通信電子電路正弦波振蕩器分析學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1通信通信(tng xn)電子電路正弦波振蕩器分析電子電路正弦波振蕩器分析第一頁，共59頁。一、振蕩器的概念一、振蕩器的概念(ginin)二、正弦波振蕩器的應(yīng)用二、正弦波振蕩器的應(yīng)用 1作信號源作信號源(本章將討論本章將討論)正弦波信號源：電子測量儀器；正弦波信號源：電子測量儀器；載波信號：無線發(fā)射機(jī)；載波信號：無線發(fā)射機(jī)；本振信號：超外差接收機(jī)；本振信號：超外差接收機(jī)；時鐘信號：數(shù)字系統(tǒng)。時鐘信號：數(shù)字系統(tǒng)。 要求：要求：振蕩頻率和振幅尤其是振蕩頻率的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。振蕩頻率和振幅尤其是振蕩頻率的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。2正弦交變能源正弦交變能源(本章不討論本章不討論)用途：用途：高頻加熱設(shè)備

2、和醫(yī)用電療儀器中的正弦交變能源。高頻加熱設(shè)備和醫(yī)用電療儀器中的正弦交變能源。功率足夠大，高效。功率足夠大，高效。第2頁/共59頁第二頁，共59頁。1.按振蕩原理按振蕩原理(yunl)分類分類反饋振蕩器：利用正反饋原理構(gòu)成反饋振蕩器：利用正反饋原理構(gòu)成(guchng)，應(yīng)用廣泛。，應(yīng)用廣泛。 利用負(fù)電阻效應(yīng)抵消回路中的利用負(fù)電阻效應(yīng)抵消回路中的 損耗，以產(chǎn)生等幅自由振蕩。損耗，以產(chǎn)生等幅自由振蕩。 工作于微波段。工作于微波段。本章主要討論本章主要討論反饋型反饋型的的正弦波振蕩器。正弦波振蕩器。反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理正弦波振蕩器正弦波振蕩器非正弦波振蕩器：非正弦波振蕩器：LC

3、振蕩器振蕩器RC振蕩器振蕩器晶體振蕩器晶體振蕩器低頻振蕩器低頻振蕩器高頻振蕩器高頻振蕩器第3頁/共59頁第三頁，共59頁。 放大器放大器A(s)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)F(s)vovsvivf一、一、 組成組成(z (z chn)chn)：由主網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的閉合由主網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的閉合(b h)(b h)環(huán)環(huán)路。路。 (1)(1) 放大器放大器主網(wǎng)絡(luò)：主網(wǎng)絡(luò)： 負(fù)載為諧振回路的負(fù)載為諧振回路的調(diào)諧放大器調(diào)諧放大器(2) 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)： 一般是由無源器件組成的線性網(wǎng)絡(luò)。一般是由無源器件組成的線性網(wǎng)絡(luò)。反饋型振蕩器方框圖反饋型振蕩器方框圖主網(wǎng)主網(wǎng)絡(luò)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) 能產(chǎn)生自激振蕩一個基

4、本的條件是必能產(chǎn)生自激振蕩一個基本的條件是必須構(gòu)成正反饋回路，即反饋到輸入端的信須構(gòu)成正反饋回路，即反饋到輸入端的信號號vf和放大器輸入信號和放大器輸入信號vi相位相同。相位相同。第4頁/共59頁第四頁，共59頁。閉環(huán)電壓放大閉環(huán)電壓放大(fngd)倍數(shù)倍數(shù))()(1)()(sFsAsAsAf)()()()()(ifsVsVsFsAsT反饋系統(tǒng)的環(huán)路反饋系統(tǒng)的環(huán)路(hun l)增增益益 放大器放大器A(s)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)F(s)vovsvivf在某頻率在某頻率fosc處，若處，若T=A(jfosc)F(jfosc)=1，即，即vf=vi，此時有，此時有Af(jfosc)，即表明沒有外加信號，

5、也可以維持振蕩輸出。，即表明沒有外加信號，也可以維持振蕩輸出。)(joscoscosce )(1)j (TTT 振幅平衡條件振幅平衡條件：相位平衡條件相位平衡條件：nFAoscT2)(1)( AFTsco平衡條件平衡條件1)(oscjT(n 0，1，2，) 該閉合環(huán)路產(chǎn)生等幅持續(xù)振蕩的該閉合環(huán)路產(chǎn)生等幅持續(xù)振蕩的條件條件。 (1)(1) 剛通電時，須經(jīng)歷一段剛通電時，須經(jīng)歷一段振蕩電壓振蕩電壓從從無無到到有有逐步增長的過程；逐步增長的過程； (2)(2) 進(jìn)入平衡狀態(tài)時，振蕩電壓的振幅和頻率要能進(jìn)入平衡狀態(tài)時，振蕩電壓的振幅和頻率要能維持維持在相應(yīng)的在相應(yīng)的平衡值平衡值上。上。 (3)(3)

6、當(dāng)外界不穩(wěn)時，振幅和頻率當(dāng)外界不穩(wěn)時，振幅和頻率仍應(yīng)穩(wěn)定仍應(yīng)穩(wěn)定，而而不會產(chǎn)生突變不會產(chǎn)生突變或或停止振蕩停止振蕩。 閉合環(huán)路成為反饋振蕩器閉合環(huán)路成為反饋振蕩器(Feedback Oscillator)的的三個條件三個條件：(1) 起振條件起振條件保證接通電源后從無到有地建立起振蕩。保證接通電源后從無到有地建立起振蕩。 (2) 平衡條件平衡條件保證進(jìn)入平衡狀態(tài)后能輸出等幅持續(xù)振蕩。保證進(jìn)入平衡狀態(tài)后能輸出等幅持續(xù)振蕩。 (3) 穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件保證平衡狀態(tài)不因外界不穩(wěn)定因素影響而受到破壞。保證平衡狀態(tài)不因外界不穩(wěn)定因素影響而受到破壞。 振幅穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件)(jo

7、scoscosce )(1)j (TTT 振幅平衡條件振幅平衡條件：相位平衡條件相位平衡條件：nFAoscT2)(1)( AFTsco平衡條件平衡條件1)(oscjT(n 0，1，2，) 第5頁/共59頁第五頁，共59頁。返回返回(fnhu)主網(wǎng)絡(luò)主網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)(1)(1)在剛接通電源時，電路中的各部分存在著各種在剛接通電源時，電路中的各部分存在著各種電的擾動電的擾動uiui，這些擾動，這些擾動( (電流突變或管子電流突變或管子(gun (gun zi)zi)、電路中的固有噪聲、電路中的固有噪聲) )具有很寬的頻譜。具有很寬的頻譜。ibic(2) (2) 諧振回路具有選頻功能，只有角頻

8、率為諧振回路具有選頻功能，只有角頻率為 osc 的分量的分量( osc 0) 才能在諧振回路兩端產(chǎn)生較大的電壓。才能在諧振回路兩端產(chǎn)生較大的電壓。vivoA1/F1 iv01v1fv21011ifivvvv2iv02v2fv32022ifivvvv43033ifivvvv3iv03v3fv4iv(3) (3) 變壓器繞向正確可保證反饋信號變壓器繞向正確可保證反饋信號vf 和輸入信號和輸入信號vi同相，同相， 且且vf vi ，經(jīng)放大和反饋的循環(huán)振蕩電壓的振幅不斷增長。，經(jīng)放大和反饋的循環(huán)振蕩電壓的振幅不斷增長。 振蕩器接通電源后，能夠從小到大地建立起振蕩的條件是：振蕩器接通電源后，能夠從小到大

