高頻電子線路課后答案.ppt

談文心主編 西安交通大學出版社 1996年 高頻電子線路 部分習題參考題解 2005年6月 張相臣 目錄 第1章 小信號調(diào)諧放大器 第2章 非線性電路與時變參量電路的分析方法 第3章 高頻功率放大器 第4章 正弦波振蕩器 第5章 振幅調(diào)制與解調(diào) 第6章 角度調(diào)制與解調(diào) 第7章 混頻 第8章 反饋控制電路 第01章小信號調(diào)諧放大器 1 1解 已知r 25 L 800 H C 200pF 則 第01章小信號調(diào)諧放大器 1 2解 已知C1 15pF C2 5pF Ri 75 RL 300 根據(jù)題意 Ri和RL折算到回路兩端后的R i和R L應相等 根據(jù)功率等效原理 有 即 又知 則有 第01章小信號調(diào)諧放大器 所以有 1 3解 并聯(lián)電阻后 使回路損耗增大 即 增大 所以極點將遠離虛軸 另外 損耗增大則使諧振增益減小 同頻帶增寬 選擇性變差 回路電感L的損耗電阻r增大 則將使回路的Q減小 將引起同 一樣的變化 已知 所以 第01章小信號調(diào)諧放大器 1 4解 由于rL不變 所以 所以 L大的回路能取得較高的增益和較窄的通頻帶 1 5解 不管信號是單頻信號 寬頻信號 只要它的頻率落在窄帶放大器同頻帶內(nèi) 該信號就可以得到放大 1 6解 因為采用部分接入 晶體管的參數(shù)折算到諧振回路兩端后 其值大大減小 所以 晶體管參數(shù)的變化對回路的影響也相對大大減小 當更換晶體管時 晶體管參數(shù)的不同對回路的影響很小 1 7解 已知p1 48 162 0 296 p2 13 162 0 08 f0 465kHz Q0 100 L 560 H 以及晶體管的參數(shù) 可計算出 第01章小信號調(diào)諧放大器 注意 由于g ie g oe 不能按匹配情況計算 第01章小信號調(diào)諧放大器 1 8 雙參差調(diào)諧放大器中 兩級單調(diào)諧放大器的衰減系數(shù) 相等 參看教材29頁圖1 19 在雙參差調(diào)諧放大器中 兩級單調(diào)諧放大器的衰減系數(shù) 必須相等 其中第二個回路的有載品質(zhì)因數(shù)QL2 50 調(diào)諧頻率分別為fo1 6 2MHz f02 6 8MHz 試判斷此放大器是欠參差還是過參差 若保持 不變 要達到平坦參差 兩級放大器應調(diào)諧在什么頻率上 最大平坦帶寬BW等于多少 第01章小信號調(diào)諧放大器 已知fo1 6 2MHz f02 6 8MHz 兩回路的 相等 其中第二個回路的有載品質(zhì)因數(shù)QL2 50 所以 s 為過參差 平坦參差應為 s 即 解 第01章小信號調(diào)諧放大器 BW 21 2 平坦參差的同頻帶 o 圖1 19雙參差調(diào)諧放大器的極零點圖 第01章小信號調(diào)諧放大器 1 9解 兩級相同的單調(diào)諧放大器平坦參差級聯(lián)時 因為中心頻率不在兩級的諧振頻率上 而處在兩級的半功率點處 即AVo AVo1 2 AVo2 2 AVo 2 所以總的電壓增益將小于同步級聯(lián)時的諧振增益 1 10解 1 在回路兩端并聯(lián)一個電阻 將使 2 缺點是 1 11解 因為當頻率變化較大時 yre的電納部分將發(fā)生變化 原來的中和電容不再能實現(xiàn)中和 第01章小信號調(diào)諧放大器 1 13解 已知f0 465kHz C 200pF BW 8kHz 1 第01章小信號調(diào)諧放大器 2 若并聯(lián)電阻 使BW 10kHz 則 QL又可表示為 R p是并聯(lián)電阻后的回路總的等效并聯(lián)電阻 未并聯(lián)電阻時 BW 8kHz 則回路總的等效并聯(lián)電阻可按如下計算 設 外接并聯(lián)電阻為Rx 則 第01章小信號調(diào)諧放大器 所以 由此式可求出外接并聯(lián)電阻為RX 397 887k 1 14解 已知 以及晶體管的y參數(shù) 可先算出如下結(jié)果 根據(jù)以上計算結(jié)果 可得 圖p1 14 第01章小信號調(diào)諧放大器 第02章非線性電路與時變參量電路的分析方法 2 1解 VD為二極管的端電壓 該方程為二極管的外特性 為直線 圖p2 1 a b 