通信電路課件正弦波振蕩器

1、通信工程學(xué)院1正弦波振蕩器通信工程學(xué)院2概述概述功率放大器：將直流電源提供的直流能量轉(zhuǎn)換為按信號(hào)規(guī)律變化的交變能量。特點(diǎn)：被動(dòng)地，需輸入信號(hào)控制。正弦波振蕩器(Sinewave Oscillator)：將直流能量轉(zhuǎn)換為頻率和振幅特定的正弦交變能量。特點(diǎn)：自動(dòng)地，無(wú)需輸入信號(hào)控制。通信工程學(xué)院3正弦波振蕩器的應(yīng)用作信號(hào)源要求：振蕩頻率和振幅的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。正弦交變能源要求：功率足夠大，高效。通信工程學(xué)院4分類按波形：正弦波振蕩器、非正弦波振蕩器；按組成原理：反饋振蕩器、負(fù)阻振蕩器；按選頻網(wǎng)路：LC振蕩器、晶體振蕩器、RC振蕩器。振蕩器在實(shí)質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換元件，利用反饋或負(fù)電阻效應(yīng)來(lái)克服能量損

2、失。 通信工程學(xué)院53.1 3.1 反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理1 1、組成、組成主網(wǎng)絡(luò)與反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉合環(huán)路。 通信工程學(xué)院62 2、等幅持續(xù)振蕩的條件、等幅持續(xù)振蕩的條件 剛通電時(shí)，須經(jīng)歷一段振蕩電壓從無(wú)到有逐步增長(zhǎng)的過(guò)程，即起振條件。 進(jìn)入平衡狀態(tài)時(shí)，振蕩電壓的振幅和頻率要能維持在相應(yīng)的平衡值上，即平衡條件。 當(dāng)外界條件不穩(wěn)時(shí)，振幅和頻率仍應(yīng)穩(wěn)定，而不會(huì)產(chǎn)生突變或停止振蕩，即穩(wěn)定條件。通信工程學(xué)院73.1.1 3.1.1 平衡和起振條件平衡和起振條件一、起振條件一、起振條件分析： 剛通電時(shí) 諧振回路的選頻功能 變壓器繞向正確放大選頻反饋再放大等多次循環(huán)通信工程學(xué)院8起振條件o

3、fffiio(j )(j )(j )VVVTAkVV V 環(huán)路增益振幅起振條件fiVVosc() 1T或相位起振條件 T(osc) = A(osc) + f(osc) = 2n(n = 0，1，2，) 通信工程學(xué)院9二、平衡條件二、平衡條件分析：若在某一頻率 上， 與 同相又等幅即oscfViVfiVV當(dāng)環(huán)路閉合后：主網(wǎng)絡(luò)將輸出正弦振蕩電壓 ,角頻率為 ；所需輸入電壓 全部由反饋電壓 提供，無(wú)需外加輸入電壓。 oVosciVfV通信工程學(xué)院10平衡條件Toscofffosciio(j )(j )(j )=TjVVVTAkeVV V 振幅平衡條件環(huán)路增益的模 T(osc) = 1，即巴克好森準(zhǔn)則

4、相位平衡條件環(huán)路增益的相角T(osc) = 2n(n = 0，1，2，)通信工程學(xué)院11討論反饋振蕩器需同時(shí)滿足起振條件與平衡條件： 起振時(shí)，T(osc) 1，Vi 迅速增長(zhǎng)； 隨后，T(osc)下降，Vi 的增長(zhǎng)速度變慢； 環(huán)路增益的相角 T(osc) 則必須維持在 2n 上。 到 T(osc) = 1 時(shí)，Vi 停止增長(zhǎng)，振蕩器進(jìn)入平衡狀態(tài)，在相應(yīng)的平衡振幅 ViA 上維持等幅振蕩。通信工程學(xué)院123.1.23.1.2穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件一、問(wèn)題的提出一、問(wèn)題的提出穩(wěn)定條件：保證平衡狀態(tài)不因外界不穩(wěn)定因素的影響受到破壞的條件。穩(wěn)定平衡和不穩(wěn)定平衡通信工程學(xué)院13振蕩電路中存在干擾外部：電源電壓

