10章习题答案(可编辑修改word版)

10 信号产生电路

自我检测题

一．选择和填空

 ，反馈系数为 F 。正弦波产生自激振荡的条件是 A F  1，负反馈放１. 设放大倍数为 A

 F  1 。 大电路产生自激振荡的条件是 A

２.正弦波的主要组成部分是 基本放大电路 、 正反馈网络 、 选频网络 和 稳幅环 节 。

３.现有放大电路和选频网络如下，选择正确的答案填空。 A. 共射放大电路 B. 共集放大电路 C. 共基放大电路 D. 同相比例运算电路 E. RC 串并联网络 F. LC 并联网络

G. 石英晶体

（1） 制作频率为 20Hz~20kHz 的音频信号产生电路，应选用 D 作为基本放大电路、E

作为选频网络。

（2） 制作频率为 2MHz~20MHz 的接收机的本机振荡器，应选用 A 或 C 基本放大电路、 F 作为选频网络。

（3） 产生频率为 800MHz~900MHz 的高频载波信号，应选用 C 作为基本放大电路、

F 作为选频网络。 （4） 制作频率为 20Hz 且非常稳定的测试用信号源，应选用 C G 作为选频网络。

作为基本放大电路、

4．图选择题 4 所示电路中，已知的滑动端位于中点。当 R1 增大时， vo1 的占空比将 B ，振荡频率将 C ， vo2 的幅值将 A ；当 R2 增大时， vo1 的占空比将 B ，振荡频率将

A ， vo2 的幅值将 C ；当VZ 增大时， vo1 的占空比将 B ，振荡频率将 B ， vo2 的幅值

将 A ；若 Rw 的滑动端向上移动，则vo1 的占空比将 C ，振荡频率将 B ， vo2 的幅值将 B 。

（A. 增大 B.不变 C.减小）

C D1 A1 R2 DZ  VZ  6V R1 D2 R4 vo1 Rw A2 vo2

R5 图选择题 4

二．判断题（正确的在括号内画√，错误的画×）

１．只要满足正弦波振荡的相位条件，电路就一定能振荡。

（

× ）

 F | 1 。 ２． 正弦波振荡电路维持振荡的幅值条件是| A

√ ）

３．只要引入了正反馈，电路就一定能产生正弦波振荡。 × ）

４．只要引入了负反馈，电路就一定不能产生正弦波振荡。 × ） ５．正弦波需要非线性环节的原因是要稳定振荡幅值。 √ ）

（

（

（

（

６．LC 正弦波不采用通用型集成运放作为放大电路的原因是因其上限截止频率太低。（

√ ） ７．LC 正弦波一般采用分立元件组成放大电路，既作为基本放大电路又作为稳幅环节。（

√ ）

习题

10.1 判断图题 10.1 所示电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。

Rb Rc C C C Rb

VCC Rc C C C VCC

R Re R Re R R

(a)

(b)

图题 10.1

解：（a）图所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入电压反相（即A  180 ），且图中反馈网络为三级 RC 移相电路，最大相移为270 ，因此存在使相移为 180 （即F  180 ）的频率 f0 ，使A F  0 。且在 f  f0 时有可能满足起振条件

 F | 1 ，故可能产生正弦波振荡。 | A

（b）图所示电路不可能产生正弦波振荡。因为反馈信号引回到晶体管的发射极，放大电路为共基接法，输出电压和输入电压同相（即

A

 0 ），而反馈网络为三级移相电路，最

F

大相移为 270 。因此为了使电路满足正弦波振荡的相位条件，则要求

 0 ，此时的振荡

频率将趋于无穷大，基本放大电路的放大倍数已经很低，故不可能产生正弦波振荡。

10.2 图 10.2.3 所示的 RC 桥式振荡电路中， C  0.25F ， R1  2k 。若需要产生频率为

2000Hz 的正弦波，试估算 R 的大小， Rf 至少为多大？

解：由式 10.2.8，可得

R 

由式 10.2.6，可知

1   3186 2 2000  0.25 102Cf0

Rf  2R1  2  2k  4k

1

所以 Rf 至少为4k 。

10.3 正弦波振荡电路如图题 10.3 所示，已知 A 为理想集成运放。 （1） 已知电路能够产生正弦波振荡，为使输出波形频率增大应如何调节电路参数？

（2） 已知 R1  10k ，若产生稳定振荡，则 Rf 约为多少？

（3） 已知 R1  10k ， Rf  12k 。问电路产生什么现象?简述理由。

Rf

R1 C R A C R vo

图题 10.3

解：

（1） 应减小电阻 R 或者电容 C。 （2） Rf  2R1 ， Rf 约为20k 。

（3） 不能振荡，因为电路无法满足正弦波振荡的幅值条件。

10.4 正弦波振荡电路如图题 10.4（a）所示，已知 A 为理想集成运放。 （1） 为使电路产生正弦波振荡，请标出集成运放的同相端和反相端。 （2） 求解振荡频率的调节范围。

