高頻電子線路正弦波振蕩器

1、高頻電子線路正弦波振蕩器第1頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四晶體管混II型等效電路第2頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四第3頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四發(fā)射裝置：接收裝置：發(fā)射裝置：接收裝置：第4頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四第4章 正弦波振蕩器 概念（能量角度）：一種能自動(dòng)地將直流電源能量轉(zhuǎn)換為一 定波形的振蕩信號(hào)能量的轉(zhuǎn)換電路與功放比較(從能量角度)：振蕩器概述：功率放大器被動(dòng)能量轉(zhuǎn)換，需輸入信號(hào)控制振蕩器自動(dòng)能量轉(zhuǎn)換，無(wú)需輸入信號(hào)控制（自激振蕩）按工作原理分類：反饋型振蕩器（重點(diǎn)介

2、紹） 負(fù)阻型振蕩器第5頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四按波形分類：正弦波振蕩器正弦波（重點(diǎn)介紹） 非正弦波振蕩器矩形波、 三角波、 鋸齒波等振蕩器 晶體振蕩器振蕩器正弦波振蕩器構(gòu)成：諧振放大器（含選頻網(wǎng)絡(luò)）決定振蕩頻率 正反饋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生自激振蕩產(chǎn)生高頻正弦波（重點(diǎn)介紹）產(chǎn)生低頻正弦波正弦波振蕩器分類（依據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)）：第6頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四正弦波振蕩器應(yīng)用： 發(fā)射機(jī)中的載波振蕩器、接收機(jī)的本地振蕩器不同類型振蕩器的頻段：第7頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四4.1 反饋振蕩器的原理 （重點(diǎn)）4.2 LC 振

3、蕩 器（重點(diǎn)）4.3 頻率穩(wěn)定度4.4 LC振蕩器的設(shè)計(jì)考慮4.5 石英晶體振蕩器（重點(diǎn)） 4.6 振蕩器中的幾種現(xiàn)象（自學(xué)）4.7 RC振蕩器（自學(xué)）4.8 負(fù)阻振蕩器（自學(xué)）本章主要內(nèi)容：第8頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四4.1 反饋振蕩器的原理 4.1.1 反饋振蕩器的原理分析調(diào)諧放大器無(wú)源線性網(wǎng)絡(luò)與Us(s) 同相正反饋?zhàn)约ふ袷幓舅枷耄赫答伔椒▉?lái)獲得等幅的正弦振蕩（自激振蕩）構(gòu)成：放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合環(huán)路第9頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四電沖擊或熱噪聲 頻譜分量很寬，存在很小的電沖擊或熱噪聲定性分析（時(shí)域）：上電瞬間

4、：上電后： 電沖擊或熱噪聲消失，新輸出：上電一段時(shí)間后：新輸出：幅度建立頻率確定由放大器的選頻網(wǎng)絡(luò)建立有用頻率分量幅度單調(diào)諧放大器起振平衡第10頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四其中： 原理分析（S域和頻域）：閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：放大器增益：反饋系數(shù)：環(huán)路增益S域：第11頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四環(huán)路增益為1形成增幅振蕩 形成減幅振蕩頻域：時(shí)：振蕩器平衡條件：等幅振蕩第12頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四T(j)具體形式：諧振回路阻抗ZL ：晶體管的正向轉(zhuǎn)移導(dǎo)納Yf(j) ： 晶體管諧振回路反饋網(wǎng)絡(luò)放大器增益：與F

