？各部分作用如振幅检波器必须有哪几个组成部分？各部分作用如何？下列各图（见图所示）能否检波？图中何？下列各图（见图所示）能否检波？图中R R、C C为正常为正常值，二极管为折线特性。值，二极管为折线特性。题补充2图解补充2：振幅检波器应该由检波二极管，RC低通滤波器组成，RC电路的作用是作为检波器的负载，在其两端产生调制电压信号，滤掉高频分量；二极管的作用是利用它的单向导电性，保证在输入信号的峰值附近导通，使输出跟随输入包络的变化。41(a)(a)不不能能作作为为实实际际的的检检波波器器，因因为为负负载载为为无无穷穷大大，输输出出近近似似为为直直流流，不不反反映映AMAM输输入入信信号号包包络络。它它只只能能用用做做对对等等幅幅信信号号的的检波，即整流滤波。检波，即整流滤波。(b)(b)不不能能检检波波，因因为为没没有有检检波波电电容容，输输出出为为输输入入信信号号的的正正半半周周，因此是个单向整流电路。因此是个单向整流电路。(c)(c)可以检波可以检波(d)(d)不不可可以以检检波波，该该电电路路是是一一个个高高通通滤滤波波器器，输输出出与与输输入入几几乎乎完全相同。完全相同。425.16 检波电路如图所示，其中检波电路如图所示，其中us=0.8(1+0.5cost)cosCtV,F=5kHz,fC=465kHz,rD=125.试计算输入电阻试计算输入电阻Ri、传输系数、传输系数Kd，并检验有，并检验有无惰性失真及底部切削失真。无惰性失真及底部切削失真。题6-14图解5.1643445.175.17在图示的检波电路中，输入信号回路为并联谐振电路，在图示的检波电路中，输入信号回路为并联谐振电路，其谐振频率其谐振频率f f0 0=10=106 6Hz,Hz,，回路本身谐振电阻，回路本身谐振电阻R R0 0=20k,=20k,检波负载为检波负载为10k,C10k,C1 1=0.01F,r=0.01F,rD D=100.=100.。（1 1）若）若i is s=0.5cos210=0.5cos2106 6t mA,t mA,，求检波器输入电压，求检波器输入电压 u us s(t)(t)及检波器输出电压及检波器输出电压u uo o(t)(t)的表示式；的表示式；（2 2）若）若i is s=0.5(1+0.5cos210=0.5(1+0.5cos2103 3t)cos210t)cos2106 6t mA,t mA,求求u uo o(t)(t)的表示式的表示式.45解5.17（1）（2）465.245.24图示为单边带（上边带）发射机方框图。调制信号图示为单边带（上边带）发射机方框图。调制信号为为 3003003000 HZ3000 HZ的音频信号，其频谱分布如图的音频信号，其频谱分布如图中所示。试画出图中各方框输出端的频谱图。中所示。试画出图中各方框输出端的频谱图。题5.24图解5.24各点频谱如下475.25某某超外差接收机工作频段为超外差接收机工作频段为 0.5525 MHz，中频，中频fI=455 kHZ，本振，本振fLfs。试问波段内哪些频率上可能出现较。试问波段内哪些频率上可能出现较大的组合干扰（大的组合干扰（6阶以下）。阶以下）。解解5.25 可以看出，因为没有其他副波道干扰信号，所以可能出现的干扰只能可以看出，因为没有其他副波道干扰信号，所以可能出现的干扰只能是干扰哨声。根据是干扰哨声。根据48上述结果说明，一旦接收信号频率和中频确定后，那么形成干扰哨声的点也就确上述结果说明，一旦接收信号频率和中频确定后，那么形成干扰哨声的点也就确定了，而且最严重的是那些阶数较低的干扰。定了，而且最严重的是那些阶数较低的干扰。495.26试分析与解释下列现象：试分析与解释下列现象：(1）在某地，收音机接收到）在某地，收音机接收到 1090 kHz信号时，可以收到信号时，可以收到 1323 kHz的信号；的信号；(2)收音机接收收音机接收 1080 kHz信号时，可以听到信号时，可以听到 540 kHz信号；信号；(3）收音机接收）收音机接收 930 kHz信号时，可同时收到信号时，可同时收到 690 kHz和和 810 kHz信号，但不能单独收到其中的一个台信号，但不能单独收到其中的一个台(例如另一电台停播例如另一电台停播)。解5.26(1)接收到 1090 kHz信号时，同时可以收到 1323 kHz的信号；证明1323kHz是副波道干扰信号，它与本振信号混频，产生了接近中频的干扰信号。此时本振频率为fL=1090+465=1555kHz,根据pfL-qfJ=fI的判断条件，当p=2,q=2时，2fL-2fJ=3110-2646=464fI。因此断定这是4阶副波道干扰。(2)接收到 1080 kHz信号时，同时可以收到540 kHz的信号；证明也是副波道干扰信号，此时本振频率为fL=1080+465=1545kHz,当p=1,q=2时，fL-2fJ=1545-1080=465=fI。因此断定这是3阶副波道干扰。(3)当接收有用台信号时，同时又接收到两个另外台的信号，但又不能单独收到一个干扰台，而且这两个电台信号频率都接近有用信号并小于有用信号频率，根据fS-fJ1=fJ1-fJ2的判断条件，930-810=810-690=120kHZ，因此可证明这可是互调干扰,且在混频器中由4次方项产生，在放大器中由3次方项产生，是3阶互调干扰。505.27某发射机发出某一频率的信号。现打开接收机在全波段某发射机发出某一频率的信号。现打开接收机在全波段寻找（设无任何其它信号），发现在接收机度盘的三个寻找（设无任何其它信号），发现在接收机度盘的三个频率（频率（6.5 MHz、7.25 MHz、7.5 MHZ）上均能听到对）上均能听到对方的信号，其中以方的信号，其中以 7.5 MHZ的信号最强。问接收机是的信号最强。问接收机是如何收到的？设接收机人如何收到的？设接收机人fI=0.5 MHZ，fLfs.解5.27（1）从给定的题可以看出，7.5MHz信号最强，说明发射频率就是7.5MHz。而调谐到在6.5 MHz和7.25 MHz时听到的信号是7.5MHz信号对其形成的干扰（2）在调谐到6.5 MHz时此时，fS=6.5 MHz，本振频率fL=fS+fI=6.5+0.5=7MHz,干扰信号频率fJ=7.5MHz，且fJ-fL=7.5-7=0.5 MHz=fI,所以7.5MHz信号正好是6.5 MHz信号的镜像干扰信号。（3）在调谐到7.25 MHz时此时，fS=7.25 MHz,本振频率fL=fS+fI=7.25+0.5=7.75MHz,干扰信号频率fJ=7.5MHz，且有 2fL-2fJ=15.5-15=0.5 MHz=fI,显然，这是干扰信号与本振信号的组合频率产生的4阶副波道干扰