（3） 已知 Rt 为热敏电阻，试问其温度系数是正还是负？

（4） 已知热敏电阻 Rt 的特性如图题 10.4（b）所示，求稳定振荡时 Rt 的阻值和电流 I t

的有效值。

（5） 求稳定振荡时输出电压的峰值。



R 10kR W 100kC 0.01F R 10kRW 100kR t t o I t Rt / k3 A C 0.01F R1 1k1 vo

2 (a)

0 1 2 3 4 I t / mA 有效值

(b)

图题 10.4

解：

（1） 集成运放上端为同相端，下端为反相端。

（2） 当 Rw 调节到最小时 f0 最大，当 Rw 调节到最大时 f0 最小，根据

1

2(R  Rw )C

 f0 

1

2RC

得

145Hz  f0  1592Hz

振荡频率的调节范围为 145Hz~1592Hz。 （3） 温度系数应为负。

（4） 稳定振荡时 Rt 与 R1 应满足 Rt  2R1  2k 。在图（b）中对应找出 Rt  2k 时 I t 的

有效值为 1.5mA。

（ 5） 稳 定 振 荡 时 Rt 上 的 电 流 I t 的 有 效 值 为 1.5mA， 则 输 出 电 压 的 峰 值

Vom  2 (Rt  R1 )I t  6.4V 。

10.5 分别判断图题 10.5 所示电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。若能振荡，试分别说明它们为何种形式的正弦波（变压器反馈式、电感反馈式、电容反馈式）。已知 Cg、

Cb 、Ce 、Cs 为耦合电容或旁路电容。

VCC

C Cg •N1 N2 •VCC R b1 •L T •T C s Cb R b2

Rg Rs R e C e

(a)

VCC R b1 Cb T Rb2 Re Ce C L1 L2 R b1 Cb Rb2 Re L C (b)

VCC

C

T (c)

(d)

图题 10.5

解：（a）图所示电路的基本放大电路为共源放大电路，通过变压器引入的反馈为负反馈，无法满足正弦波振荡的相位条件。

（b） 图所示电路的基本放大电路为共基放大电路，能够正常工作，通过变压器引入的反

馈为正反馈，满足正弦波振荡的相位条件；另外，电路在 f  f0 时有可能满足起振条件

 F | 1 ，因此可能产生正弦波振荡。为变压器反馈式正弦波振荡电路。 | A

（c） 图所示电路的基本放大电路为共射放大电路，能够正常工作，当 LC 并联回路谐振

时通过电感引入的反馈为正反馈，满足正弦波振荡的相位条件；另外，电路在 f  f0 时由可

 F | 1 ，因此可能产生正弦波振荡。为电感反馈式正弦波振荡电路。 能满足起振条件| A

（d） 图所示电路的基本放大电路为共基放大电路，能够正常工作，当 LC 并联回路谐振

时通过电容引入的反馈为正反馈，满足正弦波振荡的相位条件；另外，电路在 f  f0 时有可

 F | 1 ，因此可能产生正弦波振荡。为电容反馈式正弦波振荡电路。 能满足起振条件| A

10.6 试标出图题 10.6 所示电路变压器原、副边的同名端，使之满足正弦波振荡的相位

条件。

 VCC C

N1 N2

Rb1

Rb2 Cb

T Re C1

图题 10.6

解: 图所示电路包含正弦波振荡电路的四个组成部分：放大电路（共基接法）、LC 选频网络、反馈网络和非线性环节（晶体管），线圈 N 2 上的电压为反馈电压。

为了判断变压器原、副边的同名端，用瞬时极性法判断各点对地电位的瞬时极性：断开

，定义其瞬时对地电位极性为（+）反馈，在断开处给放大电路加频率为 f0 的输入电压V，即i

晶体管发射极对地电位极性为（+）；因为放大电路为共基接法，所以集电极对地电位瞬时极性为（+），即 N1 上对地电位的极性为上（-）下（+），为了使电路满足振荡的相位条件时， N 2 线圈上的电压应为上（+）下（-）。因此，变压器原副边同名端如下图所示。

 VCC

()

() () VCC Rb1 C N1 •T Cb Rb2 •R e C1

Rb1 C N1 () () N2

T Re •N2

Cb Rb2 C1

(a) 已知电路图

(b)