5、(j)反號(hào)的反饋系數(shù)：?jiǎn)握{(diào)諧放大器環(huán)路增益：第13頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四Yf晶體管正向轉(zhuǎn)移導(dǎo)納的模，與晶體管參數(shù)、輸入信號(hào)有關(guān) L振蕩回路相移，與輸入信號(hào)頻率有關(guān) f晶體管相移，與晶體管參數(shù)、輸入信號(hào)有關(guān)F反號(hào)反饋系數(shù)的模，一般不隨輸入信號(hào)變化線性 F反饋網(wǎng)絡(luò)相移，一般不隨輸入信號(hào)變化線性RL諧振回路阻抗的模，與輸入信號(hào)頻率有關(guān)單調(diào)諧放大器第14頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四4.1.2 起振條件 1起振過(guò)程分析剛通電：電路中存在很寬的頻譜的電的擾動(dòng)，幅值很小 1）諧振回路的選頻功能，從擾動(dòng)中選出 osc 分量(osc 0) 2）放

6、大器工作在線性放大區(qū)， |T (josc)|1 ，形成增幅振蕩單調(diào)諧放大器 T (josc) =0，相移為零通電后：起振狀態(tài)：振蕩器產(chǎn)生確定頻率、相位、振幅不斷增長(zhǎng)的正弦 波信號(hào)3）忽略晶體管內(nèi)部相移： f 0 回路諧振： L0 F0第15頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四2. 起振條件：起振的相位條件 正反饋條件起振的振幅條件：起振的相位條件：?jiǎn)握{(diào)諧放大器起振的振幅條件表示一：表示二：第16頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四4.1.3 平衡條件1. 平衡過(guò)程分析1）隨輸入信號(hào)振幅增加，放大器由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)和截止區(qū)，放大器增益| K (jos

7、c) |下降2）環(huán)路增益T (josc)下降， |T (josc)|=1 時(shí)，等幅振蕩，振蕩器達(dá)到平衡狀態(tài)單調(diào)諧放大器通電一段時(shí)間后：3）忽略晶體管內(nèi)部相移： f 0 回路諧振： L0 F0 T (josc) =0，相移為零平衡狀態(tài)：振蕩器產(chǎn)生確定頻率、相位、振幅的正弦波信號(hào)第17頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四振幅平衡條件：相位平衡條件：決定振蕩幅度決定振蕩頻率在回路諧振頻率附近平衡時(shí)的能量轉(zhuǎn)換：電源供給的能量正好抵消環(huán)路損耗的能量 輸出幅度不再變化相位平衡條件2. 平衡條件單調(diào)諧放大器振幅平衡條件表示一：表示二：第18頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3

8、2分，星期四起振過(guò)程平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)起振過(guò)程輸出波形：振幅起振、平衡條件的圖解表示：第19頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四 4.1.4 穩(wěn)定條件 1.平衡狀態(tài)穩(wěn)定分析： 外部：電源電壓、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(起振時(shí)的原始輸入電壓,進(jìn)入平 衡后與輸入電壓疊加引起波動(dòng))。（1）振蕩電路中存在干擾單調(diào)諧放大器第20頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四通過(guò)放大和反饋的反復(fù)循環(huán)： 振蕩器遠(yuǎn)離原平衡狀態(tài)，導(dǎo)致停振或突變到新的平衡狀態(tài)原平衡狀態(tài)不穩(wěn)定干擾造成 T(osc) 和 T(osc) 變化破壞平衡條件 振蕩器

9、有回到平衡狀態(tài)的趨勢(shì)。在原平衡點(diǎn)附近建立新的平衡狀態(tài)，當(dāng)干擾消失后，能回到原平衡狀態(tài) 原平衡狀態(tài)穩(wěn)定單調(diào)諧放大器（2）平衡狀態(tài)穩(wěn)定性分析振幅、頻率、相位發(fā)生變化振幅、頻率、相位不變第21頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四（1）振幅穩(wěn)定過(guò)程 原平衡態(tài)：外界干擾后： 2. 振幅穩(wěn)定條件消除干擾后：新的平衡態(tài)原平衡態(tài)放大器的非線性放大器的非線性單調(diào)諧放大器第22頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四反饋網(wǎng)絡(luò)為線性網(wǎng)絡(luò)時(shí)：（2） 振幅穩(wěn)定條件單調(diào)諧放大器由平衡態(tài)時(shí)放大器的非線性實(shí)現(xiàn)第23頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四正弦信號(hào)相位和