9、地建立起振蕩的條件是：振幅起振條件：振幅起振條件：相位起振條件：相位起振條件：noscT2)(ifoscvvT 或1)(起振條件起振條件1)(oscjT(起振條件起振條件)1)(j)(j)(jFAT振蕩開始時應(yīng)為增幅振蕩！振蕩開始時應(yīng)為增幅振蕩！丙類狀態(tài)乙類甲乙類甲類123123,oooiiivvvvvv振幅起振條件：振幅起振條件：相位起振條件：相位起振條件：noscT2)(ifoscvvT 或1)(起振條起振條件件1)(oscjT(起振條件起振條件)1)(j)(j)(jFAT第6頁/共59頁第六頁，共59頁。 要維持振蕩器穩(wěn)定工作，只滿足起振條件和平衡條件是不夠要維持振蕩器穩(wěn)定工作，只滿足起

10、振條件和平衡條件是不夠(bgu)(bgu)的，還得保的，還得保證平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。證平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。 通過放大和反饋的反復(fù)循環(huán)，振蕩器離開原平衡狀態(tài)，導(dǎo)致通過放大和反饋的反復(fù)循環(huán)，振蕩器離開原平衡狀態(tài)，導(dǎo)致停振停振或或突變突變到到新的平衡狀態(tài)新的平衡狀態(tài)。原平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的原平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的。 通過放大和反饋的反復(fù)循環(huán)，振蕩器能夠產(chǎn)生回到平衡狀態(tài)通過放大和反饋的反復(fù)循環(huán)，振蕩器能夠產(chǎn)生回到平衡狀態(tài)的的趨勢趨勢。當(dāng)干擾消失后，能回到平衡狀態(tài)。原。當(dāng)干擾消失后，能回到平衡狀態(tài)。原平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。 要使振幅穩(wěn)定，振蕩器在平衡點(diǎn)必須具有阻止振幅變化的能力，即在平衡點(diǎn)要使振幅穩(wěn)定

11、，振蕩器在平衡點(diǎn)必須具有阻止振幅變化的能力，即在平衡點(diǎn)Vi=ViA附近，當(dāng)不穩(wěn)附近，當(dāng)不穩(wěn)定因素使定因素使Vi的振幅的振幅Vi增大時，環(huán)路增益幅值增大時，環(huán)路增益幅值|T(o)| 減小，使反饋電壓振幅減小，使反饋電壓振幅Vf減小，從而阻止減小，從而阻止Vi增大；反之，當(dāng)不穩(wěn)增大；反之，當(dāng)不穩(wěn)定因素使定因素使Vi的振幅的振幅Vi減小時，環(huán)路增益幅值減小時，環(huán)路增益幅值|T(o)| 增大，使反饋電壓振幅增大，使反饋電壓振幅Vf增大，從而阻止增大，從而阻止Vi減小。減小。 即要平衡點(diǎn)穩(wěn)定，即要平衡點(diǎn)穩(wěn)定，|T(o)| 須在須在ViA附近具有負(fù)斜率變附近具有負(fù)斜率變化，即隨化，即隨Vi增大而下降的特性

12、，增大而下降的特性，ViO|T(o)| A1ViA0)(iAiVviovjT 當(dāng)當(dāng)Vi增加到一定數(shù)值后，放大器進(jìn)入大信號工作，由于增加到一定數(shù)值后，放大器進(jìn)入大信號工作，由于放大特性非線性，放大器的增益將隨放大特性非線性，放大器的增益將隨Vi的增大而減小，從而的增大而減小，從而T或或A隨隨Vi的增大而減小。的增大而減小。自然具有穩(wěn)定幅度的功能自然具有穩(wěn)定幅度的功能。環(huán)路增益存在兩個平衡點(diǎn)的情況環(huán)路增益存在兩個平衡點(diǎn)的情況0)(iAiVviovjT第7頁/共59頁第七頁，共59頁。如圖所示，振蕩器存在著兩個平衡點(diǎn) A 和 B，其中 A 是穩(wěn)定(wndng)的，B 點(diǎn)是否穩(wěn)定(wndng)？分析：

13、若使分析：若使Vi ViB ，則，則T(osc) 隨之增大，導(dǎo)致隨之增大，導(dǎo)致(dozh)Vi 進(jìn)進(jìn) 一步增大，從而更遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)一步增大，從而更遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)B。最后到達(dá)平衡點(diǎn)。最后到達(dá)平衡點(diǎn)A?？梢姡@種振蕩器不滿足振幅起振條件，可見，這種振蕩器不滿足振幅起振條件，必須加大的電沖必須加大的電沖擊，產(chǎn)生大于擊，產(chǎn)生大于ViB 的起始擾動電壓，才能進(jìn)入的起始擾動電壓，才能進(jìn)入平衡點(diǎn)平衡點(diǎn)A，產(chǎn)生持續(xù)等幅振，產(chǎn)生持續(xù)等幅振蕩。蕩。iV反之反之，若，若iBiVV )(osc T ，直到停止振蕩。直到停止振蕩。硬激勵：硬激勵：靠外加沖擊而產(chǎn)生振蕩?？客饧記_擊而產(chǎn)生振蕩。軟激勵：軟激勵：接通電源后自動進(jìn)入穩(wěn)

14、定平衡狀態(tài)。接通電源后自動進(jìn)入穩(wěn)定平衡狀態(tài)。返回返回第8頁/共59頁第八頁，共59頁。0)(oscT返回返回(fnhu) 若某原因使若某原因使 T( osc) 0，則通過每次放大和反饋后的電壓相位都將則通過每次放大和反饋后的電壓相位都將超前超前于原輸于原輸入電壓相位。這種相位的不斷入電壓相位。這種相位的不斷超前超前表明振蕩器的角頻率表明振蕩器的角頻率 osc。T 即要保證相位平衡點(diǎn)穩(wěn)定即要保證相位平衡點(diǎn)穩(wěn)定, 振蕩電路內(nèi)部產(chǎn)生一個的相位變化振蕩電路內(nèi)部產(chǎn)生一個的相位變化, 與外因引起與外因引起的相位變化的相位變化 的符號應(yīng)相反的符號應(yīng)相反, ,以消弱或抵消由外因引起的變化。以消弱或抵消由外因引

15、起的變化。 若某原因使若某原因使 T( osc) 0，則通過每次放大和反饋后的電壓相位都將則通過每次放大和反饋后的電壓相位都將滯后滯后于原輸入電壓于原輸入電壓相位。這種相位的不斷相位。這種相位的不斷滯后滯后表明振蕩器的角頻率表明振蕩器的角頻率 osc。若此時振蕩器本身的若此時振蕩器本身的 T( ) 0， Vi 的滯后勢必受到阻止。的滯后勢必受到阻止。 由于由于 即相位變化時即相位變化時, ,頻率也變化頻率也變化, ,故相位故相位穩(wěn)定條件也就是頻率穩(wěn)定的條件。穩(wěn)定條件也就是頻率穩(wěn)定的條件。dtd 相位平衡的穩(wěn)定條件要求選頻網(wǎng)絡(luò)的相頻特性曲線在相位平衡的穩(wěn)定條件要求選頻網(wǎng)絡(luò)的相頻特性曲線在 osc