第02章非線性電路與時變參量電路的分析方法 2 2解 1 非線性的伏安特性中只有a2項才能產(chǎn)生差頻成分 所以 其中 差頻分量為 振幅為 2 二倍頻成分的振幅為 2 3解 第02章非線性電路與時變參量電路的分析方法 由題意可做出如下圖 2V 1V 5 2V 2 由圖可以看出 要使I1增大 需要減小 VQ 或增大Vi 這樣既增大了IM又增大了導通角 1 第02章非線性電路與時變參量電路的分析方法 2 4解 已知 得 第02章非線性電路與時變參量電路的分析方法 2 5解 已知非線性器件伏安特性i a0 a1v a2v2 a3v3輸入信號為兩個余弦波 頻率分別為f1 150kHz和f2 200kHz 根據(jù)非線性器件冪級數(shù)分析法中組合頻率 pf1 qf2 原則 得 a0項 直流 a1項 n 1取p q 1 p 1 q 0f1 150kHz p 0 q 1f2 200kHz a2項 n 2取p q 2 p 2 q 02f1 300kHz p 0 q 22f2 400kHz p 1 q 1 f1 f2 為50kHz和350kHz n 2取p q 0 直流 a2項 n 3取p q 3 p 3 q 03f1 450kHz p 0 q 33f2 600kHz p 2 q 1 2f1 f2 為100kHz和500kHz p 1 q 2 f1 2f2 為250kHz和550kHz n 3取p q 1 p 1 q 0f1 150kHz p 0 q 1f2 200kHz 所以i中會出現(xiàn)50kHz 100kHz 250kHz 300kHz 350kHz分量 第02章非線性電路與時變參量電路的分析方法 2 6解 1 由題意可作圖如下 1 2 3 o 1 2 3 o o vc vc 由圖可看出 在vc在0V 1V變化時 gm 10mS 在vc 0V和vc 2V時 gm 0 因此gm t 的脈沖寬度為 2 由題意可作圖如下 第02章非線性電路與時變參量電路的分析方法 1 2 3 o 1 2 3 o o vc vc 由圖可看出 gm t 的脈沖寬度為 第02章非線性電路與時變參量電路的分析方法 2 7解 2 8解 第02章非線性電路與時變參量電路的分析方法 第03章高頻功率放大器 3 1解 第03章高頻功率放大器 3 2解 由圖2 7查曲線 得 76o 第03章高頻功率放大器 3 3解 由圖2 7查曲線 得 90o 3 4解 第03章高頻功率放大器 3 5解 1 現(xiàn)在諧振功放是工作在欠壓狀態(tài) 2 由晶體管的輸出特性可求出 可看出VBB 0V B點的電流值Ic 為 B點的電壓值VCC 為 所以 由圖可看出 晶體管的起始導通電壓VD 0 6V 橫軸在0 6V處 3 若要功率增大 效率高 負載Re應增大 第03章高頻功率放大器 3 6解 1 Re增大一倍 ICM Po 2 Re減小一半 ICM不變 但Vcm Po 3 7解 1 調(diào)整Re或VCC 或Vim 或VBB 2 不同的調(diào)整方法 輸出功率將不同 由教材圖3 5的負載線 可以分析出 3 8解 此時放大器工作在欠壓狀態(tài) 調(diào)整Re 即 使Re 才能使Po Ic0接近設計值 3 11解 1 天線斷開 集電極負載電阻Re將增大 晶體管將進入強過壓狀態(tài) 所以 集電極直流電流Ic0 天線電流等于零 2 天線接地 集電極負載電阻Re將減小 晶體管將進入欠過壓狀態(tài) 所以 集電極直流電流Ic0 天線電流將增大 3 中介回路失諧 集電極負載阻抗Ze將減小 晶體管將進入欠過壓狀態(tài) 所以 集電極直流電流Ic0 Ic1 輸出電壓減小 天線電流將減小 1 當輸入信號頻率增加一倍 諧振回路呈現(xiàn)阻抗仍為Re 由于輸入信號振幅及偏置不變 所以 導通角2 不變 ICM不變 0不變 但此時相當于高頻功放 輸出功率正比于 1 而不是 2 因此PO Ic0不變 Pdc不變 所以效率提高 第03章高頻功率放大器 3 13解 3 12解 1 PA Po PK 3 1 2W 2 k PA Po 2 3 0 667 3 c Po Pdc 3 10 0 3 k c 0 667 0 3 0 2 2 因為Re不變 輸入信號振幅及偏置不變所以晶體管的工作不變狀態(tài) 第03章高頻功率放大器 3 14解 a 電壓 電流的大小和方向如圖示 若R上的電壓為V 則每個傳輸線變壓器的始端和終端電壓均為V 因此 信號源端的電壓為3V 