第7章正弦波振蕩器

7正弦波振蕩器7.1概述7.2LCR回路中的瞬變現(xiàn)象7.3LC振蕩器的基本工作原理7.4由正反饋的觀點(diǎn)來(lái)決定振蕩的條件7.5振蕩器的平衡與穩(wěn)定條件7.6反饋型LC振蕩器線路7.7振蕩器的頻率穩(wěn)定問(wèn)題7.8石英晶體振蕩器7.9負(fù)阻振蕩器7.10幾種特殊振蕩現(xiàn)象7.11集成電路振蕩器7.12RC振蕩器7正弦波振蕩器倍頻中間放大調(diào)制器話筒聲音發(fā)射天線調(diào)幅發(fā)射機(jī)方框圖

低頻電壓放大主振緩沖受調(diào)放大器功放推動(dòng)

低頻功放末級(jí)低頻功放末級(jí)高頻功率放大7.1概述

超外差式接收機(jī)方框圖7.1概述2.振蕩器的分類正弦波振蕩器非正弦波振蕩器振蕩器波形產(chǎn)生機(jī)理反饋式振蕩器負(fù)阻式振蕩器反饋型LC振蕩器反饋型RC振蕩器本章主要介紹反饋型RC、LC振蕩器和石英晶體振蕩器的工作原理。石英晶體振蕩器7.1概述7.2LCR回路中的瞬變現(xiàn)象 由于大多數(shù)振蕩器都是利用LC回路來(lái)產(chǎn)生振蕩的，因此應(yīng)首先研究LC回路中如何可以產(chǎn)生振蕩，作為研究振蕩器工作原理的預(yù)備知識(shí)。圖7.2.1LCR自由振蕩電路所謂“諧振”，就能量關(guān)系而言，是指：回路中儲(chǔ)存的能量是不變的，只是在電感與電容之間相互轉(zhuǎn)換；外加電動(dòng)勢(shì)只提供回路電阻所消耗的能量，以維持回路的等幅振蕩。7.2LCR回路中的瞬變現(xiàn)象圖7.2.1LCR自由振蕩電路圖7.2.1，S先放于1，C充電至V，S轉(zhuǎn)換到2，則上式微分，得（7.2.1）稱為回路的衰減系數(shù)。稱為回路的固有角頻率。圖7.2.4δ2＜ω2時(shí)產(chǎn)生振蕩電流的情形7.2LCR回路中的瞬變現(xiàn)象稱為回路的衰減系數(shù)。7.2LCR回路中的瞬變現(xiàn)象如何維持回路產(chǎn)生等幅振蕩