10、頻率的關(guān)系：3.相位(頻率)穩(wěn)定條件振蕩器的角頻率 增大導(dǎo)致相位不斷超前相位 的不斷超前表明角頻率 增大相位穩(wěn)定條件和頻率穩(wěn)定條件實(shí)質(zhì)上是一回事 第24頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四（1）相位(頻率)穩(wěn)定過(guò)程原平衡態(tài)：外界干擾后：下降振蕩回路相頻特性外界干擾消失后： 升高下降達(dá)到新的平衡相位滯后 相位 降低升高振蕩回路相頻特性升高回到原平衡 0 = 0相位超前 相位單調(diào)諧放大器第25頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四（2）相位(頻率)穩(wěn)定條件Q值越大， 值越大，其相位穩(wěn)定性越好單調(diào)諧放大器由振蕩回路相頻特性實(shí)現(xiàn)第26頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，

11、5月20日，18點(diǎn)32分，星期四自激振蕩形成過(guò)程：起振條件電的擾動(dòng) 選出 f0增幅振蕩 等幅振蕩 平衡狀態(tài)外界因素影響 新的平衡態(tài)外界因素消除放大器線性區(qū)諧振回路放大器飽和、截止區(qū)穩(wěn)定條件起振條件：保證接通電源后能逐步建立起振蕩平衡條件：保證進(jìn)入維持等幅持續(xù)振蕩的平衡狀態(tài)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平衡條件第27頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四4.1.5 振蕩線路舉例互感耦合振蕩器第28頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四晶體管、電抗元件X1、X2、X34.2 LC振蕩器 1. 三端式振蕩器的組成交流通路放大器LC 正弦

12、波振蕩器：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、三端式振蕩電路屬反饋型振蕩器4.2.1 振蕩器的組成原則 選頻網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)第29頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四因諧振時(shí)，不考慮晶體管相移f, 應(yīng)有F=0振蕩頻率上回路諧振：回路Q值很高： ? ?b、? ? c 、? ?e 能否振蕩的原則(射同余異原則) ：X1、X2應(yīng)為同性質(zhì)的電抗元件 X3與X1、X2電抗性質(zhì)相反2. 三端式振蕩器組成原則正反饋相位平衡條件：與 反相第30頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四電感反饋振蕩器哈特萊（Hartley）振蕩器 3. 三端式振

13、蕩器兩種基本電路電容反饋振蕩器考必茲(Colpitts)振蕩器反饋網(wǎng)絡(luò)是由電容元件完成反饋網(wǎng)絡(luò)是由電感元件完成晶體管放大器的增益隨輸入信號(hào)振幅變化滿足振幅條件組成原則滿足相位條件第31頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四4.常見振蕩器的高頻電路第32頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四實(shí)際電路：4.2.2 電容反饋振蕩器 交流等效電路：耦合電容旁路電容扼流圈對(duì)高頻振蕩信號(hào)： 旁路電容、耦合電容近似為短路 高頻扼流圈近似為開路也可用R代替，但將引入損耗，使回路有載Q值下降，所以R值不能過(guò)小。 第33頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星

14、期四振蕩頻率振蕩幅度電容反饋振蕩器分析:由組成原則保證平衡時(shí)，晶體管非線性特性保證起振時(shí)，線性區(qū)，由晶體管小信號(hào)Y參數(shù) 等效電路分析起振時(shí)，線性區(qū)，由晶體管小信號(hào)Y參數(shù)等效電路和相位條件求解平衡時(shí)，非線性區(qū)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定振幅平衡條件振幅起振條件相位起振條件相位平衡條件第34頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四振蕩器高頻等效電路：晶體管Y參數(shù)等效電路：第35頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四由相位平衡條件：約等于回路的諧振頻率T(jw)的虛部為零,得:振蕩頻率：反饋系數(shù)：第36頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四放大器總的負(fù)載電