當信號源端提供的電流為I 則 每個傳輸線上 下兩繞組的電流也均為I 因此 流過R的電流為3I 所以 圖p3 14 a 輸入電阻 輸出電阻 所以 第03章高頻功率放大器 b 電壓 電流的大小和方向如圖示 由圖可看出 信號源端電壓為3V 負載端電壓為2V 如果下面?zhèn)鬏斁€電流為I 負載端電流為3I 信號源端電流為2I 所以 輸入電阻 輸出電阻 所以 圖p3 14 b 第03章高頻功率放大器 c 電壓電流的大小和方向如圖示 由圖可看出 信號源端電壓為2V 負載端電壓為V 如果信號端電流為I 負載端電流為2I 所以 圖p3 14 c 輸入電阻 輸出電阻 所以 3 15解 第03章高頻功率放大器 由圖可看出 如果負載端電壓為V 信號端電流為I 信號源端電壓為4V 負載端電流為4I 所以 1 畫出第一種16 1結(jié)構(gòu)如圖示 輸入電阻 輸出電阻 所以 答題圖p3 15 1 第03章高頻功率放大器 2 畫出第二種16 1結(jié)構(gòu)如圖示 由圖可看出 如果信號端電流為I 負載端電壓為V 則信號源端電壓為4V 負載端電流為4I 所以 答題圖p3 15 2 輸入電阻 輸出電阻 所以 第03章高頻功率放大器 3 16解 已知Po 100W 所以晶體管T1 T2各輸出50W 即得 因此 要求A 對地電阻應為 所以 Tr6的特性阻抗Zc6 8 R4 8 4 2 各傳輸線變壓器的特性阻抗為 第04章正弦波振蕩器 4 1解 1 反饋振蕩器由放大部分 選頻網(wǎng)絡 反饋網(wǎng)絡組成 2 放大部分對反饋的信號進行足夠放大 選頻網(wǎng)絡使振蕩器穩(wěn)定工作在一定頻率上 反饋網(wǎng)絡形成正反饋 以便產(chǎn)生自激振蕩條件 3 能夠產(chǎn)生自激振蕩的條件是 正反饋 A j 0 F j 0 1 4 2解 1 平衡條件是 起振條件是 穩(wěn)定條件是 2 物理意義 第04章正弦波振蕩器 起振條件的物理意義是 在滿足起振條件時 振蕩器在接通電源后 振蕩回路電壓將逐漸增大 進而形成自激振蕩 平衡條件的物理意義是 在滿足平衡條件時 經(jīng)過放大 反饋后形成的反饋信號 應等于輸入信號 使振蕩器工作在等幅狀態(tài) 輸出是一個頻率穩(wěn)定的等幅信號 穩(wěn)定條件的物理意義是 振幅穩(wěn)定條件的物理意義 當有外界干擾使振蕩幅值發(fā)生了變化時 通過振蕩器自身調(diào)節(jié) 仍能滿足振幅穩(wěn)定條件 當干擾消除后 振蕩器又恢復原來的振幅 當有外界干擾使振蕩頻率發(fā)生了變化時 在新的頻率上仍能滿足相位平衡條件 當干擾消除后 振蕩器又恢復到原來的頻率 第04章正弦波振蕩器 4 3解 不能振蕩 基極直流對地短路 不能振蕩 變壓器的同名端不對 是負反饋 不能振蕩 不滿足三點式構(gòu)成原則 不能振蕩 基極無偏壓 不能振蕩 集電極無供電 4 4解 1 Xce Xbe為同性質(zhì)元件 Xbc應與前兩個元件性質(zhì)相反 2 由起振條件 可以看出 反饋系數(shù)太大或太小都不利于起振 4 5解 不能 不滿足三點式構(gòu)成原則 不能 三極管供電錯誤 PNP管集電極應是負壓供電 變壓器反饋相位也不對 是負反饋 第04章正弦波振蕩器 c 能 變壓器反饋式 d 能 電容三點式 e 能 多級串聯(lián)正反饋式 4 6解 基極對地直流短路 同名端錯 改正 串入隔直電容 改正同名端 b 基極交流懸浮 射極交流接地 改正 基極對地接旁路電容 去掉Ce c 不符合三點構(gòu)成原則 改正 按電感三點式修改電路 d C E直流短路 改正 串入隔直電容 e C B直流短路 射極交流懸浮 改正 串入隔直電容 去掉Re 集電極無供電 C B直流短路 改正 按電容三點式修改電路 第04章正弦波振蕩器 4 7解 第04章正弦波振蕩器 4 不能振蕩 不管fosc安排在何處 三個回路的等效電抗都不能滿足三點式電路的構(gòu)成原則 4 8解 第04章正弦波振蕩器 回路諧振電阻 反饋系數(shù) 起振條件 AVFV 1 即 gi為基極回路的輸入電導 通常gi 1 RE 且 pL是負載RL到回路的接入系數(shù) pL 0 5 第04章正弦波振蕩器 又知 4 10解 通過減小晶體管和諧振回路耦合程度 4 11解 答題圖p4 11 回路電容 第04章正弦波振蕩器 4 12解 第04章正弦波振蕩器 1 L的同名端標在最上面 2 