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MC1-1243-构成振荡器的必备元素是

MC1-1243 说明构成振荡器必须具备的两样东西:放大倍数大于一的放大器与正反馈电路,并给出起振的环路增益与相位判据。文章指出电感电容回路与晶体只负责选频和稳定度、并非振荡的必要条件,同时把振荡器与放大器、正反馈与负反馈的分界讲清。

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【题目编号】MC1-1243

【题目】构成振荡器的必备元素是:

【答案】A

[A]放大倍数大于 1 的放大器、正反馈电路

[B]放大倍数大于 1 的放大器、负反馈电路

[C]LC 或晶体谐振电路、正反馈电路

[D]任意放大器、LC 或晶体谐振电路

考点速览

题目问构成振荡器必须具备哪两样东西,答案是放大倍数大于一的放大器与正反馈电路。它考的是振荡器最底层的组合关系:把输出送回输入端,而且送的必须是「帮忙」的那个方向。

环路增益要够,相位要正

振荡器的骨架是放大器加反馈网络。信号从放大器输入进去,放大若干倍,再经过反馈网络衰减若干倍回到输入端。回到输入端的信号若与原来的输入同相,就是正反馈,它会叠加到原信号上,一圈比一圈大;若反相,就是负反馈,只会把增益按下去。起振的条件有两条:环路增益不小于一,也就是放大器倍数乘反馈系数至少等于一;环路总相移是三百六十度的整数倍。这条判据就是常说的巴克豪森准则。

起振靠的是电路里本来就有的热噪声与瞬态扰动,这些微弱成分中总有一小段频率正好满足条件,被反复放大而长大。振荡稳定之后,放大器进入非线性区,增益自然回落到环路增益恰好等于一的位置,幅度就不再增长。两条合起来说明:放大器倍数必须大于一,反馈必须是正反馈,缺一样都不成。

谐振回路不是必备件

不少人以为振荡器一定有电感电容回路或者晶体,其实不然。电阻电容配上放大器也能振荡:相移式振荡器用三节阻容网络凑出三百六十度相移,文氏电桥振荡器用阻容选频网络配合正反馈,两者都不含电感。反过来看,只有谐振回路而没有放大器,回路里的电阻每时每刻都在损耗能量,振荡只会衰减下去直到停摆。

谐振回路与晶体在振荡器里扮演的是选频的角色:决定振荡发生在哪个频率上,同时提供高 Q 值以改善频率稳定度。晶体的等效 Q 值可达数万,所以晶体振荡器的频率稳定度远胜电感电容振荡器。

逐项辨析

选项 A 正确。放大倍数大于一的放大器提供能量增益,正反馈电路把输出送回输入端并保证同相,两者合起来才满足起振的环路条件。

选项 B 错。负反馈是稳定增益、展宽带宽、压低失真的手段,作用方向与振荡相反。放大器一旦被深度负反馈锁住,输出会老老实实跟随输入,绝不会自己叫起来。

选项 C 错。这个选项只列了选频用的谐振电路和正反馈电路,缺了提供增益的放大器。没有放大器,回路损耗无从补偿,正反馈也只会让衰减变慢,不会起振。何况谐振回路本身并非不可或缺。

选项 D 错。「任意放大器」的说法太宽:放大器在振荡频率上必须提供足够的增益,相位关系也要配合,任何一只放大器都不行。加上缺了正反馈这一条,这个选项错了两处。

振荡器与放大器的分界

两种电路的元件可能一模一样,区别在信号从哪儿来。放大器由外部信号驱动,衡量指标是增益、带宽和失真;振荡器不需要外部输入,自己产生信号,衡量指标是频率准确度、稳定度和输出幅度。判断一个电路是振荡器还是放大器,就看有没有一条把输出送回输入的正反馈通路,以及它能不能自激。理解了这条分界,后面再看频率稳定度、起振余量、有源晶体的等效负阻这些内容,都能接得上。

应试要点

两样东西缺一不可:增益大于一的放大器,加上正反馈。起振看环路增益不小于一、相移为三百六十度的整数倍。晶体与谐振回路管的是选频和稳定度,不是振荡的必要条件。选项里出现「负反馈」的,直接排除。

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