《電路》課件第 10 章 信號(hào)產(chǎn)生電路

1第10章

信號(hào)產(chǎn)生電路10.1振蕩器的工作原理10.2RC正弦波振蕩電路10.3LC正弦波振蕩器10.4石英晶體振蕩器

重要知識(shí)點(diǎn)本章小結(jié)

本章要點(diǎn)

正弦波振蕩器組成，振蕩器起振和平衡條件。RC正弦波振蕩器電路組成、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性。

變壓器反饋式振蕩器電路組成、工作原理及特點(diǎn)。

三點(diǎn)式振蕩器電路組成、工作原理及特點(diǎn)。

石英晶體振蕩器電路組成、工作原理及特點(diǎn)。

本章重點(diǎn)難點(diǎn)

自激振蕩起振、平衡及穩(wěn)定的過程。

能否產(chǎn)生自激振蕩的判斷。

各振蕩器的工作原理，振蕩頻率的估算方法。2

通過本章的學(xué)習(xí)，了解正弦波振蕩器的作用、電路組成和選頻特性；掌握正弦波振蕩的判斷方法，判斷能否產(chǎn)生自激振蕩并能估算振蕩頻率；

掌握RC正弦波振蕩器電路組成、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性；掌握變壓器反饋式、三點(diǎn)式振蕩電路形式和特點(diǎn)；理解石英晶體振蕩器的電抗特性；

熟悉晶體振蕩器的電路組成結(jié)構(gòu)、類型和特點(diǎn)。310.1振蕩器的工作原理

在實(shí)踐中，廣泛采用的信號(hào)產(chǎn)生電路，就其產(chǎn)生的波形來分類，有正弦波信號(hào)產(chǎn)生電路和非正弦波信號(hào)產(chǎn)生電路。

本章只介紹正弦波信號(hào)產(chǎn)生電路，即正弦波振蕩器。

在通信、廣播電視系統(tǒng)中，需要射頻發(fā)射，這里的運(yùn)載音頻、視頻信號(hào)的射頻波，即載波，就是由正弦波振蕩器產(chǎn)生的；在工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)和日常生活中，如高頻感應(yīng)加熱、超聲波焊接、超聲診斷、核磁共振成像、各種電子儀器儀表、收音機(jī)、電視機(jī)和手機(jī)等，也都需要不同頻率的正弦波。

可見，正弦波振蕩器在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域上應(yīng)用十分廣泛。410.2.1產(chǎn)生振蕩的基本原理

在沒有外加激勵(lì)的情況下，能夠自動(dòng)產(chǎn)生一定波形信號(hào)的裝置或電路，稱為自激振蕩器或振蕩電路。

自激振蕩器是一種將直流電能自動(dòng)轉(zhuǎn)換成所需交流電能的電路。它與放大器的區(qū)別在于這種轉(zhuǎn)換不需外部輸入交流信號(hào)。振蕩器輸出的信號(hào)頻率、幅度、波形完全由電路自身的參數(shù)決定。

按照選頻網(wǎng)絡(luò)不同，振蕩器還可分為RC振蕩器、LC振蕩器和石英晶體振蕩器等。5

反饋式振蕩器是通過正反饋聯(lián)接方式不斷補(bǔ)充能量而實(shí)現(xiàn)等幅正弦振蕩的電路。

電路主要由兩部分組成，一是放大電路，二是反饋網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。610.2.1產(chǎn)生振蕩的基本原理（a）閉環(huán)放大電路（b）開環(huán)放大電路圖10-1反饋式振蕩器的組成框圖

顯然當(dāng)

時(shí)，整個(gè)閉環(huán)回路放大倍數(shù)

變的無窮大，此時(shí)放大器即使在沒有輸入電壓信號(hào)（

）的情況下，也可產(chǎn)生信號(hào)輸出，即產(chǎn)生自激振蕩。如圖（b）所示。7（a）閉環(huán)放大電路（b）開環(huán)放大電路凈輸入電壓反饋深度環(huán)路增益

振蕩輸出信號(hào)再通過穩(wěn)幅環(huán)節(jié)和選頻網(wǎng)絡(luò)就可以得到振幅和頻率均穩(wěn)定的輸出信號(hào)。

故振蕩器的一般組成：包括放大器、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。810.2.1產(chǎn)生振蕩的基本原理10.2.2振蕩的起振條件和平衡條件1.起振條件