5、、溫度、濕度的變化，引起管子和回路參數(shù)的變化。內(nèi)部：存在固有噪聲。 后果：均造成 T(osc) 和 T(osc)等的變化，破壞平衡條件。干擾對(duì)平衡狀態(tài)的影響(兩種)通過(guò)放大和反饋的反復(fù)循環(huán)：振蕩器離開(kāi)原平衡狀態(tài)，導(dǎo)致停振或突變到新的平衡狀態(tài)。原平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的，應(yīng)避免；振蕩器有回到平衡狀態(tài)的趨勢(shì)。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。通信工程學(xué)院14二、振幅穩(wěn)定條件二、振幅穩(wěn)定條件iiAosc,1VVT若 ，干擾使得： 穩(wěn)定過(guò)程iiAosciosc1VVTVT 最后在新的 上重新滿足平衡條件 T(osc) = 1。iAViiAosciosc1VVTVT 最后在新的 上重新滿足平衡

6、條件 T(osc) = 1。iAV通信工程學(xué)院15環(huán)路增益存在兩個(gè)平衡點(diǎn)的情況分析：若使 Vi ViB ，則 T(osc) 隨之增大，導(dǎo)致 Vi 進(jìn)一步增大，從而更遠(yuǎn)離平衡點(diǎn) B。最后到達(dá)平衡點(diǎn) A。反之，若iiBosciVVTV直到停止振蕩。而且，這種振蕩器不滿足振幅起振條件，必須加大的電沖擊，產(chǎn)生大于ViB 的起始擾動(dòng)電壓，才能進(jìn)入平衡點(diǎn) A，產(chǎn)生持續(xù)等幅振蕩。通信工程學(xué)院16硬激勵(lì)：靠外加沖擊而產(chǎn)生振蕩。軟激勵(lì)：接通電源后自動(dòng)進(jìn)入穩(wěn)定平衡狀態(tài)。振幅穩(wěn)定條件要使平衡點(diǎn)穩(wěn)定，T(osc) 必須在 ViA 附近具有隨 Vi 增大而下降(負(fù)斜率變化)的特性，即iAosci()0VTV斜率越陡，則

7、 Vi 的變化而產(chǎn)生的 T(osc) 變化越大，系統(tǒng)回到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間越短，調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)。通信工程學(xué)院17三、相位三、相位( (頻率頻率) )穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件 T(osc) 的偏移對(duì)振蕩頻率的影響由相位平衡條件T(osc) = 2n(n = 0，1，2，)，表明每次放大和反饋后的電壓與原輸入電壓同相；若某種原因使 T(osc) 0，相位超前，表明振蕩器角頻率將高于osc；若某種原因使 T(osc) osc，希望T() 0， Vi 的超前勢(shì)必受到阻止；若某 0， Vi 的滯后勢(shì)必受到阻止。相位穩(wěn)定條件osc( )0|T 通信工程學(xué)院19舉例說(shuō)明變壓器耦合振蕩電路滿足相位平衡條件。T() 由兩部分組成

8、：放大器輸出電壓 對(duì)輸入電壓 的相移 A()；反饋網(wǎng)絡(luò)反饋電壓 對(duì) 的相移 f()。oViVfVoV即 T() = A() + f() 通信工程學(xué)院20A()放大管(可略)并聯(lián)諧振回路相移 Z()f() ，可認(rèn)為它與 無(wú)關(guān)。故 Z() 隨 變化的特性可代表 T() 隨 變化的特性。并聯(lián)諧振回路，其相頻特性0ze02()( )arctanQ 0 諧振頻率Qe 有載品質(zhì)因數(shù)通信工程學(xué)院213.1.33.1.3基本組成及其分析方法基本組成及其分析方法一、一、振蕩三條件的振蕩三條件的歸納與歸納與討論討論平衡條件osc()1T j振幅平衡條件相位平衡條件osc()1Tosc()2(0,1,2.)Tnn起