16、附近應(yīng)具附近應(yīng)具有負(fù)斜率有負(fù)斜率, , 斜率越陡，干擾引起的頻率波動越小。斜率越陡，干擾引起的頻率波動越小。實(shí)際中的并聯(lián)實(shí)際中的并聯(lián)LCLC諧振回路正好具有這種相頻特性諧振回路正好具有這種相頻特性, ,故可自然滿足故可自然滿足. .z O 2 2 osc0)(oscT第9頁/共59頁第九頁，共59頁?？傊?，要產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦振蕩，振蕩器必須滿足總之，要產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦振蕩，振蕩器必須滿足(mnz):(mnz): 起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件，缺一不可。起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件，缺一不可。 : :提供足夠的增益，且其增益隨輸入電壓增大而減小。提供足夠的增益，且其增益隨輸入電壓增大而減小。:具有負(fù)

17、斜率變化的相頻特性，為環(huán)路提供合適的相移，保證具有負(fù)斜率變化的相頻特性，為環(huán)路提供合適的相移，保證 在諧振頻率上的相移為在諧振頻率上的相移為:2n 檢查環(huán)路是否包含檢查環(huán)路是否包含和相頻特性具有和相頻特性具有變化的變化的；閉合環(huán)路是否是閉合環(huán)路是否是。 ，。起振時，放大器小信號工作，可用小信號起振時，放大器小信號工作，可用小信號等效電路分析方法導(dǎo)出等效電路分析方法導(dǎo)出，并由此求出起振條件及由起振條件決定的電并由此求出起振條件及由起振條件決定的電路參數(shù)和相應(yīng)的振蕩頻率。路參數(shù)和相應(yīng)的振蕩頻率。 若振蕩電路合理，又滿足起振條件，就能進(jìn)入穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，相應(yīng)的電壓振幅通過實(shí)驗(yàn)確定若振蕩電路合理，又滿

18、足起振條件，就能進(jìn)入穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，相應(yīng)的電壓振幅通過實(shí)驗(yàn)確定。 (3) (3) 最后最后，分析振蕩器的頻率穩(wěn)定度，并提出改進(jìn)措施。分析振蕩器的頻率穩(wěn)定度，并提出改進(jìn)措施。 第10頁/共59頁第十頁，共59頁。LC 正弦波振蕩器：采用正弦波振蕩器：采用(ciyng) LC 諧振回路作為相移網(wǎng)絡(luò)的振諧振回路作為相移網(wǎng)絡(luò)的振蕩器蕩器 種類：兩點(diǎn)式振蕩電路：直接反饋種類：兩點(diǎn)式振蕩電路：直接反饋(fnku)(fnku)和變壓器和變壓器耦合振蕩電路耦合振蕩電路 三點(diǎn)式振蕩電路（電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式振三點(diǎn)式振蕩電路（電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式振蕩電路）蕩電路） 4.3.1 變壓器耦合振蕩電路變壓器耦合振蕩

19、電路(zhn dn din l)（舉例）（舉例） 互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器的的LC回路作為回路作為整體運(yùn)用于振蕩環(huán)路，回路有整體運(yùn)用于振蕩環(huán)路，回路有兩個引出端，因而也稱為兩點(diǎn)兩個引出端，因而也稱為兩點(diǎn)式振蕩電路。式振蕩電路。變壓器振蕩電路變壓器振蕩電路根據(jù)相移網(wǎng)絡(luò)的不同，將振蕩器分為：根據(jù)相移網(wǎng)絡(luò)的不同，將振蕩器分為： LC 振蕩器振蕩器、RC振蕩器振蕩器、石英晶體振蕩器等石英晶體振蕩器等。結(jié)合習(xí)題第11頁/共59頁第十一頁，共59頁。變壓器振蕩電路變壓器振蕩電路(zhn dn din l)續(xù)續(xù)第12頁/共59頁第十二頁，共59頁。直接反饋直接反饋(fnku)型振蕩電路型振蕩電路第13頁

20、/共59頁第十三頁，共59頁。（屬（屬LCLC兩點(diǎn)式振蕩電路兩點(diǎn)式振蕩電路(zhn dn din l)(zhn dn din l)）三點(diǎn)式振蕩電路三點(diǎn)式振蕩電路(zhn dn din l)第14頁/共59頁第十四頁，共59頁。 變壓器耦合振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高且由于互感耦合元件分布電容的存在，限變壓器耦合振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高且由于互感耦合元件分布電容的存在，限制了振蕩頻率的提高，只適用于較低頻制了振蕩頻率的提高，只適用于較低頻(dpn)(dpn)段（中、短波波段），為了提高振段（中、短波波段），為了提高振蕩頻率，可采用無變壓器的三點(diǎn)式振蕩器（幾蕩頻率，可采用無變壓器的三點(diǎn)式振蕩器（幾MHzM

21、Hz和幾百和幾百M(fèi)HzMHz之間）。之間）。：只有滿足相位平衡條件的三點(diǎn)式電路才可只有滿足相位平衡條件的三點(diǎn)式電路才可 能構(gòu)成三點(diǎn)式振蕩電路。能構(gòu)成三點(diǎn)式振蕩電路。 三點(diǎn)式判別原則三點(diǎn)式判別原則組成組成:并聯(lián)諧振回路：決定振蕩頻率。并聯(lián)諧振回路：決定振蕩頻率。反饋網(wǎng)絡(luò)：構(gòu)成正反饋。反饋網(wǎng)絡(luò)：構(gòu)成正反饋。三個電抗元件三個電抗元件X1、X2、X3：第15頁/共59頁第十五頁，共59頁。 變壓器耦合振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高且由于互感變壓器耦合振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高且由于互感(hgn)(hgn)耦合元件分布電耦合元件分布電容的存在，限制了振蕩頻率的提高，只適用于較低頻段（中、短波波段），容的存在，限制了

22、振蕩頻率的提高，只適用于較低頻段（中、短波波段），為了提高振蕩頻率，可采用無變壓器的三點(diǎn)式振蕩器（幾為了提高振蕩頻率，可采用無變壓器的三點(diǎn)式振蕩器（幾MHzMHz和幾百和幾百M(fèi)HzMHz之間之間）。）。：只有滿足相位平衡條件的三點(diǎn)式電路才可只有滿足相位平衡條件的三點(diǎn)式電路才可 能構(gòu)成三點(diǎn)式振蕩電路。能構(gòu)成三點(diǎn)式振蕩電路。 三點(diǎn)式判別原則三點(diǎn)式判別原則并聯(lián)諧振回路：決定振蕩頻率。并聯(lián)諧振回路：決定振蕩頻率。反饋網(wǎng)絡(luò)：構(gòu)成正反饋。反饋網(wǎng)絡(luò)：構(gòu)成正反饋。第16頁/共59頁第十六頁，共59頁。（Vce與與Vbe 反相）反相）X1、X2 、X3為純電抗為純電抗(dinkng)元件，構(gòu)成振元件，構(gòu)成振蕩回