實(shí)際上，回路中總是有電阻存在的，因此為了維持回路產(chǎn)生等幅振蕩，就必須不斷地在正確的時(shí)間補(bǔ)充由于回路電阻所耗去的電能，這就需要采用有源器件與正反饋電路來(lái)完成這一任務(wù)。7.3LC振蕩器的基本工作原理1）一套振蕩回路，包含兩個(gè)（或兩個(gè)以上）儲(chǔ)能元件。在這兩個(gè)元件中，當(dāng)一個(gè)釋放能量時(shí)，另一個(gè)就接收能量。釋放與接收能量可以往返進(jìn)行，其頻率決定于元件的數(shù)值。2）一個(gè)能量來(lái)源，補(bǔ)充由振蕩回路電阻所產(chǎn)生的能量損失。在晶體管振蕩器中，這個(gè)能源就是直流電源。3）一個(gè)控制設(shè)備，可以使電源功率在正確的時(shí)刻補(bǔ)充電路的能量損失，以維持等幅振蕩。這是由有源器件和正反饋電路完成的。 由于大多數(shù)振蕩器都是利用LC回路來(lái)產(chǎn)生振蕩的，因此應(yīng)首先研究LC回路中如何可以產(chǎn)生振蕩，作為研究振蕩器工作原理的預(yù)備知識(shí)。圖7.3.1互感耦合調(diào)集振蕩器7.3LC振蕩器的基本工作原理-+圖7.4.1反饋振蕩器方框圖7.4由正反饋的觀點(diǎn)來(lái)決定振蕩的條件由圖7.4.1，得在產(chǎn)生振蕩時(shí)，應(yīng)等于。因此振蕩條件為反饋系數(shù)或（7.4.1）放大器的閉環(huán)增益為（7.4.2）當(dāng)時(shí)，放大器變成了振蕩器。圖7.4.2調(diào)集振蕩器的交流等效電路7.4由正反饋的觀點(diǎn)來(lái)決定振蕩的條件圖7.3.1互感耦合調(diào)集振蕩器7.5振蕩器的平衡與穩(wěn)定條件7.5.1振蕩器的平衡條件7.5.2振蕩器平衡狀態(tài)和穩(wěn)定條件7.5.1振蕩器的平衡條件1、問(wèn)題：振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須輸入信號(hào)就能起振，起振的信號(hào)源來(lái)自何處？來(lái)自振蕩器接通電源后產(chǎn)生的瞬變電流。瞬變電流所包含的頻帶極寬，但由于諧振回路的選擇性，它只選出了本身諧振頻率的信號(hào)。由于正反饋?zhàn)饔?，諧振頻率信號(hào)越來(lái)越強(qiáng)，即形成穩(wěn)定的振蕩。瞬變電流中所包含的其他頻率被振蕩電路濾掉，不被放大，并逐漸消失。