9、振條件振幅起振條件T(osc) 1相位起振條件()2(0,1,2.)Toscnn穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件iAosci()0VTVosc( )0|T 通信工程學(xué)院22三個(gè)條件都必須滿足，缺一不可。在實(shí)際振蕩電路中，必須滿足起振和平衡條件，而穩(wěn)定條件則是隱含在電路結(jié)構(gòu)中。如果電路結(jié)構(gòu)合理，只要滿足起振條件，就能自動(dòng)進(jìn)入平衡狀態(tài)，產(chǎn)生持續(xù)振蕩。振蕩器的分析可分為定性和定量?jī)蓚€(gè)方面：定性分析判斷電路結(jié)構(gòu)是否合理，包括電路中是否有選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻網(wǎng)絡(luò)的相頻特性是否為負(fù)斜率，電路中是否具有正反饋。 定量分析僅需分析電路是否滿足起振條件，由于起振時(shí)，振蕩管處于線性放大狀態(tài)，且輸入信號(hào)很微弱，可以采用微

10、變等效電路的方法進(jìn)行分析。通信工程學(xué)院23二、基本組成及其分析方法二、基本組成及其分析方法 組成可變?cè)鲆娣糯笃魈峁┳銐虻脑鲆?，且其增益隨輸入電壓增大而減小。相移網(wǎng)絡(luò)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 2n。種類可變?cè)鲆娣糯笃?按放大管分：晶體三極管，場(chǎng)效應(yīng)管，差分對(duì)管和集成運(yùn)放； 按實(shí)現(xiàn)可變?cè)鲆娴姆椒ǎ簝?nèi)穩(wěn)幅：利用放大管固有的非線性。外穩(wěn)幅：放大器線性工作，另外插入非線性環(huán)節(jié)，共同組成。通信工程學(xué)院24相移網(wǎng)絡(luò)具有負(fù)斜率變化的相移 LC 諧振回路 RC 相移和選頻網(wǎng)絡(luò) 石英晶體諧振器三、工程分析方法三、工程分析方法檢查環(huán)路是否包含可變?cè)鲆娣糯笃骱拖囝l特性具

11、有負(fù)斜率變化的相移網(wǎng)絡(luò)；閉合環(huán)路是否是正反饋。起振條件。起振時(shí)，放大器小信號(hào)工作，可用小信號(hào)等效電路分析方法導(dǎo)出 T(j)，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。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(guò)實(shí)驗(yàn)確定。 分析振蕩器的頻率穩(wěn)定度，并提出改進(jìn)措施。通信工程學(xué)院253.2 LC 3.2 LC 正弦波振蕩器正弦波振蕩器定義：采用 LC 諧振回路作為相移網(wǎng)絡(luò)的振蕩器。種類：變壓器耦合振蕩電路三點(diǎn)式振蕩電路差分對(duì)管振蕩電路通信工程學(xué)院263.2.13.2.1三點(diǎn)式振蕩電路三點(diǎn)式振蕩電路一、電路組成法則一、電路組成法則電路(a)電容三點(diǎn)式，

12、考畢茲(Colpitts)電路；(b)電感三點(diǎn)式，哈脫萊(Hartley) 電路。通信工程學(xué)院27組成法則射同集基反與射極相連的元件電抗性質(zhì)相同，與基極相連的元件的電抗性質(zhì)相反。證明此法連接必滿足相位平衡條件，實(shí)現(xiàn)正反饋。通信工程學(xué)院28證明： 回路諧振時(shí) 而 與 反相 反饋電壓0321XXX.oViV.22foo231()jXXVVVj XXX 為了滿足相位平衡條件， 就必須與 反相，因而X2必須與X1為同性質(zhì)電抗，再由X1X2X30 ，可知X3應(yīng)為異性電抗。.fV.oV振蕩頻率等于諧振回路的振蕩頻率？通信工程學(xué)院29LI+-LVLI9090iLLLiCCCVj LILI eIIVej CC

