【题目编号】MC1-1170
【题目】下列电路是一个:
【答案】A
[A]电感耦合式振荡器
[B]电容三点式振荡器
[C]电感三点式振荡器
[D]RC 反馈式振荡器
考点速览
这道题给出一张完整的三极管振荡器电路图,问它是哪一种振荡器。图上的元件可以分成三组:一组是电源与偏置,包括电源正极端子、集电极供电电阻和基极分压电阻;一组是放大器件,即那只三极管;还有一组是决定频率的谐振回路——两只并排、弧面相对的线圈,其中一只与电容器并联。判断振荡器类型的钥匙,就是看反馈信号靠什么元件从输出端绕回输入端:靠两只线圈之间的互感耦合,就是电感耦合式振荡器(inductively coupled oscillator),也叫互感耦合振荡器。
互感耦合:反馈信号怎么绕回来
两只并排的线圈是典型的变压器结构,线圈之间有磁耦合。集电极电流的交流分量流过其中一只线圈,在它周围产生交变磁场,磁场又穿过另一只线圈,在后者两端感应出交流电压。被感应的那只线圈与电容器并联构成谐振回路,只有在谐振频率附近回路才呈现高阻抗、才有足够大的电压幅度,于是反馈信号自动带上选频特性。回路上取出的电压再经一只耦合电容送到三极管基极,完成闭环。
绕组的方向在这里是生死攸关的事。互感耦合的极性由两个线圈的绕向和引线接法共同决定,接反了就变成负反馈,环路总相移不再是三百六十度的整数倍,电路只会衰减不会起振。实际装配时常见的手段是对调其中一个线圈的两个引出头,或者调整线圈在骨架上的相对位置和耦合松紧。
振荡器的三件套与起振过程
任何一个反馈式振荡器都由三部分组成:提供增益的放大器、决定频率的选频网络、以及相位正确的反馈通道。判断能否起振用巴克豪森判据(Barkhausen criterion):环路电压增益的模不小于一,并且环路总相移是三百六十度的整数倍。相位条件决定它在哪个频率上振,幅度条件决定它能不能振起来。
起振的过程是这样的:电源接通瞬间的扰动和电阻热噪声里含有丰富的频率成分,其中落在谐振频率附近的那一份被选频网络挑出来,经放大器放大后送回输入端。此时环路增益略大于一,幅度一轮比一轮大。等到晶体管进入非线性区,增益随幅度增大而下降,最后环路增益恰好等于一,幅度稳定下来。所以振荡器不需要外加信号源,它的激励来自噪声。
逐项辨析
选项 A 与图面吻合。图中的反馈取自集电极回路的线圈,经互感耦合到基极回路的线圈,再由耦合电容送到基极,这是电感耦合式振荡器的标志性结构,本题答案即此。
选项 B 电容三点式振荡器要依靠两只串联电容分压取出反馈。它的回路上必须能看到两只电容首尾串联,中间的分压点引线接到三极管的一个电极。本题的反馈发生在两只线圈之间,谐振回路上只有一只电容与线圈并联,没有电容分压点。
选项 C 电感三点式振荡器只需要一只线圈,但那只线圈必须有中间抽头,抽头引线接到三极管发射极,回路两端分别接另外两个电极。本题画的是两只彼此独立、各有上下引出端的线圈,任何一只都没有抽头,与电感三点式的画法对不上。
选项 D 电阻电容反馈式振荡器的电路里找不到电感,也没有电感电容谐振回路。它靠电阻与电容组成的反馈网络选频,只要满足两级放大的相位条件就能振荡。本题有明确的谐振线圈与谐振电容,频率由电感电容决定,不可能属于这一类。
看一眼就分清的三种画法
这三种振荡器在考卷上出现频率很高,混淆点集中在「线圈是几只」和「反馈从哪里取」。线圈两只、并排或交叠、中间没有抽头,是电感耦合式;线圈只有一只、线上多出一个抽头圆点,是电感三点式,也就是哈特莱电路;回路里能看到两只电容串联、中间那个节点引出反馈,是电容三点式,也就是考毕兹电路。另外提醒一句,图上的耦合电容与旁路电容只是隔离直流、让交流顺畅通过,不要把它们误当成谐振电容,判断回路的谐振频率只看与线圈直接并联或串联的那几只元件。
应试要点
抓住反馈通道,形式就只有四种:互感、电感抽头、电容分压、电阻电容网络。两只线圈看互感,一只线圈看抽头,两只电容看分压点,找不到电感就找电阻电容。起振条件记两句话:环路增益大于一,环路相移是三百六十度的整数倍。反馈极性接反时电路不起振,这是装配与检修中最常见的故障点。