振蕩器起振后，振蕩振幅便有小到大增長(zhǎng)起來(lái)，當(dāng)7.5.1振蕩器的平衡條件它不可能無(wú)限制地增長(zhǎng)，而是在達(dá)到一定數(shù)值后，自動(dòng)穩(wěn)定下來(lái)。7.5.1振蕩器的平衡條件由上節(jié)可知，正反饋放大器產(chǎn)生振蕩的條件：或（7.5.1）式（7.5.1）沒(méi)考慮電子器件的非線性。即假定晶體管放大器是工作于小信號(hào)線性放大狀態(tài)，放大器的增益A0為常數(shù)。事實(shí)上，放大器的增益A0是振幅的函數(shù)。因?yàn)橛捎谧越o偏壓的作用，振蕩器起振后，隨著振蕩幅度的不斷增大，放大器便由線性工作的甲類狀態(tài)迅速過(guò)渡到非線性的甲乙類以至丙類工作狀態(tài)。這時(shí)晶體管就是非線性器件。2、振蕩器的起振條件和平衡條件7.5.1振蕩器的平衡條件2、振蕩器的起振條件和平衡條件起振后晶體管作為非線性器件的工作特點(diǎn)：需引入準(zhǔn)直線性理論的平均放大倍數(shù)（或折合放大倍數(shù)）的概念。平均電壓放大倍數(shù)：負(fù)載諧振阻抗上的基波電壓與基極輸入電壓之比。（7.5.2）（7.5.3）7.5.1振蕩器的平衡條件2、振蕩器的起振條件和平衡條件（7.5.2）（7.5.3）式（7.5.3）代入（7.5.2），得（7.5.4）式中為小信號(hào)線性放大倍數(shù)；為余弦脈沖分解系數(shù)。7.5.1振蕩器的平衡條件2、振蕩器的起振條件和平衡條件（7.5.4）為余弦脈沖分解系數(shù)。乙類工作狀態(tài)丙類工作狀態(tài)即振蕩器在起振之后，隨著振幅的不斷增長(zhǎng)，使振蕩管的工作狀態(tài)逐漸向乙類以至丙類過(guò)渡，因而A值也不斷下降。反饋系數(shù)F，完全是由無(wú)源線性網(wǎng)絡(luò)所決定的比例系數(shù)，與振蕩幅度的大小無(wú)關(guān)。7.5.1振蕩器的平衡條件2、振蕩器的起振條件和平衡條件或（7.5.1）要維持一定振幅的振蕩，F(xiàn)應(yīng)設(shè)計(jì)的比式（7.5.1）中的F大一些。一般取F=1/2～1/8，這樣，就可以在A0F>1的情況下起振，而后隨著振幅的增強(qiáng)A0就向A過(guò)渡。直到振幅增大到某一程度，出現(xiàn)AF=1時(shí)，振蕩就達(dá)到平衡狀態(tài)。振蕩器的起振條件為：振蕩器的平衡條件為：（7.5.5）（7.5.6）式（7.5.6）中，其中，稱為工作強(qiáng)度系數(shù)。一般取7.5.1振蕩器的平衡條件2、振蕩器的起振條件和平衡條件振蕩器的平衡條件為：（7.5.6）將振蕩器平衡條件分別用模和相角來(lái)表示，即將模和相角分開(kāi)，有（7.5.7）（7.5.8）振幅平衡條件：相位平衡條件：7.5.1振蕩器的平衡條件2、振蕩器的起振條件和平衡條件振蕩器的起振條件和平衡條件的另一種形式：振幅平衡條件：（7.5.13）相位平衡條件：（7.5.14）為其模。為其相角。為諧振回路的基波諧振阻抗。實(shí)際上，則從而一般振蕩器的振蕩回路總是處于微小失諧狀態(tài)。7.5.2振蕩器平衡狀態(tài)和穩(wěn)定條件以上分析了保證振蕩器由弱到強(qiáng)地建立起振蕩的起振條件，產(chǎn)生等幅振蕩的平衡條件。實(shí)際上，平衡狀態(tài)下的振蕩器仍然受到外界因素變化的影響而可能引起幅度和頻率不穩(wěn)。因此，還應(yīng)該分析保證振蕩器的平衡狀態(tài)不因外界因素變化而受到破壞的穩(wěn)定條件。穩(wěn)定條件也分為振幅穩(wěn)定與相位穩(wěn)定兩種。以下分別討論之。1）振幅平衡的穩(wěn)定條件要保證外界因素變化時(shí)振幅相對(duì)穩(wěn)定，就是要：當(dāng)振幅變化時(shí)，AF的大小朝反方向變化。圖7.5.2軟自激的振蕩特性圖7.5.3硬自激的振蕩特性7.5.2振蕩器平衡狀態(tài)和穩(wěn)定條件（7.5.16）2）相位平衡的穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件是指相位平衡條件遭到破壞時(shí)，相位平衡能重新建立，且仍能保持相對(duì)穩(wěn)定的振蕩頻率。外部擾動(dòng)