13、LVfVoVoV以環(huán)路電流IL為參考分析輸出與反饋相位關(guān)系：結(jié)論：電路滿足正反饋結(jié)構(gòu)通信工程學(xué)院30二、三點(diǎn)式振蕩電路二、三點(diǎn)式振蕩電路電容三點(diǎn)式振蕩器電路RB1, RB2和RE：分壓式偏置電阻；CC, CB和CE：旁路和隔直電容，至少要比諧振回路電容值大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上；L, C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振回路。通信工程學(xué)院31思考：反饋信號(hào)從哪取得？能否滿足自激振蕩的相位平衡條件呢？不同之處：兩圖的區(qū)別是交流接地電極方式不同，所以反饋方式也不同；（a）反饋電壓加到三極管的基極，（b）反饋電壓加到三極管的發(fā)射極通信工程學(xué)院32就交流通路而言，不論三極管哪一個(gè)極交流接地，它們都是由可變?cè)鲆嫫骷ㄈ龢O管）

14、和移相網(wǎng)絡(luò)（并聯(lián)諧振回路）組成，且滿足三點(diǎn)式振蕩電路的組成法則。由偏置電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，以保證起振時(shí)工作在放大區(qū)（一般情況是甲類），提供足夠的增益，滿足起振條件；起振后，振蕩振幅增長(zhǎng)，直到三極管呈現(xiàn)非線性特性時(shí)，放大器的增益將隨振蕩幅度增大而減小，同時(shí)，偏置電路產(chǎn)生的自給偏置效應(yīng)又進(jìn)一步加速放大器增益的下降。通信工程學(xué)院33直流偏置電路如圖所示。剛起振時(shí)，發(fā)射結(jié)直流偏置為靜態(tài)偏置電壓，VBE0= VBEQ = VBB - IBQRB - IEQRE 。反饋 vi vi 一部分進(jìn)入截止區(qū) iC為失真的脈沖波，其平均值 IC0 ICQ VBE0 增益 平衡通信工程學(xué)院340oscTBEQ1

15、VBEQ2VBEQ3VBE0ViVVBEQ1VBEQ2VBEQ3通信工程學(xué)院35電感三點(diǎn)式振蕩器電路L2必須通過(guò)隔直電容（CB和CE）接到基極或發(fā)射極上，以防止偏置電路被L2短路。通信工程學(xué)院36三、電容三點(diǎn)式振蕩電路的起振條件三、電容三點(diǎn)式振蕩電路的起振條件分析原則：起振時(shí)，放大器為小信號(hào)工作，可以小信號(hào)等效電路分析方法導(dǎo)出T(j)，并由此求出起振條件以及由起振條件決定電路參數(shù)及相應(yīng)的振蕩頻率。通信工程學(xué)院37等效電路推導(dǎo)環(huán)路增益 T(j) 時(shí)，應(yīng)將閉合環(huán)路斷開(kāi)。 斷點(diǎn)左面加環(huán)路的輸入電壓 Vi(j)斷點(diǎn)右邊(與C2 并聯(lián))接入自斷點(diǎn)向左看進(jìn)去的阻抗 ZiRe0 ： L、C1、C2 并聯(lián)諧振

16、回路的固有諧振電阻。220e00LLRLLQrr通信工程學(xué)院38用混合 型等效電路表示（共基組態(tài)）設(shè) fosc 1 (gm A)可求得三點(diǎn)式振蕩器的相位起振條件為2osc1212iL0LC CCCLg g振幅起振條件為2mLi21osc11(1)(1)CgggCLC振幅起振條件通信工程學(xué)院43振蕩角頻率 osc 振蕩頻率 osc 由相位起振條件決定iLiLosc021201211g gg gLCC CC C式中， 1212C CCCC：LC 回路總電容， ：固有諧振角頻率。01LCosc 與 0 (LC) 有關(guān)，還與 gi (Ri)、gL ( Re0、 RL) 有關(guān)，且 osc 0 。在實(shí)際電

17、路中，一般滿足2012iLC Cg g工程估算時(shí)，osc 0 =1LC通信工程學(xué)院44振幅起振條件的簡(jiǎn)化工程估算時(shí)，令 = osc 0 ，代入振幅起振條件，即2mLi21osc11(1)(1)CgggCLC得：121mLi112CCCgggCCC設(shè)電容分壓比 n112CnCC則mLi1ggngnm2Li1gngn g 或通信工程學(xué)院45若i2gC則2in g為 經(jīng)電容分壓器折算到集電極上的電導(dǎo)值ig回路諧振時(shí)集電極上的總電導(dǎo)值2Lign g 回路諧振時(shí)放大器的電壓增益mv02LigAgn g 反饋系數(shù)fvkn振幅起振條件v0fv1Ak即接入系數(shù)通信工程學(xué)院46討論：為滿足振幅起振條件，應(yīng)增大