Cb Ce為交流旁路電容 它們開路將不能振蕩 3 改變L中心抽頭 會改變起振條件 4 C3 12pF時 振蕩頻率為 C3 250pF時 振蕩頻率為 2020 3 13 47 可編輯 第04章正弦波振蕩器 5 C1將使低端頻率抬高 C2將使高端頻率拉低 C3最大 C3最小 第04章正弦波振蕩器 4 13解 a 并聯(lián)型皮爾斯電路 b 串聯(lián)型電路 c 多級串聯(lián)型電路 d 串聯(lián)型電路 e 此電路不能振蕩 答題圖p4 13 第04章正弦波振蕩器 4 14解 須使 所以 答題圖p4 14 則LC1回路失諧為容性 電路為電容三點式振蕩電路 3 T2是緩沖放大 同時起隔離作用 有利于振蕩器穩(wěn)定 1 畫出等效電路如圖示 2 振蕩頻率計算如下 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 例5 2解 1 D2極性接反 如教材圖 5 18 a 此時畫出等效電路如下 vc正半周 D1導通 D2截止 相應的開關(guān)函數(shù)為S1 t vc負半周 D1截止 D2導通 相應的開關(guān)函數(shù)為S1 t Tc 2 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 由此可以寫出 可見iL中無 c 頻率分量 故不能實現(xiàn)調(diào)幅 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 2 vc與v 互換位置 如教材圖 5 18 b 畫出等效電路如下 vc正半周 D1導通 D2截止 相應的開關(guān)函數(shù)為S t vc負半周 D1截止 D2導通 相應的開關(guān)函數(shù)為S t Tc 2 S1 t 和S1 t Tc 2 同上 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 可見iL中含有 c 頻率分量 故可以實現(xiàn)標準調(diào)幅 AM波 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 5 1解 1 已知調(diào)幅信號為 得出 載波功率 邊頻功率 邊頻功率 2 已知調(diào)幅信號為 得出 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 5 2解 1 已知Po 9kW PAV 10 125kW 則 1 已知Po 9kW ma1 0 5 ma2 0 4 則 5 3解 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 其中調(diào)幅信號為 由上式可以看出ma 0 3 10 0 03 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 5 4解 a 標準平衡調(diào)制器 可實現(xiàn)DSB波調(diào)幅 b 參考教材例5 2的第二個問題 可知 可實現(xiàn)AM波調(diào)幅 c 參考教材例5 2的第一個問題 可知 不能實現(xiàn)調(diào)幅 d 這里和標準平衡調(diào)制器相比 v vc互換了位置 D2反接 這和教材例5 2的第二個問題類似 只是D2反接 所以 vc正半周 D1 D2導通vc負半周 D1 D2截止 故 這里僅需要一個開關(guān)函數(shù) S t 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 可見 iL中無 c 成分 故不能實現(xiàn)調(diào)幅 5 5解 1 在教材圖5 11平衡調(diào)幅電路中 若D2反接 則 可見 iL中無v vc乘積項 故不能實現(xiàn)調(diào)幅 2 參考教材例5 2的第二個問題 可知 可產(chǎn)生AM波 不能產(chǎn)生DSB波 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 5 6解 等效電路如下 屬于全橋調(diào)幅電路 答題圖p5 6 vc正半周 D1 D4均導通vc負半周 D1 D4均截止所以僅需一個開關(guān)函數(shù)S t Tc 2 設 二極管的導通電阻RD 1 gD 則 vo為 