振蕩電路在剛接通電源時(shí)，晶體管的電流將從零躍變到一定的數(shù)值，由于電路中存在各種固有噪聲，并且它們都具有很寬的頻譜，由于選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻作用，其中只有特定頻率的分量才能經(jīng)過選頻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生正弦電壓輸出。

盡管起始輸出振蕩電壓很小，但是經(jīng)過反饋、放大、選頻、再反饋，再放大、選頻多次循環(huán)，就能產(chǎn)生一個(gè)較大的正弦波輸出。91.起振條件

振蕩器接通電源后能夠從小到大建立振蕩的條件是：

振幅起振條件

反饋電壓的幅值大于凈輸入電壓幅值，即

。

相位起振條件

（n=0，1，2，3，…）

反饋電壓與凈輸入電壓相位相同，即正反饋。

其中，

表示環(huán)路電壓增益幅值；

表示環(huán)路相移。

102.平衡條件

振蕩器起振后，振蕩幅度不會(huì)無限增長下去，而是在某一點(diǎn)處于平衡狀態(tài)。因此，反饋振蕩器既要滿足起振條件，又要滿足平衡條件。11圖10-2滿足起振條件和平衡條件的環(huán)路增益特性振幅平衡條件：

即相位平衡條件：（n=0，1，2，…）圖10-3振蕩幅度的建立和平衡過程12

振蕩的建立和平衡過程輸出電壓波形如圖10-3所示。10.2RC正弦波振蕩電路

據(jù)振蕩器選頻網(wǎng)絡(luò)的不同分，振蕩器可分為：RC振蕩器、LC振蕩器和石英晶體振蕩器，以RC作為選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩器稱為RC振蕩器，常用的電路有RC移相網(wǎng)絡(luò)和RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩器電路，本節(jié)只介紹RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（橋式）振蕩器電路。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路用以產(chǎn)生低頻正弦波信號(hào)，是一種使用十分廣泛的振蕩電路。13

常用的RC正弦波振蕩電路如圖所示，放大電路為一個(gè)集成運(yùn)算放大器A，選頻網(wǎng)絡(luò)由R、C元件組成的串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成，Rf和R′支路引入一個(gè)負(fù)反饋。

串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的R1、C1和R2、C2以及負(fù)反饋支路中的Rf和R′正好組成一個(gè)電橋的四個(gè)臂，因此這種電路又稱為文氏電橋振蕩電路。14圖10-4RC橋式振蕩電路10.2.1RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻原理圖10-5RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)15

圖10-5（a）是振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)，它由R1、C1串聯(lián)電路和R2、C2并聯(lián)電路組成。

圖10-5（b）為低頻等效電路

注意：ω愈低，容抗越大，電壓的幅度越小，且其相位超前于電壓越多。當(dāng)ω趨于零時(shí)，趨近于零，φf接近+90o。10.2.1RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻原理圖10-5RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)16

圖10-5（a）是振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)，它由R1、C1串聯(lián)電路和R2、C2并聯(lián)電路組成。

圖10-5（c）為高頻等效電路

注意：ω愈高，容抗越小，電壓的幅度越小，且其相位滯后于電壓越多。當(dāng)ω趨于無窮大時(shí)，趨近于零，φf接近-90o。

只有當(dāng)頻率為某一中間值ω0時(shí)，輸出端的電壓

有一個(gè)最大值，且輸出電壓

與輸入端電壓

同相。這就是RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻原理。

為了調(diào)節(jié)頻率方便，通常取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C?？梢宰C明，當(dāng)或

時(shí)，電壓傳輸系數(shù)，也就是反饋系數(shù)最大，即：1710.2.2振蕩頻率與起振條件

1．振蕩頻率

一個(gè)電路若要自激振蕩必須滿足振蕩的相位平衡條件，即φA+φF=±2nл。通過上述分析可知：當(dāng)?=?0時(shí)，串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的φF=0，如果在此頻率下能使放大電路的φA=±2nл，即放大電路的輸出電壓與輸入電壓同相，就可達(dá)到相位平衡條件。18

圖10-6振蕩頻率的調(diào)節(jié)振蕩頻率為2．起振條件

除相位平衡條件外，電路還必須滿足振幅平衡條件。當(dāng)?=?0時(shí)，橋式振蕩器選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)