18、Av(0) 和 kfv 。 增大 kfv (= n) ，n2gi 增大，Av(0) 減?。粶p小 kfv ，雖提高 Av(0)，但回路增益 T(0) 受限。故 n 取值應(yīng)適中。 提高 ICQ，可以增大 gm，從而提高 Av(0) ，但不宜過(guò)大，否則，gi( 1/re = gm/)會(huì)過(guò)大，造成回路有載品質(zhì)因數(shù)下降，影響頻率穩(wěn)定性。ICQ 一般取 1 5 mA。結(jié)論：若振蕩管 fT 5fosc，RL 又不太小( 1 k)，且 n(兩電容)取值適中，一般都滿足起振條件。通信工程學(xué)院47 所示閉合環(huán)路在基極處開(kāi)斷，三極管接成共發(fā)組態(tài)。 閉合環(huán)路其他斷開(kāi)方式通信工程學(xué)院48結(jié)論：分析的時(shí)候，環(huán)路閉合點(diǎn)不論

19、何處斷開(kāi)，其振幅起振條件都一樣。不過(guò)斷開(kāi)點(diǎn)不同，放大器的組態(tài)和反饋網(wǎng)絡(luò)的組成就不同，相應(yīng)的放大器增益和反饋系數(shù)不同。 四、用工程估算法求起振條件四、用工程估算法求起振條件 將閉合環(huán)路斷開(kāi)，畫(huà)出開(kāi)環(huán)等效電路。 求出固有諧振頻率 0，并令osc 0。 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(shí)的增益和反饋系數(shù)，便可確定振幅起振條件。 通信工程學(xué)院49例 1：判斷如圖所示交流通路能否滿足相位平衡條件？解：若 L、C3 串聯(lián)支路呈感性，則符合相位平衡條件條件：當(dāng) osc 時(shí)， L、C3 串聯(lián)支路呈感性。331LC 近似前提： C3 0，X 0，呈感性； 0，X 0，X 0，呈容性； 0，呈感性

20、。若構(gòu)成電容三點(diǎn)式電路L1C1、L2C2 回路呈容性失諧，L3C3 回路呈感性失諧。容性失諧：fosc f02 ；感性失諧：fosc f01， fosc f03 。01osc02osc03fffff通信工程學(xué)院55例4 試判斷圖3-2-14(a)所示場(chǎng)效應(yīng)管振蕩電路能否滿足相位平衡條件，如果不能，試改正。通信工程學(xué)院56解：對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管，三點(diǎn)式電路組成法則不變，源同柵（漏）反。畫(huà)出交流通路：通信工程學(xué)院57改正方法：為防止漏極直流短路，都必須接隔直流電容CD通信工程學(xué)院58五、電容三點(diǎn)式與電感三點(diǎn)式振蕩電路的比較五、電容三點(diǎn)式與電感三點(diǎn)式振蕩電路的比較電容三點(diǎn)式優(yōu)點(diǎn)：振蕩波形好，反饋電壓取自反饋

21、電容C2，而電容對(duì)高次諧波呈低阻抗，濾除諧波電流能力強(qiáng)，振蕩波形更接近于正弦波。在振蕩頻率較高時(shí)，有時(shí)可以不用回路電容，直接利用晶體管的輸入輸出電容構(gòu)成振蕩電路，工作頻率可做到幾十MHz到幾百M(fèi)Hz的甚高頻波段范圍。電路的頻率穩(wěn)定度較高，適當(dāng)加大回路的電容量，就可以減小不穩(wěn)定因素對(duì)振蕩頻率的影響。缺點(diǎn)：調(diào)C1或C2來(lái)改變振蕩頻率時(shí)，反饋系數(shù)也將改變。但只要在L兩端并上一個(gè)可變電容器，并令C1與C2為固定電容，則在調(diào)整頻率時(shí)，基本上不會(huì)影響反饋系數(shù)。通信工程學(xué)院59電感三點(diǎn)式優(yōu)點(diǎn)：L1、L2之間有互感，反饋較強(qiáng)，容易起振。振蕩頻率調(diào)節(jié)方便，只要調(diào)整電容C的大小即可。C的改變基本上不影響電路的反饋