23、路。蕩回路。X1 + X2 + X3 = 0 電路中三個電抗元件必須由兩電路中三個電抗元件必須由兩種不同性質(zhì)的電抗元件組成。種不同性質(zhì)的電抗元件組成。IXVVbef2.jIXVce1.jVbe .Vf .Vce .因?yàn)橐驗(yàn)閄1X2 X3，即同為電容或同為電感即同為電容或同為電感 即若即若X1 、X2為電容元件，則為電容元件，則X3應(yīng)為電感元件，對應(yīng)的振蕩應(yīng)為電感元件，對應(yīng)的振蕩電路為電路為；若若X1 、X2為電感元件，則為電感元件，則X3為電容為電容元件，對應(yīng)的振蕩電路為元件，對應(yīng)的振蕩電路為 與發(fā)射極與發(fā)射極（或源極，或集成運(yùn)放的同相輸入端）（或源極，或集成運(yùn)放的同相輸入端）相連相連的的為為

24、兩兩同性質(zhì)同性質(zhì)的電抗元件，的電抗元件，集集- -基基（或漏柵，或集成運(yùn)放的反相輸入端輸出端）（或漏柵，或集成運(yùn)放的反相輸入端輸出端）間接間接反性質(zhì)反性質(zhì)的電抗元件。的電抗元件。 （）。）?？筛鶕?jù)該可根據(jù)該組成法則組成法則，判斷三點(diǎn)式振蕩電路的連接是否正確。，判斷三點(diǎn)式振蕩電路的連接是否正確。電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式例子例子第17頁/共59頁第十七頁，共59頁。030210fff， 分別為三個回路的分別為三個回路的固有諧振頻率固有諧振頻率，寫出它們之間，寫出它們之間能滿足能滿足相位平衡條件相位平衡條件的兩種關(guān)系式，并指出兩種情況下的兩種關(guān)系式，并指出兩種情況下振蕩頻振蕩頻率率處在什么范圍內(nèi)。處在什

25、么范圍內(nèi)。解：已知串、并聯(lián)諧振解：已知串、并聯(lián)諧振(xizhn)回路在忽略回路損耗時電抗特性回路在忽略回路損耗時電抗特性曲線如圖曲線如圖串聯(lián)串聯(lián)中中，呈呈感性感性呈呈容性容性并聯(lián)并聯(lián)(bnglin)中，中， 0，X 0，呈容性；，呈容性； 0，呈感性，呈感性L1C1、L2C2 回路呈回路呈，L3C3 回路呈回路呈。fosc f02 ；：fosc f01，fosc f03 。03oscff 02osc10fff 返回第18頁/共59頁第十八頁，共59頁。1. 電容電容(dinrng)三點(diǎn)三點(diǎn)式式 RB1、RB2、 RE 分壓式偏置分壓式偏置(pin zh)電阻，電阻，（發(fā)射極：發(fā)射極：為兩同性質(zhì)

26、的容性電抗，為兩同性質(zhì)的容性電抗，集集- -基：基： 感性電抗。相位組成法則滿足。）感性電抗。相位組成法則滿足。） 典型的電容三點(diǎn)式振蕩電路典型的電容三點(diǎn)式振蕩電路.其反饋電壓取自其反饋電壓取自 L 和和C2組成的分組成的分壓器電容三點(diǎn)式。壓器電容三點(diǎn)式。滿足相位平滿足相位平衡條件衡條件,只要適當(dāng)選取只要適當(dāng)選取C1與與C2的的比值比值,并使放大器有足夠的放大量并使放大器有足夠的放大量,電路就能產(chǎn)生振蕩電路就能產(chǎn)生振蕩.振蕩頻率的計(jì)算振蕩頻率的計(jì)算CE、CB和和CE 旁路電容和耦合電容（隔直電容）旁路電容和耦合電容（隔直電容）L、C1、C2 并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路 直流偏置電路決定了起振時電

27、路的工作直流偏置電路決定了起振時電路的工作點(diǎn)點(diǎn),當(dāng)振蕩以后當(dāng)振蕩以后RE,CE構(gòu)成構(gòu)成自給偏壓電路自給偏壓電路，LC高高頻扼流圈可以用一個大電阻代替，防止電源對頻扼流圈可以用一個大電阻代替，防止電源對回路旁路?；芈放月?。 C1C2LVbe .Vce .Vf .其他電容三點(diǎn)式振蕩電路其他電容三點(diǎn)式振蕩電路起振幅值條件的分析起振幅值條件的分析第19頁/共59頁第十九頁，共59頁。 T 為可變增益器件，偏置電路設(shè)置合適的靜態(tài)為可變增益器件，偏置電路設(shè)置合適的靜態(tài)(jngti)工作點(diǎn)同時，隨工作點(diǎn)同時，隨Vi 的增大產(chǎn)生的增大產(chǎn)生自給偏置效應(yīng)，加速放大器增益的下降。自給偏置效應(yīng)，加速放大器增益的下降。

28、 起振時，加在發(fā)射結(jié)上的偏置電壓即為起振時，加在發(fā)射結(jié)上的偏置電壓即為靜態(tài)偏置電壓靜態(tài)偏置電壓BEQVBE0V BEQVBQV EQVBBVEEQBBQRIRI 當(dāng)當(dāng)vivi增大到振蕩管的非線性特性區(qū)時，增大到振蕩管的非線性特性區(qū)時， vi vi的一部分進(jìn)入截止區(qū)，振蕩管的集電極的一部分進(jìn)入截止區(qū)，振蕩管的集電極電流電流( (和相應(yīng)的基極電流和相應(yīng)的基極電流) )已不再是正弦波，而是失真的脈沖波，它們的平均值將大于靜已不再是正弦波，而是失真的脈沖波，它們的平均值將大于靜態(tài)值，且隨態(tài)值，且隨vivi的增大而增大，結(jié)果的增大而增大，結(jié)果VBOVBO減小，減小， VBEQ VBEQ減小，所以，振蕩振

29、幅增大時，加在減小，所以，振蕩振幅增大時，加在發(fā)射結(jié)上的偏置電壓將自靜態(tài)值向截止方向移動，導(dǎo)致放大器增益即環(huán)路發(fā)射結(jié)上的偏置電壓將自靜態(tài)值向截止方向移動，導(dǎo)致放大器增益即環(huán)路(hun l)(hun l)增增益進(jìn)一步下降，從而進(jìn)一步提高了振蕩振幅的穩(wěn)定性。益進(jìn)一步下降，從而進(jìn)一步提高了振蕩振幅的穩(wěn)定性。返回返回第20頁/共59頁第二十頁，共59頁。（a)a)共射極，發(fā)射極通過共射極，發(fā)射極通過CECE交流交流(jioli)(jioli)接地。反饋電壓加到基極；接地。反饋電壓加到基極； （b)b)共基極，基極通過共基極，基極通過CBCB交流接地交流接地(jid)(jid)。反饋電壓加到射極；。反饋

30、電壓加到射極； 發(fā)射極：發(fā)射極：為兩同性質(zhì)的容性電抗為兩同性質(zhì)的容性電抗，集集- -基：基：感性電抗。相位組成法則滿足。感性電抗。相位組成法則滿足。返回返回第21頁/共59頁第二十一頁，共59頁。返回返回(fnhu)C1C2L用小信號用小信號Y參數(shù)參數(shù)(cnsh)等效電路等效電路等效等效C2C1LgiegLgoegmvbeCieCoeC2C1LgiegLgoegmvbeCieCoe+vbe- -C1Lgieg Lgmvbegoei+vce- -C2C1 =Coe+C1C1C2 =Cie+C2C2Z回路線圈的損耗及負(fù)載用回路線圈的損耗及負(fù)載用 等效等效Lg jXRCjgLjCjggZieLoe1