穩(wěn)定原理：

頻率ω相位φ頻率ω7.5.2振蕩器平衡狀態(tài)和穩(wěn)定條件圖7.5.4并聯(lián)諧振回路的相頻特性2）相位平衡的穩(wěn)定條件7.5.2振蕩器平衡狀態(tài)和穩(wěn)定條件（7.5.21）放大電路3）基本組成部分正反饋網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相位平衡條件的一個(gè)頻率。經(jīng)常與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一。）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)定環(huán)節(jié)從上面的討論可知，要使反饋振蕩器能夠產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩，必須滿足振蕩的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件，它們是缺一不可的。因此，反饋型正弦波振蕩器應(yīng)該包括：從回到幅度穩(wěn)定相位穩(wěn)定7.5.2振蕩器平衡狀態(tài)和穩(wěn)定條件7.6反饋型LC振蕩器線路7.6.1互感耦合振蕩器7.6.2電感反饋式三端振蕩器

(哈特萊振蕩器)7.6.3電容反饋式三端振蕩器

(考畢茲振蕩器)7.6.4LC三端式振蕩器相位平衡條件 的判斷準(zhǔn)則7.6.1互感耦合振蕩器

放大器與振蕩器本質(zhì)上都是將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能，不同之處在于：放大器需要外加控制信號(hào)而振蕩器不需要。因此，如果將放大器的輸出正反饋回輸入端，以提供控制能量轉(zhuǎn)換的信號(hào)，就可能形成振蕩器。如果由LC諧振回路通過(guò)互感耦合將輸出信號(hào)送回輸入回路，所形成的是互感耦合振蕩器。由互感耦合同名端定義可判知，反饋網(wǎng)絡(luò)形成正反饋，滿足相位平衡條件。如果再滿足起振條件，就符合基本原理。7.6.1互感耦合振蕩器判斷電路是否滿足產(chǎn)生振蕩相位條件的方法：切環(huán)注入法1）在電路中某一個(gè)合適的位置（往往是放大器的輸入2）在斷開(kāi)處的一側(cè)（往往是放大器的輸入端）對(duì)地端）把電路斷開(kāi)（用×號(hào)表示）。引入一個(gè)外加電壓源該電壓源的頻率從低到高覆蓋回路的諧振頻率。3）看經(jīng)過(guò)放大器反饋網(wǎng)絡(luò)之后轉(zhuǎn)回到斷開(kāi)處的另一側(cè)對(duì)地的電壓是否與同相，若同相則其中必有某一頻率滿足自激振蕩的相位條件（注意這里是實(shí)際方向），電路有振蕩的可能。圖7.3.1互感耦合調(diào)集振蕩器7.6.1互感耦合振蕩器為正反饋圖7.6.1互感耦合調(diào)基、調(diào)發(fā)振蕩器電路由于三極管結(jié)電容和其它分布電容的存在，在頻率較高而LC回路電容較小時(shí)，將影響穩(wěn)定性,一般用于中短波波段。7.6.1互感耦合振蕩器7.6.2電感反饋式三端振蕩器(哈特萊振蕩器) 如果正反饋網(wǎng)絡(luò)由LC諧振回路中的電感分壓電路將輸出信號(hào)送回輸入回路，所形成的是電感反饋式三端振蕩器。L1兩端電壓大約是L2的2～5倍。圖7.6.2電感反饋式三端振蕩器L1L2C電路的特點(diǎn):容易起振變電容而不影響F。調(diào)整頻率方便振蕩波形不夠好 高次諧波反饋較強(qiáng)，波形失真較大。不適于很高頻率工作分布電容和極間電容并聯(lián)于L1與L2兩端，F(xiàn)隨頻率變化而改變，嚴(yán)重時(shí)可使F減小到滿足不了起振條件。其工作頻率雖然可達(dá)到甚高頻波段，但在甚高頻波段里，優(yōu)先選用的還是電容反饋振蕩器。L1L2C7.6.2電感反饋式三端振蕩器(哈特萊振蕩器)7.6.3電容反饋式三端振蕩器(考畢茲振蕩器)圖7.6.3電容反饋式三端振蕩器 如果正反饋網(wǎng)絡(luò)由LC諧振回路中的電容分壓電路將輸出信號(hào)送回輸入回路，所形成的是電容反饋式三端振蕩器。C2/C1取1/2～1/8較為適宜。C1C2LC1C2L電路的特點(diǎn):變電容影響F，變電感不便。調(diào)整頻率不太方便輸出波形較好 高次諧波反饋較弱，波形接近正弦波。頻率穩(wěn)定度較好分布電容和極間電容并聯(lián)于C1與C2兩端，被較大C1與C2

吸收。適用于較高的工作頻率甚至可只利用器件的輸入電容和輸出電容。7.6.3電容反饋式三端振蕩器(考畢茲振蕩器)7.6.4LC三端式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則