15、導(dǎo)gL為：則由振幅起振條件YfRLF1, 得：將gie折算到放大器輸出端, 有：振幅起振條件：YfRLF 1第37頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四實(shí)際電路： 4.2.3 電感反饋振蕩器 交流等效電路：高頻等效電路：第38頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四回路總電感由相位平衡條件，得振蕩器的振蕩頻率： 約等于回路的諧振頻率第39頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四工程上在計(jì)算反饋系數(shù)時(shí)不考慮gie的影響, 反饋系數(shù)的大小: 由振幅起振條件分析, 同樣可得起振時(shí)的gm應(yīng)滿足第40頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32

16、分，星期四共同缺點(diǎn)：晶體管輸入輸出電容影響回路的等效電抗元件參數(shù), 從而影響振蕩頻率兩種振蕩器頻率穩(wěn)定度不高特點(diǎn)分析：電容反饋振蕩器電感反饋振蕩器頻率高低工作頻率可以較高工作頻率不能過(guò)高頻帶寬度一般工作在固定頻率頻帶比電容反饋振蕩器寬波形質(zhì)量輸出波形好輸出波形較差共同優(yōu)點(diǎn)：線路簡(jiǎn)單，容易起振第41頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四克拉潑振蕩器：4.2.4 兩種改進(jìn)型電容反饋振蕩器1. 克拉潑振蕩器改進(jìn)目的：提高頻率穩(wěn)定度，增大工作頻帶寬度交流等效電路：改進(jìn)方法：在L上串聯(lián)一可變電容，減弱級(jí)間電容對(duì)回路總電 容的影響，提高頻率穩(wěn)定度第42頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20

17、日，18點(diǎn)32分，星期四回路總電容：優(yōu)點(diǎn)：3決定振蕩頻率，極間電容影響小，頻率穩(wěn)定度提高缺點(diǎn)：3改變時(shí)，負(fù)載電阻RL也隨之變化，放大器增益也將 變化，太小將影響振蕩器的起振 適用于固定頻率或波段較窄的場(chǎng)合晶體管接入系數(shù)：等效到ce兩端的負(fù)載電阻：振蕩頻率：反饋系數(shù)：第43頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四2. 西勒振蕩器 克拉潑振蕩器：西勒振蕩器：改進(jìn)方法：在L上并聯(lián)一可變電容C4，用來(lái)改變振蕩器的工作波 段，C3起頻率微調(diào)交流等效電路：第44頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四回路的總電容： 振蕩頻率：優(yōu)點(diǎn)：C3、C4決定振蕩頻率，極間電容影響小

18、，頻率穩(wěn)定度提高 改變4改變振蕩頻率，不影響接入系數(shù)p，負(fù)載電 阻RL不 變，放大器增益不變 ，不影響起振，適用于較寬波段工作晶體管接入系數(shù)：等效到ce兩端的負(fù)載電阻：反饋系數(shù)：第45頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四各種LC振蕩器比較：第46頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四4.2.5 場(chǎng)效應(yīng)管振蕩器 第47頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四第48頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四4.3 頻率穩(wěn)定度 1.意義： 由于外界條件的變化, 引起振蕩器的實(shí)際工作頻率偏離標(biāo)稱頻率的程度。振蕩器的一個(gè)很重要的

19、指標(biāo)4.3.1 頻率穩(wěn)定度的意義和表征 2.表征：絕對(duì)頻差：相對(duì)頻差：實(shí)際工作頻率標(biāo)稱頻率常用的是相對(duì)頻率差，簡(jiǎn)稱頻率穩(wěn)定度。相對(duì)頻率差越小，頻率穩(wěn)定度越高。 第49頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四3. 種類 按經(jīng)過(guò)的時(shí)間的長(zhǎng)短不同，頻穩(wěn)度可分為： 長(zhǎng)期頻穩(wěn)度：一天以上乃至幾個(gè)月內(nèi)頻率相對(duì)變化量。 因元器件老化而引起短期頻穩(wěn)度：一天內(nèi)頻率相對(duì)變化量。 因溫度、電源電壓等外界因素變化而引起瞬時(shí)頻穩(wěn)度：秒或毫秒時(shí)間間隔頻率相對(duì)變化量。 電路內(nèi)部噪聲引起第50頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四中波廣播電臺(tái)發(fā)射機(jī)：210-5/日；電視發(fā)射臺(tái)：510-7