答案电路图

10.7 分别改正图题 10.7 所示各电路的错误，使之可能产生正弦波振荡，要求不改变放大电路的基本接法；改正后分别说明它们是何种形式的正弦波（变压器反馈式、电感式、电容反馈式）。已知 Cg、Cb 、Ce 、Cs 为耦合电容或旁路电容。

Rb1 C •L1 VCC •L2 VCC R b1 T Rb2 R e C C L T Re

Cb

Rb2 (a)

(b)

VCC

C C VCC

Rb1 C L Rb1 Cb Rb2 L

Rb2 T Re T R e

(c) (c) (d)

Ce )

解：改正后的电路如下图所示

图题 10.7

（a） 图所示电路改变变压器的同名端，使反馈为正反馈，并加入耦合电容C1 。为变压

器反馈式正弦波振荡电路。

（b） 图所示电路加入集电极负载电阻、在反馈支路中加入隔直电容C1 。为电容反馈式

正弦波振荡电路。

（c） 图所示电路在反馈支路中加入隔直电容C1 。为电感反馈式正弦波振荡电路。

（d） 图所示电路去掉旁路电容Ce 。为电容反馈式正弦波振荡电路。

Cb

Rb1 C •L1 T VCC L 2 •R b1 T Rb2 Re VCC L Rb2 Re C C

Rb1 C1 (a)

VCC (b) L T Re C C VCC

C L C1

T Re Rb1 Cb Rb2

Rb2

(c)

(d )

10.8 图题 10.8 所示正弦波中，已知电容C1 、C2 为耦合电容。回答下列问题：

（1） 分别指出电路中的正反馈网络和选频网络，并分析电路是否满足正弦波振荡的相

位条件。

（2） 若电路没有起振，则应增大还是减小电阻 Rw 。

（3） 若电容C1 开路，电路能否产生正弦波振荡？为什么？

（4） 若电容C2 开路，电路能否振荡？为什么？

VCC

C Rd T2 T1 •L1 Rg Rs C1 C2 RW Re

图题 10.8

解:（1）正反馈网络为 Rw 、C1 和 Rs ，选频网络为 L1C 并联回路，由于电路存在正反馈 网络，因此满足正弦波振荡的相位条件。

（2） 若电路没有起振，则应减小电阻 Rw ，使反馈电压增大。

（3） 若电容C1 开路，则电路没有正反馈网络，不能满足正弦波振荡的相位条件，无法

振荡。

（4） 若电容C2 开路，则没有选频网络，此时电路存在正反馈网络，放大电路的电压放

大倍数很大，可能振荡，但输出波形不是正弦波，可能接近方波。

10.9 已知电路如图题 10.9 所示，电容C1 为耦合电容， C2 、C3 为旁路电容。分别判断各电路是否可能产生正弦波振荡；如可能产生正弦波振荡，则说明石英晶体在电路中呈容性、感性还是纯阻性？电路的振荡频率等于石英晶体的串联谐振频率 fs 、等于并联谐振频率 fp、还是介于 fs 和 fp 之间？

VCC

VCC Rb1 Rd Rb1 C1 T C C1 Rb2 Re Rb2 T1 Re1 Re2 Rf (a)

R W R2 R1 C3 T2

C C2

图题 10.9

(b)