31、1121令令Z中的虛部中的虛部X=0得到諧振頻率為：得到諧振頻率為：)(121CCgggLCLoeieosc為回路總電容其中2121/CCCCC osc 與與L、C有關(guān)，還與有關(guān)，還與 gie 、goe、g L 等有關(guān)，且等有關(guān)，且 osc 0 。 實(shí)際電路中，一般滿足：實(shí)際電路中，一般滿足：)(Lie21oegggCC osc 0 = LC1即振蕩頻率主要由諧振回路的總電感即振蕩頻率主要由諧振回路的總電感和總電容決定，即有：和總電容決定，即有：第22頁/共59頁第二十二頁，共59頁。返回返回(fnhu)+vbe- -C1Lgieg Lgmvbegoei+vce- -C21、反饋、反饋(fnk

32、u)系數(shù)系數(shù)F為：為：112112CCCjiCjivvFcebeieLoegkgggRRZ21ieLoemmbeceVogkgggggbebemvvAvZvgo2諧振時諧振時:+vbe- -C1Ln2gieg Lgmvbegoei+vce- -C2諧振回路諧振時可以估算出諧振回路諧振時可以估算出放大器的電壓放大倍數(shù)：放大器的電壓放大倍數(shù)：Z要起振，須有：要起振，須有：1FAVO)(1)(1221LoeieLoeiemggFFgggCCgCCg 若選用振蕩管，其若選用振蕩管，其 fT 大于振蕩頻率大于振蕩頻率 5 倍以上，倍以上，RL 又不太小又不太小( 1 k )，且，且 n(兩電容兩電容)取

33、值適中，一般都滿足取值適中，一般都滿足起振條件起振條件。 增大增大F (= n) ，k2gie 增大必將造成增大必將造成 Av( 0) 減?。环粗?，減小減?。环粗?，減小F ，雖然提高雖然提高 Av( 0)，但也不能增大回路增益，但也不能增大回路增益 T( 0)。因此，要增大。因此，要增大 T( 0)，。（。（) 提高提高 ICQ，可以增大，可以增大 gm，從而提高，從而提高 Av( 0) ，但不宜過大，否則，但不宜過大，否則，gie ( 1/re = gm/ ) 會過大，回路有載品質(zhì)因數(shù)下降，影響頻率穩(wěn)定性。會過大，回路有載品質(zhì)因數(shù)下降，影響頻率穩(wěn)定性。ICQ 一般取一般取 (1 5)mA。

34、其中其中n2gie 為為gie折合到放大器輸出端的等效電阻折合到放大器輸出端的等效電阻, 而折合系數(shù)而折合系數(shù)21CCn 第23頁/共59頁第二十三頁，共59頁。兩種三點(diǎn)式電路兩種三點(diǎn)式電路(dinl)的比較的比較L1L2CVbe .Vce .Vf .iCL2L1gLgoegmuben2gie+vbe- -+vce- -iZjXRZ令令Z中的虛部中的虛部X=0得到諧振得到諧振(xizhn)頻率為：頻率為：oieLoeoscLCMLLgggLC1)() (1221而其中而其中: :MLLL221 而當(dāng)而當(dāng)121LLM時時. . 有有0s MLMLMLiMLivvFcef1212)()(moeLi

35、e1()gggg FF條件與電容反饋振蕩器相同！條件與電容反饋振蕩器相同！其他形式的電感三點(diǎn)式振蕩電路其他形式的電感三點(diǎn)式振蕩電路第24頁/共59頁第二十四頁，共59頁。(1) 電路電路(dinl)與元件與元件作用作用 (2) (2) 組成組成(z chn)(z chn)法則法則判斷判斷 反饋電壓取自反饋電壓取自 C 和和L2組成的分壓器組成的分壓器MLLCLCosc211212111LLCLCosc返回返回第25頁/共59頁第二十五頁，共59頁。返回返回(fnhu)L1L2CC1C2L（1 1）兩種線路都簡單，容易起振。）兩種線路都簡單，容易起振。（2 2）電感反饋振蕩器的）電感反饋振蕩器的

36、工作頻率不能過高；工作頻率不能過高； 電容反饋振蕩器電容反饋振蕩器，工作頻率可以較高。工作頻率可以較高。（3 3）電容反饋振蕩器）電容反饋振蕩器的輸出波形好的輸出波形好 電感反饋振蕩器電感反饋振蕩器的輸出波形差。的輸出波形差。 綜上，由于電容反饋振蕩器具有工作頻率高、波形綜上，由于電容反饋振蕩器具有工作頻率高、波形好等優(yōu)點(diǎn)，在許多場合得到了應(yīng)用。好等優(yōu)點(diǎn)，在許多場合得到了應(yīng)用。第26頁/共59頁第二十六頁，共59頁。1. 將閉合將閉合(b h)環(huán)路開斷，畫出開環(huán)等效電路。環(huán)路開斷，畫出開環(huán)等效電路。 2. 求出固有諧振頻率求出固有諧振頻率 ，并令并令0osc 0 3. 將諧振回路的電導(dǎo)折算到集

37、電極上，求放大器回路諧振時的將諧振回路的電導(dǎo)折算到集電極上，求放大器回路諧振時的增益和反饋系數(shù)增益和反饋系數(shù)(xsh)，便可確定振幅起振條件。，便可確定振幅起振條件。 例例1：判斷圖示交流通路能判斷圖示交流通路能否滿足相位平衡條件？否滿足相位平衡條件？解：解：若若 L、C3 串聯(lián)支路呈感性，串聯(lián)支路呈感性，則符合相位平衡條件。則符合相位平衡條件。 該支路諧振頻率該支路諧振頻率 ，當(dāng)，當(dāng) 3 時，時，L、C3 串聯(lián)支路呈感性。串聯(lián)支路呈感性。331LC 第27頁/共59頁第二十七頁，共59頁。一、頻率一、頻率(pnl)穩(wěn)定的重穩(wěn)定的重要性要性振蕩器的頻率振蕩器的頻率(pnl)穩(wěn)定度是振蕩器的一個

38、重要性能穩(wěn)定度是振蕩器的一個重要性能指標(biāo)。指標(biāo)。1 1、各種無線電設(shè)備的性能穩(wěn)定與振蕩器的頻率穩(wěn)定度有著極為、各種無線電設(shè)備的性能穩(wěn)定與振蕩器的頻率穩(wěn)定度有著極為 密切的關(guān)系密切的關(guān)系。（發(fā)射：（發(fā)射： 載波；接收端：本地振蕩信號）載波；接收端：本地振蕩信號）2 2、多路通信中發(fā)射頻率的穩(wěn)定度決定著所占頻帶的寬窄，從而多路通信中發(fā)射頻率的穩(wěn)定度決定著所占頻帶的寬窄，從而 決確定了通信的路數(shù)和抗干擾能力的強(qiáng)弱。決確定了通信的路數(shù)和抗干擾能力的強(qiáng)弱。 ( (穩(wěn)定度達(dá)不到要求可能會使通信中斷）穩(wěn)定度達(dá)不到要求可能會使通信中斷）3 3、通信系統(tǒng)中的頻率穩(wěn)定度是能否正常通信的關(guān)鍵、通信系統(tǒng)中的頻率穩(wěn)定度

