【题目编号】MC1-1172
【题目】下列电路是一个:
【答案】A
[A]电容三点式振荡器
[B]RC 反馈式振荡器
[C]电感三点式振荡器
[D]电感反馈式振荡器
考点速览
图上的谐振回路由三只元件组成:一只竖直的电感线圈,与它并联的是一条由两只电容首尾串联而成的支路。两只电容相接的那个实心节点引出一条折线,一路接到三极管的发射极。线圈上端的节点经耦合电容接基极,集电极由供电电阻供电,另有一只电容把集电极交流接地,发射极接有电阻并耦合输出到负载。反馈取自两只电容之间的分压点,这是电容三点式振荡器的标准骨架。
两只电容的分压点:考毕兹电路的骨架
谐振时,电感与串联后的两只电容构成的回路两端电压最高。两只电容串联之后相当于一个电容分压器:上端对分压点的电压、分压点对地的电压,按两只电容的容量成反比分配——容量小的那只分到的电压高。因为分压点接在发射极,而回路上下两端分别接在集电极与基极一侧,于是回路电压被自动拆成两份,相位相差一百八十度,正好满足正反馈的相位要求。
用电容分压取代线圈抽头,带来一个直接好处:电容不产生磁耦合,谐波能量不会像抽头线圈那样在上下段之间来回耦合,输出波形的正弦度明显更好。这也是电容三点式振荡器(Colpitts oscillator)在实际设备里比电感三点式更常见的原因。
回路真正决定频率的是等效串联电容,数值等于两只电容之积除以它们之和;谐振频率等于一比上二派乘以根号下电感量与等效串联电容量之积。两只电容各取二百皮法,串联后等效一百皮法,配十微亨的电感,算出谐振频率约五兆赫,落在短波频段。
逐项辨析
选项 A 与图面吻合。回路里有一只电感与两只串联电容并联,两只电容之间的分压点接到发射极,反馈由电容分压取出,是电容三点式振荡器的典型结构,本题答案即此。
选项 B 电阻电容反馈式振荡器的电路里没有电感,也没有电感电容谐振回路,选频靠电阻电容网络。本题图上既有线圈又有谐振电容,频率由电感电容决定,两者不是一类。
选项 C 电感三点式振荡器的标志是一只带抽头的线圈,抽头引线接发射极,谐振回路上通常只有一只电容与线圈并联。本题的线圈没有抽头,分压元件是两只电容,结构完全不同。
选项 D 电感反馈式指以电感支路取反馈的一族电路,无论说的是两只线圈的互感耦合还是单只线圈的抽头分压,图上都要出现相应的电感结构。本题的反馈取自两只电容之间,与它无关;判据始终是「反馈从哪里分压」,分压点在电容上就归电容三点式。
调谐与温度稳定性的取舍
电容三点式有一个不太方便的地方:决定频率的是两只电容的串联值,想用一只可变电容调谐就要同时改动两只电容的比例,实际电路里通常把两只电容做成固定值,另用一只小容量可变电容与电感并联或者串联来微调,调谐范围因此比哈特莱电路窄一些。代价换来的是稳定:电感三点式的线圈抽头随温度变化会引起电感量变化,电容三点式靠电容分压,容量受温度影响小得多。
反馈量由两只电容的容量比决定。分压点靠近哪一只电容,那一侧的反馈就强。容量比选得太极端,环路增益过大,晶体管进入深度非线性,波形变尖、谐波增多;容量比过于接近,反馈不足,电路可能不起振或者起振后幅度不稳。业余制作中常见的经验是让两只电容容量接近、再按实测波形与起振情况微调。
从图上一眼认出它
看三个特征:线圈有没有抽头、回路里有没有两只串联电容、分压点接到了哪个电极。线圈无抽头、有两只串联电容、分压点接发射极,三个条件齐了就是电容三点式。若分压点接的是基极而另一侧接发射极,只是组态不同,分压取反馈的机理不变。至于电路里另外那些电阻与耦合电容,负责的是直流工作点与交流耦合,不影响类型判断。
应试要点
记两句顺口的话:电感上抽头是哈特莱,电容上分压是考毕兹。谐振频率按等效串联电容计算,容量小的那只电容对频率影响更大。电容分压波形好、稳定性高,调谐范围窄;线圈抽头调谐方便、容易起振,谐波偏多。答这类题时先找分压点,再确认它接到哪个电极,答案就出来了。