回顧LC三端式振蕩器的基本電路，發(fā)現(xiàn)其電路結(jié)構(gòu)存在一個(gè)規(guī)律：晶體管的集電極—發(fā)射極（ce）之間和基極—發(fā)射極（be）之間回路元件的電抗性質(zhì)相同;它們與集電極—基極之間(bc)回路元件的電抗性質(zhì)相反。它具有普遍意義嗎？下面就此證明。L1L2CC1C2L為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，我們假定諧振回路三個(gè)元件都是純電抗，即振蕩器的振蕩頻率等于回路的固有諧振頻率，即結(jié)論:7.6.4LC三端式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則三端式振蕩器的構(gòu)成法則：與符號(hào)相同，的符號(hào)相反。例7.6.1:7.6.4LC三端式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則振蕩器電路如圖7.6.5所示，圖中C1=100pF,圖7.6.5C2=0.0132μF，L1=100μH,L2=300μH。1）試畫(huà)出交流等效電路；2）求振蕩頻率；3）用矢量圖判斷是否滿足相位平衡條件；4）求電壓反饋系數(shù)F；5）當(dāng)放大器的電壓放大系數(shù)A=(hfe/hie)R/p，hie=3kΩ，回路有載品質(zhì)因數(shù)QL=20時(shí)，求滿足振蕩條件所需hfe的最小值。7.6.4LC三端式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則圖7.6.5圖7.6.6例7.6.1:解：1）交流等效電路如圖7.6.6所示。2）振蕩角頻率為7.6.4LC三端式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則例7.6.1:支路的諧振角頻率為圖7.6.67.6.4LC三端式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則例7.6.1:圖7.6.6由于因此L1C1在時(shí)呈電容性，可用一等效電容表示。圖7.6.6所示電路即成為電容三端式振蕩器。3）矢量圖如圖7.6.7所示，畫(huà)出的次序是：以輸入電壓為準(zhǔn)，圖7.6.7回路電壓與倒相由于L1C1為容性支路，因此L2C2支路必為電感性，由在L2C2支路內(nèi)所產(chǎn)生的電流應(yīng)滯后電壓7.6.4LC三端式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則例7.6.1:圖7.6.6圖7.6.7在電容C2上所產(chǎn)生的反饋電壓應(yīng)滯后于由圖可見(jiàn)，與同相，滿足了相位平衡條件，可以產(chǎn)生振蕩。4）電壓反饋系數(shù)為7.6.4LC三端式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則例7.6.1:圖7.6.6圖7.6.7所以5）回路波阻抗為7.6.4LC三端式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則例7.6.1:圖7.6.6圖7.6.7接入系數(shù)與振蕩管輸出端耦合的回路等效諧振阻抗為振蕩條件為由于因而求得所以滿足起振條件所需的最小為13.7。7.7振蕩器的頻率穩(wěn)定問(wèn)題評(píng)價(jià)振蕩器頻率的主要指標(biāo)有兩個(gè)，即：準(zhǔn)確度與穩(wěn)定度。振蕩器實(shí)際工作頻率f與標(biāo)稱頻率f

0之間的偏差，稱為振蕩頻率準(zhǔn)確度。通常分為絕對(duì)頻率準(zhǔn)確度與相對(duì)頻率準(zhǔn)確度兩種，其表達(dá)式為振蕩器的頻率穩(wěn)定度是指在一定時(shí)間間隔內(nèi)，頻率準(zhǔn)確度的變化。

根據(jù)所指定的時(shí)間間隔不同，頻率穩(wěn)定度可分為長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度、短期頻率穩(wěn)定度和瞬間頻率穩(wěn)定度三種。

影響振蕩頻率的有如下三種因素：１）振蕩回路參數(shù)Ｌ與Ｃ;２）回路電阻ｒ；３）有源器件的參數(shù)。7.7振蕩器的頻率穩(wěn)定問(wèn)題圖7.7.1克拉潑電路的交流等效電路

盡管電容三端式振蕩器較電感三端式振蕩器的穩(wěn)定性好，但是它是以較大的電容C1和C2，即以下降最高工作頻率上限為代價(jià)。此外，輸入、輸出電阻的界入也會(huì)降低諧振回路的Q值，降低選頻特性，造成輸出波形偏離正弦波。

1.克拉潑電路7.7振蕩器的頻率穩(wěn)定問(wèn)題圖7.7.1克拉潑電路的交流等效電路圖7.7.2實(shí)際的克拉潑電路7.7振蕩器的頻率穩(wěn)定問(wèn)題1.克拉潑電路7.7振蕩器的頻率穩(wěn)定問(wèn)題1.克拉潑電路圖7.7.1克拉潑電路的交流等效電路克拉潑電路的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：適當(dāng)解決了頻率穩(wěn)定性的問(wèn)題。不穩(wěn)定電容與C1，C2并聯(lián)，不影響諧振頻率。缺點(diǎn)：即電極—發(fā)射極兩端的接入系數(shù)下降，使等效負(fù)載阻抗減小，振蕩幅度降低。幅度不平穩(wěn)。