39、是能否正常通信的關(guān)鍵。 （穩(wěn)定度達(dá)不到要求可能會使通信中斷）（穩(wěn)定度達(dá)不到要求可能會使通信中斷）4 4、各種測量儀器的頻率穩(wěn)定度決定了測量的誤差大小、各種測量儀器的頻率穩(wěn)定度決定了測量的誤差大小。5 5、數(shù)字頻率計(jì)中，振蕩頻率的穩(wěn)定度決定了時間標(biāo)準(zhǔn)的精確度。、數(shù)字頻率計(jì)中，振蕩頻率的穩(wěn)定度決定了時間標(biāo)準(zhǔn)的精確度。頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度第28頁/共59頁第二十八頁，共59頁。振蕩頻率的穩(wěn)定性常用頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度兩個振蕩頻率的穩(wěn)定性常用頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度兩個(lin )指標(biāo)來衡指標(biāo)來衡量。量。絕對絕對(judu)頻率準(zhǔn)確度，又稱絕對頻率準(zhǔn)確度，又稱絕對(judu)頻偏：頻偏：ooscoscfff相對

40、頻率準(zhǔn)確度，又稱相對頻偏：相對頻率準(zhǔn)確度，又稱相對頻偏：oooscooscfffff)(是表明在一定時間內(nèi)或一定溫度、電源電壓等是表明在一定時間內(nèi)或一定溫度、電源電壓等變化范圍內(nèi)的相對頻率變化量變化范圍內(nèi)的相對頻率變化量按時間長短分按時間長短分長期頻率穩(wěn)定度：長期頻率穩(wěn)定度：一天一天數(shù)月內(nèi)的相對頻率變化量。數(shù)月內(nèi)的相對頻率變化量。短期頻率穩(wěn)定度：短期頻率穩(wěn)定度：一天內(nèi)的相對頻率變化量。一天內(nèi)的相對頻率變化量。瞬時頻率穩(wěn)定度：瞬時頻率穩(wěn)定度：1s或或1ms或或1ns內(nèi)因干擾或起伏噪聲引起的相對頻率變化量內(nèi)因干擾或起伏噪聲引起的相對頻率變化量時間間隔ooscff實(shí)際應(yīng)用時，采用概率統(tǒng)計(jì)的方法實(shí)際應(yīng)

41、用時，采用概率統(tǒng)計(jì)的方法來衡量頻率的穩(wěn)定性，用頻率偏移來衡量頻率的穩(wěn)定性，用頻率偏移的均方根值作為衡量指標(biāo)。的均方根值作為衡量指標(biāo)。nioionffffn12)()(1limnffffioo)()(第29頁/共59頁第二十九頁，共59頁。 振蕩頻率決定于相位平衡條件。若相位平衡條件在平衡點(diǎn)穩(wěn)定，振蕩頻率決定于相位平衡條件。若相位平衡條件在平衡點(diǎn)穩(wěn)定，則振蕩器頻率就穩(wěn)定，即要求：則振蕩器頻率就穩(wěn)定，即要求：0oo 即要求諧振系統(tǒng)的相頻特性為負(fù)斜率特性，且即要求諧振系統(tǒng)的相頻特性為負(fù)斜率特性，且 值越大，頻率穩(wěn)定性越高，即要求相頻特性在值越大，頻率穩(wěn)定性越高，即要求相頻特性在 附近越陡越好附近越陡

42、越好，另外若要相頻特性曲線陡，就需要諧振系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)要高。，另外若要相頻特性曲線陡，就需要諧振系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)要高。osc 外界溫度等變化會引起：外界溫度等變化會引起：L、C變；晶體管參數(shù)變；（電源電變；晶體管參數(shù)變；（電源電壓變會引起工作點(diǎn)變，從而壓變會引起工作點(diǎn)變，從而(cng r)導(dǎo)致頻率變；機(jī)械振動會引起導(dǎo)致頻率變；機(jī)械振動會引起LC元件發(fā)生變形，造成頻率變）從而元件發(fā)生變形，造成頻率變）從而(cng r)造成頻率變。造成頻率變。對對LC電容三點(diǎn)式振蕩電路的實(shí)際電容三點(diǎn)式振蕩電路的實(shí)際(shj)振蕩角頻率：振蕩角頻率：21)(1CCgggCLLoeieosc在實(shí)際電路中一般都滿足：在實(shí)

43、際電路中一般都滿足：21)(CCgggLoeie工程估算時：工程估算時：CLoosc1反饋型振蕩電路的穩(wěn)頻措施第30頁/共59頁第三十頁，共59頁。1 1、減少外界因素變化對頻率、減少外界因素變化對頻率(pnl)(pnl)穩(wěn)定度的穩(wěn)定度的影響影響2 2、提高、提高(t go)(t go)諧振回路的標(biāo)準(zhǔn)性諧振回路的標(biāo)準(zhǔn)性3 3、選擇合適的振蕩管、選擇合適的振蕩管4 4、振蕩器的振蕩頻率盡量靠近諧振回路的頻率、振蕩器的振蕩頻率盡量靠近諧振回路的頻率1 1、減少溫度的影響：將振蕩器置于恒溫槽內(nèi)、減少溫度的影響：將振蕩器置于恒溫槽內(nèi)2 2、穩(wěn)定電源電壓：采用高穩(wěn)定度的穩(wěn)壓電源單獨(dú)供電、穩(wěn)定電源電壓：采

44、用高穩(wěn)定度的穩(wěn)壓電源單獨(dú)供電3 3、消除機(jī)械振動對振蕩頻率的影響：采用減震裝置、加鎖裝置、消除機(jī)械振動對振蕩頻率的影響：采用減震裝置、加鎖裝置4 4、采用密封工藝減少溫度和氣壓的變化對頻率穩(wěn)定度的影響、采用密封工藝減少溫度和氣壓的變化對頻率穩(wěn)定度的影響5 5、采用屏蔽罩消除磁場感應(yīng)對頻率的影響、采用屏蔽罩消除磁場感應(yīng)對頻率的影響6 6、在振蕩器與不穩(wěn)負(fù)載間加緩沖級電路、在振蕩器與不穩(wěn)負(fù)載間加緩沖級電路1 1、采用高穩(wěn)定和高、采用高穩(wěn)定和高Q的電抗元件的電抗元件L、C2 2、改進(jìn)電路改進(jìn)電路（消除（消除 Coe 、 Cie 等雜散電容的影響）等雜散電容的影響）3 3、就近接地，引線短，焊接牢固，

45、消除引線電感和分布、就近接地，引線短，焊接牢固，消除引線電感和分布 電容的影響電容的影響選擇高選擇高Q，高，高fT的管子（一般場效應(yīng)管和集成運(yùn)放的的管子（一般場效應(yīng)管和集成運(yùn)放的穩(wěn)定性好些）穩(wěn)定性好些）（因?yàn)樵冢ㄒ驗(yàn)樵?附近相頻特性陡些）附近相頻特性陡些）osc第31頁/共59頁第三十一頁，共59頁。3211111CCCC322311CCCCCCCCieoe3CC 3111LCLCCLoosc則得到振蕩則得到振蕩(zhndng)電路的振電路的振蕩蕩(zhndng)頻率為：頻率為：并聯(lián)(bnglin)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路ECRLLC2C3C1Rb1Rb2CbReRcABLC1C2C3RLBA

