电路与电子学基础 习题答案 作者 陈利永 第8章习题解答.doc

PAGE  PAGE 144 第8章 波形产生和变换电路 8．1 波形产生和变换电路的理论提要 各种电器设备中所用的正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等，都是由波形产生和变换电路来提供的。能够输出正弦波信号的电路称为正弦波发生器，正弦波发生器由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅电路四部分组成。振荡器要产生振荡必须满足振荡的相位条件和幅度条件。振荡器产生振荡的相位条件是： 振荡器产生振荡的幅度条件是： 判别一个电路是否会产生振荡的方法是：先判别相位条件，再判别幅度条件。只有满足相位条件的那些电路才有可能产生振荡，凡不满足相位条件的那些电路肯定不会产生振荡，判别的过程中应注意电感线圈同名端的设置。 方波、三角波等信号发生器通常是利用波形变换的方法来产生的，波形变换电路的基础是电压比较器，电压比较器可利用工作在非线性工作区的运算放大器来组成。研究电压比较器的问题主要是：阈值电压的计算，电压传输特性曲线的绘制和输入、输出波形的变换关系。 利用三要素公式、RC积分电路计算电容两端电压的方法和电压比较器电压传输特性的关系可推导出各种振荡器输出信号的频率。 8．2 典型习题的解析及Multisim软件仿真实例 【例8．1】在括号内填入合适的答案 （1）组成振荡器的四部分电路分别是（a），（b），（c）和（d）；振荡器要产生振荡首先要满足的条件是（e），其次还应满足（f）。 （2）常用的正弦波振荡器有（a），（b）和（c）；要制作频率在200Hz～20kHz的音频信号发生器，应选用（d），要制作频率在3MHz～30MHz的高频信号，应选用（e），要制作频率非常稳定的信号源，应选用（f）。 （3）石英晶体的两个谐振频率分别是（a）和（b），当石英晶体处在谐振状态时，石英晶体呈（c），当输入信号的频率位于石英晶体的两个谐振频率之间时，石英晶体呈（d），在其余的情况下，石英晶体呈（e）。 （4）工作在（a）和（b）状态下的运算放大器可组成电压比较器，工作在非线性工作区的运算放大器“虚短”的关系式不成立，求电压比较器阈值电压所用的公式是（c），可以使用“虚短“的关系求阈???电压的理由是（d）。 （5）滞回电压比较器的门限电压有（a），该电压比较器在输入的正弦波或三角波信号的作用下，输出信号是（b），因积分电路在方波信号的作用下，输出信号是三角波，所以可以将（c）和（d）串联起来组成（e）和（f）信号发生器；利用（g）可改变积分电路（h）的电路，使方波信号的（i）发生变化，利用同样的方法可将三角波信号发生器变成（j）。 【解】（1）a 基本放大器； b 反馈网络； c 选频网络； d 稳幅网络； e 相位条件 ； f 幅度条件。 （2）a RC正弦波振荡器； b LC正弦波振荡器； c 石英晶体正弦波振荡器； d RC正弦波振荡器； e LC正弦波振荡器； f 石英晶体正弦波振荡器。 （3）a ； b c 电阻性； d 感性； e 容性。 （4）a 开环； b 正反馈； c ； d 根据域值电压的定义得到与“虚短”相同的公式。 （5）a ； b 方波； c 滞回电压比较器； d 积分电路； e 方波； f 三角波； g 二极管的单向导电性； h 充电和放电； i 占空比； j 锯齿波。 【例8．2】在图8-1所示电路的变压器上标出合适的同名端，使电路满足振荡的相位条件。 【解】图（a）和图（b）所示的电路都是共基极电路，共基极电路的输入信号从发射极输入，输出信号从集电极输出，且输入和输出同相，根据瞬时极性判别法可得图（a）和图（b）所示电路变压器的同名端设置如图8.2（a）、（b）所示。 图（c）和图（d）所示的电路基本放大器为运算放大器，根据运算放大器同相输入端输入信号和输出信号同相的特点可得图（c）和图（d）所示电路变压器的同名端设置如图8.2（c）和（d）所示。 【例8-3】判断图8-3所示的电路是否会产生振荡，并说明理由。 【解】图（a）和图（b）所示电路的基本放大器都是共源极放大器，输入和输出信号反相；图（a）所示电路的反馈网络是两级RC移相网络，一级RC移相网络的最大相移为90°，两级的最大相移为180°，当相移接近90°时，电路的频率非常低，电阻两端的电压也很低，反馈到输入端的信号不满足振荡的幅度条件，所以，图（a）所示的电路不会产生振荡。 图（b）所示电路的反馈网络是两三级RC移相网络，三级的最大相移为270°，其中某个频率的信号三级的相移为180°，基本放大器和反馈网络对该信号的总相移为360°，满足振荡的相位条件，当反馈到输入端的信号足够强时，电路也满足振荡的幅度条件，所以，图（b）所示的电路有可能会产生振荡。 在