西勒電路的交流等效電路

2.西勒電路7.7振蕩器的頻率穩(wěn)定問(wèn)題LC1C2C3C4AB7.7振蕩器的頻率穩(wěn)定問(wèn)題2.西勒電路

西勒電路的交流等效電路西勒電路的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）適當(dāng)解決了頻率穩(wěn)定性的問(wèn)題。不穩(wěn)定電容與C1，C2并聯(lián)，不影響諧振頻率。2）振蕩幅度比較平穩(wěn)，克服了克

拉潑電路使振蕩幅度減小的缺陷。LC1C2C3C4AB與無(wú)關(guān)。調(diào)節(jié)改變振蕩頻率時(shí)，不變。7.8石英晶體振蕩器7.8.1并聯(lián)諧振型晶體振蕩器7.8.2串聯(lián)諧振型晶體振蕩器7.8.3泛音晶體振蕩器

一般LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度Δf

/f0只能達(dá)到10-3

～10-5。若要求頻率穩(wěn)定度超過(guò)10-5，需用石英晶體振蕩器。１）石英晶體的物理和化學(xué)性能都十分穩(wěn)定；２）晶體的Ｑ值可高達(dá)數(shù)百萬(wàn)數(shù)量級(jí)；３）在串、并聯(lián)諧振頻率之間很狹窄的工作頻帶內(nèi)，具有極陡峭的電抗特性曲線，因而對(duì)頻率變化具有極靈敏的補(bǔ)償能力。1.石英晶體濾波器的特點(diǎn)7.8石英晶體振蕩器

優(yōu)點(diǎn)：用石英晶體作為振蕩回路元件，就能使振蕩器的頻率穩(wěn)定度大大提高。缺點(diǎn)：?jiǎn)晤l性，即每塊晶體只能提供一個(gè)穩(wěn)定的振蕩頻率，不能直接用于波段振蕩器。2.石英晶體濾波器的應(yīng)用

O

容性

容性

感性

作電感用工作于串聯(lián)諧振狀態(tài) 因此，振蕩電路可分為兩類：一類是作為等效電感元件，稱為并聯(lián)諧振型晶體振蕩器；另一類是作為串聯(lián)諧振元件，稱為串聯(lián)諧振型晶體振蕩器。7.8石英晶體振蕩器2.石英晶體濾波器的應(yīng)用石英晶體諧振器

(a)符號(hào)(b)基頻等效電路(c)完整等效電路除了以上基頻振動(dòng)模式外，石英片的振動(dòng)還會(huì)產(chǎn)生奇次（2n-1）諧波的泛音振動(dòng)?；l振動(dòng)模式時(shí)，產(chǎn)生奇次諧波諧振的支路因阻抗較高可忽略。奇次諧波的泛音振動(dòng)

7.8石英晶體振蕩器7.8.1并聯(lián)諧振型晶體振蕩器

這類晶體振蕩器的振蕩原理和一般反饋式LC振蕩器相同，只是把晶體置于反饋網(wǎng)絡(luò)的振蕩回路之中，作為一個(gè)感性元件，并與其他回路元件一起按照三端電路的基本準(zhǔn)則組成三端振蕩器。根據(jù)這種原理，在理論上可以構(gòu)成三種類型基本電路。但實(shí)際常用的只是圖7.8.1所示的兩種基本類型。圖7.8.1并聯(lián)諧振型晶體振蕩器的兩種基本形式皮爾斯電路密勒電路圖7.8.2并聯(lián)諧振型晶體ｃ－ｂ型振蕩器電路7.8.1并聯(lián)諧振型晶體振蕩器圖7.8.3并聯(lián)諧振型晶體b－e型振蕩器電路7.8.1并聯(lián)諧振型晶體振蕩器7.8.1并聯(lián)諧振型晶體振蕩器b-c型和b-e型振蕩電路比較：

b-e型電路的輸出信號(hào)較大，L1C1回路還可以抑制其他諧波，但頻率穩(wěn)定度不如b-c型電路。在頻率穩(wěn)定度要求較高的電路中，幾乎都采用b-c型電路。石英晶體與LC三端電路穩(wěn)頻方面比較：石英晶體在穩(wěn)頻方面有一顯著特點(diǎn)，即一旦因外界因素變化而影響到晶體的回路固有頻率時(shí)，還具有力圖使頻率保持不變的電抗補(bǔ)償能力。7.8.2串聯(lián)諧振型晶體振蕩器圖7.8.4串聯(lián)諧振型正弦波晶體振蕩器電路7.8.3泛音晶體振蕩器