46、21CCvvFcebe 而電壓反饋系數(shù)而電壓反饋系數(shù): : 若回路若回路L兩端的等效負(fù)載兩端的等效負(fù)載RL，折合到集電極回路作為集電極負(fù)載，折合到集電極回路作為集電極負(fù)載LLLLRnRCCRR221)(:可見接入系數(shù)可見接入系數(shù)n很小，很小，voLARnC1有可能不滿足振蕩條件有可能不滿足振蕩條件( (不利于起振不利于起振) ) 克拉潑電路的一個主要缺點(diǎn)是波段范圍不寬克拉潑電路的一個主要缺點(diǎn)是波段范圍不寬,波段覆蓋倍數(shù)小波段覆蓋倍數(shù)小,一般約一般約為為1.21.3,另外波段內(nèi)輸出幅度（隨另外波段內(nèi)輸出幅度（隨R L變變)不均勻不均勻,不易起振。不易起振?；芈房傠娙葜饕苫芈房傠娙葜饕蒀 C3

47、 3決定，極間電容對總電容的影響很小決定，極間電容對總電容的影響很小! !C1 、C2不能過大，否則停振不能過大，否則停振改變改變 C3R LK停振停振第32頁/共59頁第三十二頁，共59頁。443211111CCCCCCC322311CCCCCCCCio43CCC)(11143CCLLCCLoosc則得到則得到(d do)振蕩電路的振蕩頻率振蕩電路的振蕩頻率為：為：石英晶體(jngt)振蕩電路LC1C2C3C4ABC4LC2C3C1Rb1Rb2CbReRcABEC21CCvvFcebeC、E端的接入系數(shù)端的接入系數(shù)131CCCCn，由于，由于C3不變，則不變，則n不變（即與調(diào)諧電容不變（即與

48、調(diào)諧電容C4無關(guān)）無關(guān)） 所以在波段內(nèi)振幅比較穩(wěn)定所以在波段內(nèi)振幅比較穩(wěn)定, ,且調(diào)諧范圍比較寬且調(diào)諧范圍比較寬, ,實(shí)際中西實(shí)際中西勒振蕩電路常用于寬波段工作系統(tǒng)中。勒振蕩電路常用于寬波段工作系統(tǒng)中。（1）C4的改變并不影響接入系數(shù)的改變并不影響接入系數(shù) n，波段內(nèi)輸出幅度較平穩(wěn)。波段內(nèi)輸出幅度較平穩(wěn)。（2）C4改變，頻率變化較明顯，故頻率覆蓋系數(shù)較大，可達(dá)改變，頻率變化較明顯，故頻率覆蓋系數(shù)較大，可達(dá)1.6 1.8。第33頁/共59頁第三十三頁，共59頁。 LC振蕩電路的頻率穩(wěn)定性決定于諧振回路的振蕩電路的頻率穩(wěn)定性決定于諧振回路的Q值和回路的標(biāo)準(zhǔn)性，實(shí)際上其頻率穩(wěn)定度為值和回路的標(biāo)準(zhǔn)性，

49、實(shí)際上其頻率穩(wěn)定度為102104，很難到達(dá)，很難到達(dá)105 。而石英晶體振蕩器其頻率穩(wěn)定度很容易。而石英晶體振蕩器其頻率穩(wěn)定度很容易(rngy)做到做到105 ，采取，采取一定措施可達(dá)到一定措施可達(dá)到107109 ，甚至，甚至1011，因而它在電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。，因而它在電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。 石英晶體振蕩器：是利用石英晶體振蕩器：是利用(lyng)石英諧振器（利用石英諧振器（利用(lyng)石英晶體的壓電石英晶體的壓電效應(yīng)制成的機(jī)與電相互轉(zhuǎn)換的諧振系統(tǒng)）作為諧振系統(tǒng)的振蕩電路。效應(yīng)制成的機(jī)與電相互轉(zhuǎn)換的諧振系統(tǒng)）作為諧振系統(tǒng)的振蕩電路。：就是當(dāng)石英晶體沿某一電軸受到交變電場的作用時，

50、就能沿機(jī)械軸就是當(dāng)石英晶體沿某一電軸受到交變電場的作用時，就能沿機(jī)械軸產(chǎn)生機(jī)械振動，反之，當(dāng)機(jī)械軸受力時，就能在電軸方向產(chǎn)生電場，石英晶體產(chǎn)生機(jī)械振動，反之，當(dāng)機(jī)械軸受力時，就能在電軸方向產(chǎn)生電場，石英晶體存在固有頻率，當(dāng)晶體片的固有頻率與外加電源頻率相符時，晶體片就能產(chǎn)生存在固有頻率，當(dāng)晶體片的固有頻率與外加電源頻率相符時，晶體片就能產(chǎn)生諧振。諧振。 石英晶體的化學(xué)成分是石英晶體的化學(xué)成分是SiO2，形狀為結(jié)晶六棱錐體。這種晶體的導(dǎo)電性能與金屬導(dǎo)電性能，形狀為結(jié)晶六棱錐體。這種晶體的導(dǎo)電性能與金屬導(dǎo)電性能不同，它與晶格方向有關(guān)。專門用于基頻振動的晶體稱為基音晶體，不同，它與晶格方向有關(guān)。專門

51、用于基頻振動的晶體稱為基音晶體，v專門用于泛音振動的晶體稱為泛音晶體。專門用于泛音振動的晶體稱為泛音晶體。 石英晶體的電路符號及等效電路高精度信號高精度信號 發(fā)生器發(fā)生器用用 途途中波電臺中波電臺電視發(fā)射機(jī)電視發(fā)射機(jī)信號發(fā)生器信號發(fā)生器頻穩(wěn)度頻穩(wěn)度10-510-4 10-510-710-7 10-9第34頁/共59頁第三十四頁，共59頁。(1)性能性能(xngnng) 晶片有一固有振動頻率，與切割方位、形狀晶片有一固有振動頻率，與切割方位、形狀(xngzhun)、大小有關(guān)，且十分穩(wěn)定。、大小有關(guān)，且十分穩(wěn)定。將其接到振蕩器的閉合環(huán)路中，利用其將其接到振蕩器的閉合環(huán)路中，利用其固有頻率固有頻率，

52、能有效地控制和穩(wěn)定，能有效地控制和穩(wěn)定振蕩頻率振蕩頻率。 壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)：機(jī)械與電的相互轉(zhuǎn)換效應(yīng)。機(jī)械與電的相互轉(zhuǎn)換效應(yīng)。 正壓電效應(yīng)：正壓電效應(yīng)：外外加力，產(chǎn)生電荷現(xiàn)象。加力，產(chǎn)生電荷現(xiàn)象。 逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)：外加外加電壓，產(chǎn)生機(jī)械振動現(xiàn)象。電壓，產(chǎn)生機(jī)械振動現(xiàn)象。 振動特性振動特性具有多諧性，具有多諧性，除基頻振動外還有奇次諧波的泛音振動除基頻振動外還有奇次諧波的泛音振動。 (2)等效電路等效電路 包括泛音在內(nèi)的等效電路包括泛音在內(nèi)的等效電路諧振頻率附近的等效電路諧振頻率附近的等效電路國產(chǎn)國產(chǎn)B45 1MHz中等精度晶體的等效參數(shù)如下：中等精度晶體的等效參數(shù)如下：Lq= 4.00H