20、 /日；頻率穩(wěn)定度用10的負(fù)數(shù)次方表示：一般LC振蕩器：10-310-4/日；克拉潑和西勒振蕩器：10-410-5/日。第51頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四提高回路電感和電容的標(biāo)準(zhǔn)性4.3.3 提高頻率穩(wěn)定度的措施 1. 提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性措施：（1）采用溫度系數(shù)較小的電感和電容（2）用負(fù)溫度系數(shù)的電容補(bǔ)償正溫度系數(shù)的電感的變化（3）將振蕩器放在恒溫槽中主要影響因素：溫度溫度的改變,導(dǎo)致電感、電容值改變第52頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四2. 提高回路的品質(zhì)因數(shù)Q值越大， 值越大，其相位穩(wěn)定性越好第53頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20

21、日，18點(diǎn)32分，星期四影響因素：極間電容3. 減少晶體管的影響措施：（1）盡可能減少晶體管和回路之間的耦合（2）擇fT較高的晶體管 fT越高，晶體管內(nèi)部相移越小 fT越高，高頻性能越好,可以保證在工作頻率范圍內(nèi)均有較高的跨導(dǎo),電路易于起振第54頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四 電源電壓的波動(dòng)，會(huì)使晶體管的工作點(diǎn)發(fā)生變化，從而改變晶體管的參數(shù)，降低頻率穩(wěn)定度。 措施：振蕩器電源應(yīng)采取必要的穩(wěn)壓措施4.減少電源、負(fù)載等的影響 （1）電源：負(fù)載并聯(lián)在回路的兩端，降低回路的品質(zhì)因數(shù),從而使振蕩器的頻率穩(wěn)定度下降。 措施：減小負(fù)載對(duì)回路的耦合（2）負(fù)載電阻5.其他措施遠(yuǎn)離熱源

22、；屏蔽磁場(chǎng)第55頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四（1）短波范圍：電感反饋振蕩器、電容反饋振蕩器（2）波段較寬的信號(hào)產(chǎn)生器中：電感反饋振蕩器（3）頻率穩(wěn)定度較高、波段不很寬時(shí)：克拉潑、西勒振蕩器（4）短波、超短波通信設(shè)備中：電容反饋振蕩器（5）中、短波收音機(jī)中：為簡(jiǎn)化電路常用變壓器反饋振蕩器4.4 LC振蕩器的設(shè)計(jì)考慮 1振蕩器電路選擇 主要根據(jù)工作的頻率范圍及波段寬度來(lái)選擇LC振蕩器一般工作在幾百千赫茲至幾百兆赫茲范圍（中波超短波）用得較多第56頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四（1）選擇fT較高的晶體管 fT (310)f1max 晶體管內(nèi)部

23、相移較小，頻率穩(wěn)定度提高 電流放大系數(shù)大，容易振蕩（2）晶體管的額定功率應(yīng)有足夠的余量 2晶體管選擇（從穩(wěn)頻角度考慮）第57頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四（1）為保證振蕩器振幅起振條件，起始工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在 線性放大區(qū)（2）從穩(wěn)頻出發(fā)，穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)在截止區(qū)，而不應(yīng)在飽和 區(qū)，否則回路的有載品質(zhì)因數(shù)QL將降低3直流饋電線路的選擇通常應(yīng)將晶體管的靜態(tài)偏置點(diǎn)設(shè)置在小電流區(qū),電路應(yīng)采用自偏壓。對(duì)小功率晶體管：靜態(tài)電流14mA第58頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四從穩(wěn)頻出發(fā)：振蕩回路中電容C應(yīng)盡可能大，但C過(guò)大，不利于波段工作電感L也應(yīng)盡可能大，但L大后

