振荡器习题解答

5-2. 图题4-10所示是实用晶体振荡线路，试画出它们的高频等效电路，并指出它们是哪

一种振荡器。晶体在电路中的作用分别是什么？

K

20K

6.5

(a) (b) 图题4-10

解：两个晶体振荡电路的高频等效电路如图4-22所示。

图(a)为并联型晶体振荡器，晶体在电路中的作用是：晶体等效为电感元件；

图(b)为串联型晶体振荡，工作在晶体的串联谐振频率上，晶体等效为短路元件。

20H

μ7.

H

(a) (b) 图4-22 高频等效电路

补充思考题：如果将H μ7.4电感改为H μ6.0，电路有什么变化？

图(a)中的 4.7μH 与电容330pF 并联组成一个电抗电路，其谐振频率为:MHz LC

f 04.410

330107.421

2112

6

0=⨯⨯⨯=

=

--ππ。对于MHz 5的晶体，由于是

组成并联型晶体振荡器，在晶体工作于基波频率5MHz 时，H μ7.4与pF 330并联等效为容抗，满足三点式振荡器的相位平衡条件，即电路振荡频率于晶体的基数MHz 5。 若H μ7.4电感改为H μ6.0，则H μ6.0与pF 330并联谐振频率为：

MHz LC

f 32.1110

330106.021

2112

6

0=⨯⨯⨯=

=

--ππ。此并联回路对晶体的基频

MHz 5等效为电感，不满足be ce X X ,同电抗性质的要求，不会产生MHz 5振荡。然而对三

次谐波MHz 15来说，并联回路等效为电容，满足be ce X X ,同为电容，故振荡于三次谐波

MHz 15，称为三次泛音晶体振荡器。

5-5晶体振荡电路如图P4.12所示，试画出该电路的交流通路；若1

f 为1

1

C L 的谐振频率，

2f 为22C L 的谐振频率，试分析电路能否产生自激振荡。若能振荡，指出振荡频率与1f 、2

f 之间的关系。

图

P4.12 解：该电路的简化交流通路如图P4.12(s)所示，

图P4.12(s)

电路可以构成并联型晶体振荡器。若要产生振荡，要求晶体呈感性， 11C L 和22C L 呈容性。必须满足12f f f osc >>。

5-6 图示为三回路振荡器的等效电路，设有以下四种情况：

①332211C L C L C L >>； ②332211C L C L C L <<； ③332211C L C L C L >=； ④332211C L C L C L =<。

试分析上述四种情况是否可能振荡？振荡频率0f 与回路谐振频率有何关系？

图题4-5

解：设11C L 回路谐振频率为0111L C ω=

22C L 回路谐振频率为0222

L C ω=,33C L 回路谐振频率为0333

L C ω=

。 能满足振荡的相位条件是be ce X X ,同电抗性质，cb X 与be ce X X ,反性质。 ①332211C L C L C L >> 可知010203osc f f f f <<<

若振荡频率满足010203osc f f f f <<<条件，则11C L 回路等效为容抗、22C L 回路等效为容抗，而33C L 回路等效为感抗，满足相位条件，可能振荡。为电容三点式振荡器。 ②332211C L C L C L << 可知010203osc f f f f >>>

若振荡频率满足010203osc f f f f >>>条件，则11C L 回路等效为感抗、22C L 回路等效为感抗，而33C L 回路等效为容抗，满足相位条件，可能振荡。为电感三点式振荡器。 ③332211C L C L C L >= 可知010203osc f f f f =<<

若振荡频率满足010203osc f f f f =<<条件，则11C L 回路等效为容抗、回路等效为容抗，而33C L 回路等效为感抗，满足相位条件，可能振荡。为电容三点式振荡器。 ④332211C L C L C L =< 可知010203f f f >=

此电路不可能振荡，原因是22C L ,33C L 两回路性质相同，不能满足相位条件。

5-7振荡电路如图5-23所示，试画出交流等效电路，并判断电路在什么条件下起振，属于

什么形式的振荡电路？

b R 2

b R

图5-23 例5-2 图1

解：①该电路的交流等效电路如图5-24所示。

3

图5-24 例5-2图2 图5-25 例5-2图3

根据交流等效电路可知，因为be X 为容性电抗，为了满足三端电路相位平衡判断准则，ce X 也必须呈容性。同理，cb X 应该呈感性。

根据并联谐振回路的相频特性（见图5-25），当振荡频率1f f osc >（回路11C L 的固有谐振频率）时，11C L 呈容性。根据0=++bc ce be X X X ，33C L 回路应呈感性，振荡电路才能正常工作。由图5-25可知，当3f f osc <（回路33C L 的固有谐振频率）时电路可以振荡，等效为电容三端振荡电路。其振荡条件可写为31f f f osc <<

5-8 对图5-33a 所示的晶体振荡器电路：

①画出交流等效电路，指出是何种类型的晶体振荡器。 ②该电路的振荡频率是多少？ ③晶体在电路中的作用? ④该晶振有何特点？

1.0

图5-33(a)

解：交流等效电路如图5-33(b)所示。

pF

250

μ

H

9

图5-33(b)

由图5-33(b)可知，该电路是串联型晶体振荡器，其工作频率为晶体的标称频率，即5MHz。在电路中，晶体所起作用是选频短路线，该振荡器工作在串联谐振频率上，此时晶体等效为短路，失谐严重时，晶体等效为开路，无法满足射同基反的相位条件。该晶振的特点是频率稳定度很高。