53、，Cq=0.0063pF， rq100200 ，Co=23 pF。因而晶體的品質(zhì)因數(shù)。因而晶體的品質(zhì)因數(shù)Qq很大，一般為幾萬至幾百萬很大，一般為幾萬至幾百萬 qqqqqqq1CLrrLQ（12 50025 000） 第35頁/共59頁第三十五頁，共59頁。串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振(xizhn)頻率：頻率：qqoqCLf21并聯(lián)并聯(lián)(bnglin)諧諧振頻率：振頻率：)21 (21oqoqqopCCfCLff石英晶體電路類型一般一般 =(0.002-0.003)oqCC在在 foq 上上 Xe= 0 ，為，為串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振；在；在 f0 上上 Xe ，為，為并聯(lián)諧振。并聯(lián)諧振。qoqoCCCCC 工作

54、于工作于 foq fo 之間為高之間為高 Q 電感，并聯(lián)諧振。電感，并聯(lián)諧振。 工作于工作于 foq附近為串聯(lián)諧振，晶體相當(dāng)于短路。附近為串聯(lián)諧振，晶體相當(dāng)于短路。晶振體只能工作于上述兩種方式，否則頻穩(wěn)度下降。晶振體只能工作于上述兩種方式，否則頻穩(wěn)度下降。與有源器件的接入系數(shù)與有源器件的接入系數(shù) n很小一般為很小一般為103 10 4。等效接入系數(shù)等效接入系數(shù)oqqoqCCCCCn第36頁/共59頁第三十六頁，共59頁。石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路(zhn dn din l)分為兩類：分為兩類：1 1、并聯(lián)型晶體、并聯(lián)型晶體(jngt)(jngt)振蕩電路振蕩電路：并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率

55、f 0L近似為近似為：)(5 . 01LoqoqoLCCCff晶體支路等效為電感晶體支路等效為電感，振蕩電路的諧振振蕩電路的諧振頻率往往由晶體外的電容來確定。頻率往往由晶體外的電容來確定。其中其中CL 晶體外的總電容晶體外的總電容2 2、串聯(lián)型晶體振蕩電路串聯(lián)型晶體振蕩電路：串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率f 0近似為近似為：oqoff 晶體工作在其串聯(lián)諧振頻率上，晶體作作為為一個高選擇性的短路元件或小電阻短路元件或小電阻來使用。來使用。RC振蕩電路泛音晶體振蕩電路振蕩電路 一般產(chǎn)品說明書上都標(biāo)有負(fù)載電容的數(shù)值，通常約為30-50pF，如JA5小型金屬殼高頻晶體的為30pF。2121CCCCCLCCL

56、第37頁/共59頁第三十七頁，共59頁。VCCJTC2C3C1Rb1Rb2CbReLc另外一種(y zhn)皮爾斯振蕩電路 圖為典型的并聯(lián)晶體振蕩器圖為典型的并聯(lián)晶體振蕩器,晶體接在集電極與基極晶體接在集電極與基極(j j)之間之間,振蕩器工作頻率為振蕩器工作頻率為f,且有且有fqfCq ，故晶體管與晶體振蕩回路之間的，故晶體管與晶體振蕩回路之間的藕合很松，減少了電路不穩(wěn)定因素對晶體振蕩回路藕合很松，減少了電路不穩(wěn)定因素對晶體振蕩回路的影響，提高了振蕩回路的穩(wěn)定性的影響，提高了振蕩回路的穩(wěn)定性.等效接入系數(shù)等效接入系數(shù)qLoqLoqCpCCCCCC 第38頁/共59頁第三十八頁，共59頁。)(

57、5 . 01LoqoqoLCCCff返回(fnhu)CCCCCtL111121CCCtt另外彌勒(Ml)振蕩電路交流等效電路交流等效電路1k其適宜的工作頻率范圍為其適宜的工作頻率范圍為0.85 15 MHz。第39頁/共59頁第三十九頁，共59頁。返回(fnhu)C1CcCeRb1Rb2ReL1LCVCCJTC2C1C2L1JT 由于晶體與晶體管的低輸由于晶體與晶體管的低輸入阻抗并聯(lián)，降低入阻抗并聯(lián)，降低(jingd)了了有載品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù) QL ，故密勒振，故密勒振蕩器的頻率穩(wěn)定度較低。蕩器的頻率穩(wěn)定度較低。 由于皮爾斯振蕩器的頻穩(wěn)度比密勒由于皮爾斯振蕩器的頻穩(wěn)度比密勒振蕩器高，故實(shí)際

58、應(yīng)用的晶體振蕩器大振蕩器高，故實(shí)際應(yīng)用的晶體振蕩器大多為皮爾斯振蕩器，在頻率多為皮爾斯振蕩器，在頻率(pnl)較高較高時可以采用泛音晶體構(gòu)成。時可以采用泛音晶體構(gòu)成。第40頁/共59頁第四十頁，共59頁。 返回(fnhu)另外串聯(lián)(chunlin)型晶體振蕩電路當(dāng)當(dāng) f = foq 時，晶體串聯(lián)諧振，等效時，晶體串聯(lián)諧振，等效為短路元件，電路滿足為短路元件，電路滿足相位條件相位條件，且反，且反饋?zhàn)顝?qiáng)，滿足饋?zhàn)顝?qiáng)，滿足起振條件起振條件。 f foq 時，晶體呈高阻抗，反饋顯著時，晶體呈高阻抗，反饋顯著減弱，不能滿足振幅和相位起振條件。減弱，不能滿足振幅和相位起振條件。 因此這種振蕩器的振蕩頻率受

59、晶因此這種振蕩器的振蕩頻率受晶體串聯(lián)諧振頻率的控制，具有很高體串聯(lián)諧振頻率的控制，具有很高的頻穩(wěn)度。的頻穩(wěn)度。不需要外加負(fù)載電容不需要外加負(fù)載電容CL。通常這種晶體標(biāo)明其負(fù)載電容為無窮大。通常這種晶體標(biāo)明其負(fù)載電容為無窮大。 在實(shí)際制作中，若在實(shí)際制作中，若fq有小的誤差，則可以通有小的誤差，則可以通過回路調(diào)諧來微調(diào)。過回路調(diào)諧來微調(diào)。串聯(lián)型晶體振蕩器能適應(yīng)高次泛音工作。串聯(lián)型晶體振蕩器能適應(yīng)高次泛音工作。 這是由于晶體只起到控制頻率的作用，對回這是由于晶體只起到控制頻率的作用，對回路沒有影響，只要電路能正常工作，輸出幅度就不路沒有影響，只要電路能正常工作，輸出幅度就不受晶體控制。受晶體控制。

60、晶體接在振蕩器要求低阻抗的兩晶體接在振蕩器要求低阻抗的兩點(diǎn)間，通常在反饋電路中。點(diǎn)間，通常在反饋電路中。第41頁/共59頁第四十一頁，共59頁。oqofCLCLf11231231)(CCCCCCC 返回(fnhu)補(bǔ)充補(bǔ)充(bchng)說說明：明：通常這種晶體標(biāo)明其負(fù)載電容為無窮大。通常這種晶體標(biāo)明其負(fù)載電容為無窮大。不需要外加負(fù)載電容不需要外加負(fù)載電容CL。在實(shí)際制作中，若在實(shí)際制作中，若fq有小的誤差，則可以有小的誤差，則可以通過回路調(diào)諧來微調(diào)。通過回路調(diào)諧來微調(diào)。串聯(lián)型晶體振蕩器能適應(yīng)高次泛音工作。串聯(lián)型晶體振蕩器能適應(yīng)高次泛音工作。 這是由于晶體只起到控制頻率的作用，對回路沒有影響，只