24、，體積大，分布電容大在短波范圍：C一般取幾十至幾百皮法 L一般取0.1至幾十微亨4振蕩回路元件選擇第59頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四 靜態(tài)工作點(diǎn)確定后，Yf的值就一定，對(duì)于小功率晶體管可以近似為 為了保證振蕩器有一定的穩(wěn)定振幅以及容易起振,在靜態(tài)工作點(diǎn)通常應(yīng)選擇反饋系數(shù)的大小應(yīng)在下列范圍選擇5反饋回路元件選擇第60頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四LC振蕩器存在的問題：而對(duì)于LC振蕩器，盡管采用各種穩(wěn)頻措施，但理論分析和實(shí)踐都表明，其頻率穩(wěn)定度一般只能達(dá)到 10-5，原因主要是LC回路的Q 值不能做的很高。近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)正弦波振蕩器的

25、穩(wěn)定度要求愈來(lái)愈高。例如，作為頻率標(biāo)準(zhǔn)的振蕩器的頻率穩(wěn)定度要求達(dá)到10-8 以上，解決辦法：石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度可達(dá)到 10-1010-11 數(shù)量級(jí)，所以得到極為廣泛的應(yīng)用。第61頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四基頻上的等效電路：串并聯(lián)的振蕩回路C0pFF Lq 10-3H102 H Cq 10-4pF10-1pF rq 幾十歐到幾百歐阻抗的一般表示式：4.5 石英晶體振蕩器 石英晶體諧振器知識(shí)回顧：石英晶體振蕩器以石英晶體諧振器作為濾波元件構(gòu)成的正弦波振蕩器。第62頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率電抗特性曲線：

26、忽略rq：工作于 fq f0 之間為高 Q 電感工作于 fq 附近相當(dāng)于短路。第63頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四品質(zhì)因數(shù)：很大接入系數(shù)：很小石英晶體諧振器優(yōu)良的特性：(1)并聯(lián)諧振阻抗高(2) 與有源器件的接入系數(shù)p很小，10-310-4(3) 有非常高的Q值104106(4)有很高的標(biāo)準(zhǔn)性， fq和f0非常穩(wěn)定第64頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四4.5.1 石英晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度電感、電容反饋振蕩器頻率穩(wěn)定度10-3改進(jìn)型電容反饋振蕩器頻率穩(wěn)定度10-4采用各種穩(wěn)頻措施后，LC振蕩器頻率穩(wěn)定度10-5石英晶體振蕩器有很高的頻率穩(wěn)定度

27、10-5穩(wěn)頻措施后，石英晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度可達(dá)到 10-1010-11第65頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四4.5.2 晶體振蕩器電路1并聯(lián)型晶體振蕩器（1）皮爾斯(Pierce)振蕩器晶體呈感性晶體呈現(xiàn)大的電感特性，滿足三端式振蕩器的組成原則，且與電容反饋振蕩器對(duì)應(yīng)。第66頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四振蕩頻率：CL和晶體等效電路構(gòu)成的回路的諧振頻率晶體負(fù)載電容CL晶體管等效接入系數(shù)：振蕩頻率在振蕩頻率上：晶體諧振器接負(fù)載電容后的并聯(lián)諧振頻率第67頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四晶體負(fù)載電容在振蕩頻率上：反饋系