石英晶體的基頻越高，晶片的厚度越薄。頻率太高時(shí)，晶片的厚度太薄，加工困難，且易振碎。因此在要求更高頻率工作時(shí)，可以在晶體振蕩器后面加倍頻器。另一個(gè)辦法就是令晶體工作于它的泛音頻率上，構(gòu)成泛音晶體振蕩器。所謂泛音，是指石英片振動(dòng)的機(jī)械諧波。它與電氣諧波的主要區(qū)別是：電氣諧波與基波是整數(shù)倍關(guān)系，且諧波與基波同時(shí)并存；泛音則與基頻不成整數(shù)倍關(guān)系，只是在基頻奇數(shù)倍附近，且兩者不能同時(shí)存在。由于晶體片實(shí)際上是一個(gè)具有分布參數(shù)的三維系統(tǒng)，它的固有頻率從理論上來(lái)說(shuō)有無(wú)限多個(gè)。泛音晶體諧振器在應(yīng)用時(shí)需設(shè)計(jì)一種具有抑制非工作諧波的泛音振蕩電路使其工作在指定的泛音頻率上。圖7.8.5泛音晶體振蕩器交流等效電路若泛音晶體的標(biāo)稱泛音次數(shù)為5，相應(yīng)的標(biāo)稱頻率為5MHz，則L1C1諧振回路應(yīng)調(diào)諧在3～5次泛音頻率之間，如3.5MHz。在5MHz,L1C1諧振回路呈容性，滿足相位平衡條件。而對(duì)于基頻和3次泛音頻率來(lái)說(shuō)，L1C1回路呈感性，振蕩器不滿足相位平衡條件，不能產(chǎn)生振蕩。而對(duì)于7次及其以上的泛音頻率，L1C1回路呈容性，但其電容量過(guò)大，負(fù)載阻抗過(guò)小，，不能滿足振幅平衡條件，也不能起振。7.8.3泛音晶體振蕩器BwO電納wCB=wC－1wL1Lw－感性容性wP7.9負(fù)阻振蕩器 負(fù)阻振蕩器是把一個(gè)呈現(xiàn)負(fù)阻特性的有源器件直接與諧振回路相接，以產(chǎn)生等幅振蕩。圖7.9.1正、負(fù)電阻的概念Ｒ上的電位降方向與電流方向相同，呈正電阻性,故此電阻相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)作用，它從外界電源吸收功率。若Ｒ上的電位升方向與電流方向相同，呈負(fù)電阻性，故此負(fù)電阻相當(dāng)于發(fā)電機(jī)作用，它不但不消耗功率，反而向外界輸出功率。注意，以上針對(duì)交流電阻。 具有負(fù)阻的器件有兩大類：電壓控制型負(fù)阻和電流控制型負(fù)阻。圖7.9.2負(fù)阻特性曲線的類型7.9負(fù)阻振蕩器 負(fù)阻振蕩電路也有兩種基本類型，即串聯(lián)型負(fù)阻振蕩器線路和并聯(lián)型負(fù)阻振蕩器線路。圖7.9.4負(fù)阻振蕩器原理電路7.9負(fù)阻振蕩器圖7.9.5隧道二極管負(fù)阻振蕩器舉例：7.9負(fù)阻振蕩器特點(diǎn)：適用于較高的工作頻段（可在100MHz至10GHz波段內(nèi)）。優(yōu)點(diǎn)：噪聲低，對(duì)溫度變化、核輻射均不敏感，電路簡(jiǎn)單，體積小和成本低等。缺點(diǎn)：輸出功率和電壓都較低；在電路中使用起來(lái)不如反饋式振蕩器方便；頻率穩(wěn)定和幅度穩(wěn)定都不及反饋式振蕩器。7.9負(fù)阻振蕩器7.10幾種特殊振蕩現(xiàn)象7.10.1寄生振蕩現(xiàn)象7.10.2自偏壓建立過(guò)程與間歇振蕩現(xiàn)象7.10.1寄生振蕩現(xiàn)象放大器工作不穩(wěn)定被傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生失真引起晶體管的PN結(jié)被擊穿或瞬時(shí)損壞1.寄生振蕩的危害放大器中，即使沒(méi)有輸入信號(hào)，也有交流輸出。這叫做產(chǎn)生了寄生振蕩。１）反饋型寄生振蕩2.寄生振蕩的類型及產(chǎn)生原因由放大器的輸出與輸入間各種寄生反饋引起的。