22、系數(shù)。缺點(diǎn)：振蕩波形不好，因?yàn)榉答侂妷菏窃陔姼猩汐@得， 而電感對(duì)高次諧波呈高阻抗，因此對(duì)高次諧波的反饋較強(qiáng)，使波形失真大。振蕩頻率不能做得太高，這是因?yàn)楫?dāng)頻率太高，極間電容影響加大，可能使支路電抗性質(zhì)改變，從而不能滿足相位平衡條件。通信工程學(xué)院603.33.3LC LC 振蕩器的頻率穩(wěn)定度振蕩器的頻率穩(wěn)定度(Frequency (Frequency Stability)Stability)一、定義一、定義：指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內(nèi)，振蕩頻率的相對(duì)變化量。二、種類（時(shí)間的長(zhǎng)短）二、種類（時(shí)間的長(zhǎng)短）長(zhǎng)期頻穩(wěn)度：一天以上乃至幾個(gè)月內(nèi)因元器件老化而引起的頻率相對(duì)變化量。

23、短期頻穩(wěn)度：一天內(nèi)因溫度、電源電壓等外界因素變化而引起的頻率相對(duì)變化量，通常所說(shuō)的頻穩(wěn)度。瞬時(shí)(秒級(jí))頻穩(wěn)度：電路內(nèi)部噪聲引起頻率相對(duì)變化量。通信工程學(xué)院61三、對(duì)頻穩(wěn)度的不同要求三、對(duì)頻穩(wěn)度的不同要求 高精度信號(hào)高精度信號(hào) 發(fā)生器發(fā)生器用用 途途中波電臺(tái)中波電臺(tái)電視發(fā)射機(jī)電視發(fā)射機(jī)信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器頻穩(wěn)度頻穩(wěn)度10-510-4 10-510-710-7 10-9四、短期頻穩(wěn)度數(shù)學(xué)定義四、短期頻穩(wěn)度數(shù)學(xué)定義 21()1Limnoscoscioscnioscoscoscffffnffoscf標(biāo)稱頻率osciioscfff)(11()Limnoscioscnifffn第i個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的實(shí)測(cè)的絕對(duì)

24、頻差絕對(duì)頻差的平均值/絕對(duì)頻率準(zhǔn)確度通信工程學(xué)院623.3.1 3.3.1 提高頻率穩(wěn)定度的基本措施提高頻率穩(wěn)定度的基本措施一、頻穩(wěn)度的定性分析一、頻穩(wěn)度的定性分析 由相位平衡條件 T(osc) = 0，得：A() 主要取決于并聯(lián)諧振回路的相移 z() ，它在諧振頻率附近隨 的變化十分劇烈； f() 隨 的變化相對(duì)要緩慢得多，可近似認(rèn)為它是與頻率無(wú)關(guān)的常數(shù)，用 f 表示。得：Z(osc) = - fToscAoscfoscZoscf()()()()0 影響振蕩頻率 osc 的參數(shù)是 0、Qe 和f 。0Zosce02()()arctanQ 而：通信工程學(xué)院63諧振頻率 0 變化若 L 、C 變

25、化，0 產(chǎn)生 0 的變化，則 z()曲線沿橫坐標(biāo)平移 0，曲線形狀不變。通信工程學(xué)院64 Qe 變化 若負(fù)載和管子參數(shù)變化，使諧振回路 Qe增加 Qe，則 z()曲線變陡。Qe 引起振蕩頻率的變化量與f 和 Qe大小有關(guān)。通信工程學(xué)院65若 f 產(chǎn)生 f，則 z()曲線形狀不變，而交點(diǎn)移動(dòng)。 f 引起振蕩頻率的變化與 f(同條曲線)、Qe 的大小有關(guān)。f變化通信工程學(xué)院66提高 LC 振蕩器頻穩(wěn)度的基本措施：減小 0、Qe 和 f ；減小 f 和增大 Qe ，以減小由 Qe、f 引起的振蕩頻率變化量。通信工程學(xué)院67二、提高頻穩(wěn)度的基本措施二、提高頻穩(wěn)度的基本措施減小外界因素的變化外界因素：溫