28、數(shù)：第68頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四晶體負(fù)載電容CL石英晶體諧振器兩端并接某一規(guī)定負(fù)載電容L時(shí)，晶體諧振器的諧振頻率。負(fù)載電容CL（ CL值載于生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書中）高頻晶體通常為30pF低頻晶體100pFfN = fq fo用于并聯(lián)型晶體振蕩器的晶振標(biāo)稱頻率N：第69頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四晶體的物理、化學(xué)性能雖然穩(wěn)定，但是溫度的變化仍會(huì)改變它的參數(shù)，振蕩頻率不免有較慢的變化，一般不能正好等于石英諧振器產(chǎn)品給出的標(biāo)稱頻率，有一個(gè)很小的差別，需要用負(fù)載電容進(jìn)行校正。 可變電容C3的作用：晶體負(fù)載電容C3為微調(diào)電容，且C3fN第

29、72頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)型晶體振蕩器： 滿足“源同余異”的原則，類似于電容反饋振蕩器第73頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四 在串聯(lián)型晶體振蕩器中，晶體接在振蕩器要求低阻抗的兩點(diǎn)之間，通常接在反饋電路中。2串聯(lián)型晶體振蕩器實(shí)際線路等效電路近似為短路線當(dāng)回路的諧振頻率等于晶體串聯(lián)諧振頻率時(shí)，晶體的阻抗最小，近似為一短路線，滿足相位條件和振幅條件，正常工作。振蕩頻率第74頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四 石英諧振器的頻率越高，則要求晶片越薄，則機(jī)械強(qiáng)度差，用在電路中易于振碎。一般晶體頻率不超過(guò) 30

30、MHz3.泛音晶體振蕩器: 泛音：指石英晶片振動(dòng)的機(jī)械諧波。泛音晶體：為了提高晶振電路的工作頻率可使電路振蕩頻率工作在晶體的諧波（一般在三、五、七次諧波）頻率上，這是一種特制的晶體，叫做泛音晶體。與電氣諧波的主要區(qū)別：電氣諧波與基頻是整數(shù)倍的關(guān)系，且諧波和基波同時(shí)并存；泛音是在基頻奇數(shù)倍附近，且兩者不能同時(shí)并存。 可利用幾十MHz基頻產(chǎn)生上百M(fèi)Hz的穩(wěn)定振蕩。第75頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四泛音晶體皮爾斯振蕩器實(shí)例： LC1回路作用：用以破壞基頻和低次泛音的相位條件，使電路工作在設(shè)定的泛音頻率上。晶體第76頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期

31、四設(shè)：3次泛音f3，5次泛音f5回路諧振頻率f0應(yīng)滿足：f3 f0 f5 回路在小等于f3時(shí)應(yīng)呈感性，不滿足組成原則，不能振蕩回路在f5 上應(yīng)呈容性，滿足組成原則，能振蕩在7次及其以上泛音頻率，LC1回路雖呈現(xiàn)容性，但接入系數(shù)減小，晶體管輸出端等效電阻減小，放大器增益降低，振蕩器停振。 設(shè)：電路工作在5次泛音上，LC1固有諧振頻率范圍？第77頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四 (1)石英晶體諧振器實(shí)際使用時(shí)，必須外加負(fù)載電容，并經(jīng)微調(diào)后才能獲得標(biāo)稱頻率。 (2)石英晶體諧振器的激勵(lì)電平應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，過(guò)高的激勵(lì)導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高，使頻率漂移增大。3使用注意事項(xiàng)使用石英晶體諧振器時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn): (3) 若晶體在電路中作為容抗，晶片失效時(shí), 諧振器的支架電容還存在，線路仍可能滿足振蕩條件而振蕩, 諧振器失去了穩(wěn)頻作用。 (4)晶體振蕩器中一塊晶體只能穩(wěn)定一個(gè)頻率，要得到多個(gè)頻率，采用頻率合成技術(shù)。第78頁(yè)，共90頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)32分，星期四影響頻率穩(wěn)定度因素：溫度、電源電壓、負(fù)載變化AT切片的頻率溫度特性：4.5.3 高穩(wěn)定晶體振蕩器一般并聯(lián)型、串聯(lián)型