A.外部反饋:主要是通過(guò)多級(jí)放大器的公共電源內(nèi)阻、饋線或元件的寄生耦合以及輸入端與輸出端的空間電磁場(chǎng)的耦合引起的。

B.內(nèi)部反饋:晶體管的極間電容產(chǎn)生的。7.10.1寄生振蕩現(xiàn)象圖7.10.1晶體管高頻功率放大器由內(nèi)反饋產(chǎn)生寄生振蕩的等效電路7.10.1寄生振蕩現(xiàn)象

2）負(fù)阻型寄生振蕩2.寄生振蕩的類型及產(chǎn)生原因 直接由器件的負(fù)阻現(xiàn)象產(chǎn)生的寄生振蕩，主要有雪崩負(fù)阻振蕩和過(guò)壓負(fù)阻振蕩兩種。

A.雪崩負(fù)阻振蕩：晶體管工作進(jìn)入雪崩擊穿區(qū)，這種寄生振蕩一般只在信號(hào)的負(fù)半周才出現(xiàn)。

B.過(guò)壓負(fù)阻振蕩:晶體管工作于過(guò)壓狀態(tài)，它一般在信號(hào)的正半周出現(xiàn)。7.10.1寄生振蕩現(xiàn)象3.寄生振蕩的排除和防止措施圖7.10.2晶體管高頻功率放大器的各種穩(wěn)定措施7.10.1寄生振蕩現(xiàn)象7.10.2自偏壓建立過(guò)程與間歇振蕩現(xiàn)象1.間歇振蕩指振蕩器工作時(shí)，時(shí)而振蕩，時(shí)而停振的一種現(xiàn)象。這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因來(lái)自振蕩器的自偏壓電路參數(shù)選擇不當(dāng)。圖7.10.5間歇振蕩時(shí)的振蕩電壓波形2.自偏壓的建立過(guò)程圖7.10.3電容三端振蕩器的自偏置電路 由于Re上的直流壓降是由發(fā)射極電流IE建立的，而且隨IE變化而變化，故稱為自偏壓。7.10.2自偏壓建立過(guò)程與間歇振蕩現(xiàn)象2.自偏壓的建立過(guò)程圖7.10.3電容三端振蕩器的自偏置電路

1)反饋電壓正半周

2)反饋電壓負(fù)半周起振過(guò)程中，輸出信號(hào)越來(lái)越大，反饋信號(hào)也隨之增強(qiáng)。 射極電流對(duì)射極電容充電 射極電容對(duì)射極電阻放電

充、放電節(jié)奏合適，實(shí)現(xiàn)增幅到穩(wěn)幅。7.10.2自偏壓建立過(guò)程與間歇振蕩現(xiàn)象圖7.10.4自偏振蕩器起振時(shí)激勵(lì)電壓和直流偏壓的建立過(guò)程7.10.2自偏壓建立過(guò)程與間歇振蕩現(xiàn)象3.頻率占據(jù)（或牽引） 指外加電動(dòng)勢(shì)頻率與振蕩器自激頻率接近到一定程度時(shí)，可以使振蕩頻率隨外電動(dòng)勢(shì)頻率的改變而改變。4.頻率拖曳現(xiàn)象 發(fā)生于振蕩器電路采用耦合回路時(shí)，如耦合系數(shù)過(guò)大，次級(jí)又是諧振回路，則調(diào)節(jié)次級(jí)回路時(shí)，振蕩回路頻率也隨之改變，甚至產(chǎn)生頻率跳變。7.10.2自偏壓建立過(guò)程與間歇振蕩現(xiàn)象7.11集成電路振蕩器圖7.11.1互感耦合