用開關(guān)函數(shù)表示vc的控制作用 即 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 可見 vO中包含有 c 3 c 所以 該電路可以實現(xiàn)DSB調(diào)幅 答題圖p5 6橋式調(diào)幅波形 v O是vO經(jīng)濾波后的輸出電壓 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 5 7解 5 8解 1 2 集電極平均輸入功率 集電極平均輸出功率 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 5 9解 1 2 當C斷開時 RL上的波形如下 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 5 10解 1 2 等幅波 輸出電壓為 DSB波 輸出電壓為 3 標準AM波 輸出電壓為 為方便起見 這里用正弦表示 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 4 過調(diào)制的AM波 輸出電壓略 5 11解 由vi表達式 1 當R2滑動端在中間位置時 由電路參數(shù) 根據(jù)教材 5 41 式 有 可求出調(diào)幅指數(shù) 為 直流負載電阻為 交流負載電阻為 所以 不產(chǎn)生負峰切割失真 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 2 當R2滑動端在最高位置時 由電路參數(shù) 根據(jù)教材 5 41 式 有 直流負載電阻為 交流負載電阻為 所以 將產(chǎn)生負峰切割失真 5 12解 略 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 5 13解 原題所給條件不明確 5 14解 回路有載品質(zhì)因數(shù) LC回路諧振總電導 二極管并聯(lián)檢波器的輸入電阻 輸入電導 GT應等于 阻抗匹配時 應有 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 所以由 得 而由 得 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 5 14解 A B C D各點的波形VA VB VC VD如下 第05章振幅調(diào)制與解調(diào) 5 18解 解調(diào)部分相加器輸出 解調(diào)部分上面乘法器器輸出 經(jīng)低通濾波器后 僅輸出f1 t 2部分 故不失真地恢復f1 t 解調(diào)部分下面乘法器器輸出 經(jīng)低通濾波器后 僅輸出f2 t 2部分 故不失真地恢復f2 t 第06章角度調(diào)制與解調(diào) 6 1解 1 調(diào)頻時 設 調(diào)制信號的幅值為V m 周期為T 則 為一二次曲線 為一二次曲線 第06章角度調(diào)制與解調(diào) 2 調(diào)相時 t 為一方波 調(diào)頻 調(diào)相時的 t t 的波形如下圖所示 第06章角度調(diào)制與解調(diào) 調(diào)頻時的波形 調(diào)相時的波形 答題圖p6 1 第06章角度調(diào)制與解調(diào) 6 2解 因為沒有給出調(diào)制信號的方程表達式 所以不能確定v t 是FM 還是PM波 6 3解 1 已知F 1000Hz V m 0 1V 調(diào)幅時 BW 2F 2000Hz 調(diào)頻時 2 已知F 1000Hz V m 20V 調(diào)幅時 BW 2F 2000Hz 調(diào)頻時 6 4解 已知fc 83 75MHz fm 50kHz Fmax 15kHz 1 第06章角度調(diào)制與解調(diào) 1 變化范圍 6 5解 1 由已知參數(shù) 算出 第06章角度調(diào)制與解調(diào) 2 3 4 5 第06章角度調(diào)制與解調(diào) 6 6已知變?nèi)荻O管的特性為 將它全部接入振蕩回路調(diào)頻 外加固定電壓VQ 4V 當載頻fc 10MHz 調(diào)制電壓v t V mcos t時 試計算 1 調(diào)制靈敏度Kf 2 若要求