解：两个电路都可能振荡。

（a）图电路中石英晶体呈感性，电路的振荡频率介于 fs 和 fp 之间；（b）图电路中石

英晶体呈纯阻性，电路的振荡频率等于石英晶体的串联谐振频率 fs 。

10.10 图题 10.10 所示电路中，已知 R1  10k ， R2  20k ， R  10k ， C  0.01F ，

稳压管的稳压值为 6V， VREF  0 。

（1） 分别求输出电压 vo 和电容两端电压vC 的最大值和最小值。

（2） 计算输出电压 vo 的周期，对应画出 vo 和vC 的波形，标明幅值和周期。

（3） 若分别单独增大 R1 、 R 和VZ ，则 vo 的幅值和周期有无变化？如何变化？

（4） 若VREF 变为 3V，则 vo 的幅值和周期有无变化？如何变化？

R

C  R3

A vo

R1 R2

VREF

图题 10.10

DZ

 VZ  6V

解：（1）vo 的最大值和最小值分别为+6V 和-6V。

R1

由于滞回比较器的阀值电压 V T V  2V ，因此v 的最大值V

Z

R  R

1

C

2

Cmax

 V  2V

T

， vC 的最小值为VCmin  VT  2V 。

（2）

设 vo 的周期为 T，则

T  2RC ln(1 

2R1 R2

)  138.6

s

vo 和vC 的波形下图所示。

vo / V 6

0

69.3 138.6 t / s 6 vC / V 2 0 2

（3） 若单独增大 R1 ，则 vo 的周期将变大，幅值将不变；若单独增大 R ，则 vo 的周期

t / s

将变大，幅值将不变；若单独增大VZ ，则 vo 的周期将不变，幅值将增大。

（4） VREF 若变为 3V，则 vo 的幅值不变，周期将增大，具体分析如下：

由 于 滞 回 比 较 器 的 阀 值 电 压 变 为 V  V

V  V

T 2

T1

R2 R1  0V ， 因此 v 的最大值 V  V  4V ， v REF  VZ R  R C Cmax T1

R 1  R2 1 2

R2 R1  4V ，

REF  VZ R  R R  R1 2 1 2

C

的最小值为

VCmin  VT 2  0V 。

设 vo 的周期为 T，利用 RC 一阶电路的三要素法列方程如下：



VCmax  (VZ  VCmin )(1  e

T 2 RC

)  VCmin

T  2RC ln 3  219s ，vo 和vC 的周期都增大。

10.11 图题 10.11 所示电路中，已知 R1  10k ， R2  20k ， R  10k ， C  0.1F 。稳

压管稳定电压为 6V，正向导通电压可忽略不计。计算 vo 的周期，并画出 vo 和vC 的波形。

R

C

A R3 vo

R1 R2 D Z VZ  6V

图题 10.11

解：vo 的最大值和最小值分别为 6V 和 0V。由于滞回比较器的阀值电压

R1 R1

V  V  2V ， V  0   0V

T1

Z

R 1  R2

T2

R  R

1

2

因此vC 的最大值VCmax  VT1  2V ， vC 的最小值VCmin  VT 2  0V 。

设 vo 的周期为 T，利用 RC 一阶电路的三要素法列方程如下：



T

VCmax  (VZ  VCmin )(1  e 2 RC )  VCmin

得到 vo 的周期T  811s 。

vo 和vC 的波形如下图所示。

vo / V 6

0

vC / V 2 405.5 811 t / s

0

t / s 10.12 在图10.6.3（a）所示电路中，已知 R1  10k ， R2  50k ， R  5k ， Rw  100k ，

C  0.01

F ， VZ  6V 。试求：

（1） 输出电压的幅值和频率约为多少？ （2） 占空比的调节范围约为多少。

解：

（1） 输出电压幅值为6V 。振荡周期

T  (2R  Rw )C  ln(1

2R1 R2

6

)