26、度、濕度、大氣壓、電源電壓、周圍磁場(chǎng)、機(jī)械振動(dòng)及負(fù)載變化等，其中以溫度的影響最嚴(yán)重。 措施：減振、恒溫、密封(濕度、大氣壓)、高穩(wěn)定度電源、屏蔽罩、振蕩器與負(fù)載間插入跟隨器。通信工程學(xué)院68提高振蕩回路標(biāo)準(zhǔn)性標(biāo)準(zhǔn)性：振蕩回路在外界因素變化時(shí)保持固有諧振頻率不變的能力。標(biāo)準(zhǔn)性越高，0 就越小。0 與 L、C 的關(guān)系00011( )( )(1)(1)LL CCLCLC將此式展開(kāi)，忽略高階小量，化簡(jiǎn)為 0012LCLC （）通信工程學(xué)院69為提高回路標(biāo)準(zhǔn)性，必須減小 L、C 的相對(duì)變化量。措施：溫度補(bǔ)償。電感和部分寄生參量有正值的溫度系數(shù)，選用有負(fù)溫度系數(shù)的陶瓷電容器，且數(shù)值合適，正負(fù)可補(bǔ)償。縮短引

27、線，采用貼片元器件，減小分布參數(shù)。使用穩(wěn)定度高的外接集總電容、電感，減小不穩(wěn)定的寄生量及其在 L、C 中的比重。fosc= (LC)-1/2穩(wěn)定，CL Q0 Qe 頻穩(wěn)度通信工程學(xué)院703.3.23.3.2克拉潑克拉潑(Clapp)(Clapp)振蕩電路振蕩電路(b)(b)與電容三點(diǎn)式振蕩器的差別：與 C1、C2 串聯(lián)的電容 C3。且C3 取值較小。滿足 C3 C1，C3 C2，回路總電容取決于 C3。通信工程學(xué)院71回路總電容取決于 C3，減小了極間電容 Cce、Cbe、Ccb(并聯(lián)在 C1、C2 上)對(duì)頻率的影響。 C3 越小，影響越小，回路標(biāo)準(zhǔn)性越高。提高了頻率穩(wěn)定度犧牲了環(huán)路增益接入

28、C3 后，雖反饋系數(shù)不變，但接在 A、B 兩端的電阻 折算到集電極間的數(shù)值 減小LLe0(/)RRR LR223LLL31 2()CRn RRCC、C1，2 是 C1、C2 極間電容的總和，因而環(huán)路增益減小。C3 越小，環(huán)路增益越小。C3 過(guò)小，就不會(huì)滿足振幅起振條件，而停振。通信工程學(xué)院723.43.4晶體振蕩器晶體振蕩器頻穩(wěn)度晶體振蕩器：超過(guò) 10 -5LC 振蕩器：10 -3 10 -5晶體振蕩器(Crystal Oscillator)：采用石英諧振器(簡(jiǎn)稱晶體 Quartz-Crystal)控制和穩(wěn)定振蕩頻率的振蕩器。 通信工程學(xué)院733.4.13.4.1石英諧振器的電特性石英諧振器的電特性一、結(jié)構(gòu)與性能一、結(jié)構(gòu)與性能利用石英晶體的壓電效應(yīng)(Piezoelectric)制成的一種諧振器件。通信工程學(xué)院74溫度特性 按不同的切割方式，石英晶體有不同的溫度特性。固有頻率 晶體片切割的越薄，其固有振動(dòng)頻率越高。壓電效應(yīng) 當(dāng)石英片受到外部壓力或拉力作用時(shí)，在其兩面會(huì)產(chǎn)生出電荷，這是正壓電效應(yīng)。而當(dāng)石英片的兩面加電場(chǎng)時(shí)，石英片會(huì)產(chǎn)生形變，這是逆壓電效應(yīng)。當(dāng)加交變電壓時(shí)，由于正、逆壓電效應(yīng)的作用，在線路中會(huì)出現(xiàn)交變電流。振動(dòng)多諧性除基頻(Fundamental Frequency)