2 10 103

[(100  10) 10  0.0110  ln(1 )]s

50 103

3

 0.37 103s

振荡频率 f  1 T  2.7kHz

（2）将 RW1  0 ~ 100k 代入式 10.6.6，可得矩形波占空比的最小值和最大值分别为

5   4.55% min

T 2R  RW 2  5 100

T1 R  RW 5 100  95.45%  max

T2R  RW 2  5 100





T1

R

10.13 在图 10.6.4 所示电路中，已知 R1  10k ， VZ  6V ， C  0.1F ，输出三角波电

压 vo 的幅值为6V ，频率为 500Hz，试求解 R2 和 R3 。

解：根据式 10.6.12，其幅值

v  

R1 10

V  (  6)V  6V Z

R R 2 2

所以， R2  10k 。

om

输出信号的 T  1 f  2ms ，根据式 10.6.14

T 

4R R C

4 10 103  R  0.1106

1 3 3

s 3

R 10 10 2

63

 0.4  R 3 10 s  2 10s

所以， R3  5k 。

10.14 图题 10.14 所示电路中， 已知 Rw1 、 Rw 2 的滑动端均位于中点， R1  50k ，

C  0.01

F ，稳压管的稳压值为 6V。

（1） 画出 vo1 和 vo2 的波形，标明幅值和周期。

（2） 当 Rw1 的滑动端向右移时，vo1 和 vo2 的幅值和周期分别如何变化。

（3） 当 Rw 2 的滑动端向右移时，vo1 和 vo2 的幅值和周期分别如何变化。

（4） 为了仅使 vo2 的幅值增大，应如何调节电位器？为了仅使 vo2 的周期增大，应如何

调节电位器？为了使 vo2 的幅值和周期同时增大，应如何调节电位器？为了使 vo2 的幅值增大而使周期减小，应如何调节电位器？

C A 1 R2 vo1 RW1 100kA2 R3 DZ  VZ  6V RW 2 100k

vo2

R1 图题 10.14

解：（1）vo1 为方波，幅值为6V ；vo2 为三角波，幅值为 VZ

的 周期

1 Rw1 2  6V 。vo1 与 vo2 R 1



vo1 和 vo2 的波形如解下图所示。

1 1

4  R  R C

w1 w 2 2 2 T  2ms

R1

vo1 / V

6 0 6 1 2 3 4 t / ms





vo2 / V

6 0 6 1 2 3 4 t / ms （2） 当 Rw1 的滑动端向右移时，vo1、vo2 的幅值均不变，周期均减小。

（3） 当 Rw 2 的滑动端向右移时，vo1 的幅值不变， vo2 的幅值减小。vo1 与 vo2 的周期减小，

（4） 为了仅使 vo2 的幅值增大，应调节 Rw 2 的滑动端向左移，然后调节 Rw1 的滑动端向

右移以使周期不变；为了仅使 vo2 的周期增大，应调节 Rw1 的滑动端向左移。为了使 vo2 的幅

值和周期同时增大，应调节 Rw 2 的滑动端向左移；为了使 vo2 的幅值增大而使周期减小，应

调节 Rw 2 的滑动端向左移，然后调节 Rw1 的滑动端向右移。

10.15 电路如图题 10.15 所示。

（1） 定性画出 vo1 和 vo2 的波形；

（2） 估算振荡频率与VI 的关系式；

（3） 若VI  0 ，则电路能否产生振荡？

D R 1 50kA1 C 0.01F R4 vo1 100kVI  0 R3 1kR5 50k A2 R6 1k DZ vo2 6V

R2 50k图题 10.15

解：（1）vo1 和 vo2 的波形如解下图所示。

vo2

O

vo1

t

O

t （2） 求解振荡频率：首先求出电压比较器的阀值电压，然后根据振荡周期近似等于积

分电路正向积分时间求出振荡周期，振荡频率是其倒数。

R

 V  4 V  12V T Z

R 5 1

 V   V T  V T I T

R1C

T  2VT R1C VI

VI f   83.3V

I

2V R C

T 1

（3） 若VI  0 ，则电路不能产生振荡。

10.16 图题 10.16 所示电路为方波—三角波产生电路，试求出其振荡频率，并画出 vo1

和 vo2 的波形。

C

R1 5.1kC1 R2 15kR3 vo1 2kR 5.1k0.047F A2 vo2

D Z VZ  8V 图题 10.16

解：当迟滞比较器的输出电压 vo1 从VZ 跳变到VZ 时，vo2 的值就是Vom2 ，而 vo1 发生跳

变的临界条件为vn1  vp1  0 ，此时流过 R1 、 R2 的电流相等，即

I R  I R  VZ R2

1

2

V

o2m

 I R 

R1 1

R1

V

Z R 2

将图中的参数代入，得

Vom2 

5.1k

 8V  2.72V 15k

同理，可得 vo2 的负峰值为-2.72V。

电路的振荡波形 vo1、vo2 如下图所示。由图可看出，vo2 从-Vom2  -2.72V 上升到Vom2  2.72V

的时间就是半个振荡周期，即在T 2 时间内 vo2 的变化量等于2Vom2 。故有

1 Z

V dt  2Vom2 C 0 R

T 2

即 得

V

T  4RC om2

VZ

4RCR1

R2

T 

1 f  R2

T 4RCR1

15103 

4  5.1103  5.1103  0.047 106  3067.6 Hz

Hz

vo1 VZ  8V

0

VZ  8V v

o2 1 T2 t Vom2  2.72V

0

Vom2  2.72V

t 10.17 在图 10.6.9（b）所示电路中，已知 R1  5k ， R2  10k ， R3  1k ， R6  50k ，

VZ  6V ， C  0.1

F ；输入电压V 为0 ~ 6V 的直流信号。试问：

（1） vo1 的幅值为多少？

（2）当V  -6V 时振荡频率约为多少？

（3）若要V  -6V 时振荡频率约为 600Hz，设其余参数不变，则 R6 应调整成约为多少？

（1） vo1 的幅值为

解：

v

om1

R1 5

V  (  6)V  3V Z R 2 10

 V  

T

（2）根据式 10.6.24 可得

1 6

Z

R 2V 10 103 6 I

f    (  )Hz  200Hz 2R R C V 2  5 103  50 103  0.110-6 6 （3）根据式 10.6.24 可得

1 6

Z

R 2V 10 103 6 If    (  )Hz  600Hz 2R R C V 2  5 103  R 103  0.110-6 6

求解得

6

R6  16.7k 。