。為了使電路起振，必須使

，由此可以求得振蕩電路的起振條件為

由于圖10-4采用同相比例運(yùn)算電路，電路的電壓放大倍數(shù)為

為了使Auf>3，文氏電橋振蕩器負(fù)反饋支路的參數(shù)應(yīng)滿足19RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路中，只要達(dá)到

，即可滿足正弦波振蕩的起振條件。如果

的值過大，振蕩幅度將超出放大電路的線性放大范圍而進(jìn)入非線性區(qū)，輸出波形產(chǎn)生明顯的失真。

因此，在放大電路中通常引入負(fù)反饋以改善振蕩波形。電阻Rf和Rˊ分壓接到集成運(yùn)放的反相輸入端，構(gòu)成一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋。

負(fù)反饋的作用不僅可以提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，改善振蕩電路的輸出波形，而且能夠進(jìn)一步提高放大電路的輸入電阻，降低輸出電阻，從而減小了放大電路對RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)選頻特性的影響，提高了振蕩電路的帶負(fù)載能力。203.RC正弦波振蕩電路的特點(diǎn)

由于RC橋式振蕩電路的振蕩頻率與R、C的乘積成反比，如果需要產(chǎn)生振蕩頻率很高的正弦波信號(hào)，勢必要求電阻或電容的值很小，這在制造上和電路實(shí)現(xiàn)上將有較大的困難，

因此RC橋式振蕩器一般用來產(chǎn)生幾赫～幾百千赫的低頻信號(hào)，若要產(chǎn)生更高頻率的信號(hào)，一般采用下一節(jié)將要介紹的LC正弦波振蕩電路。2110.3LC正弦波振蕩器

在LC振蕩電路中，選頻網(wǎng)絡(luò)由電感L和電容C元件組成。

可以產(chǎn)生幾十兆赫以上的正弦波信號(hào)。2210.3.1變壓器反饋式振蕩電路

1.電路組成

振蕩電路由放大器、選頻網(wǎng)絡(luò)和反饋環(huán)節(jié)等組成。放大器的核心器件是三極管T，R1、R2、R3為其提供靜態(tài)偏置，C2、C3為交流旁路電容，M為變壓器互感，2端和4端為變壓器的同名端，選頻網(wǎng)絡(luò)由L1C1并聯(lián)電路組成，反饋環(huán)節(jié)由變壓器繞組L2實(shí)現(xiàn)。23（a）原理電路（b）交流通路圖10-7變壓器反饋式振蕩電路2.起振條件和振蕩頻率

分析是否相位平衡條件。在圖10-7（b）中，共發(fā)射極放大器反相180°，即φA=180°。變壓器同名端如圖中所示，所以L2繞組又引入180°的相移，即φF=180°。φA+φF=360°，電路滿足相位平衡條件。

合理選擇變壓器的變比，很容易滿足振幅條件。所以電路滿足振蕩（振幅、相位）條件。

從分析相位平衡條件的過程中可以看出，只有在諧振頻率f0時(shí)，電路才滿足振蕩條件，所以振蕩頻率就是L1C1回路的諧振頻率，即：243．電路特點(diǎn)

變壓器反饋式振蕩電路易于產(chǎn)生振蕩，輸出電壓的失真不大。

由于輸出電壓與反饋電壓靠磁路耦合，因而損耗較大。振蕩頻率的穩(wěn)定性不高。

振蕩頻率幾百千赫茲至幾兆赫茲。2510.3.2三點(diǎn)式振蕩器的基本工作原理

1.電路結(jié)構(gòu)

三點(diǎn)式振蕩器的基本結(jié)構(gòu)如圖10-8所示。放大器件采用晶體管，三個(gè)電抗元件組成LC諧振回路，回路有三個(gè)引出端點(diǎn)（1、2、3）分別與晶體管的三個(gè)電極（C、E、B）相連接，使諧振回路既是晶體管的集電極的負(fù)載，又是正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)，把這種電路稱為三點(diǎn)式振蕩器。26（a）電容三點(diǎn)式（b）電感三點(diǎn)式圖10-8三點(diǎn)式振蕩器的結(jié)構(gòu)2.組成原則三點(diǎn)式振蕩器電路的組成原則是（1）與發(fā)射極（E）相連的為相同性質(zhì)的電抗元件。（2）不與發(fā)射極（E）相連的為異性質(zhì)的電抗元件，或者說同與發(fā)射極（E）相連的電抗元件性質(zhì)相異。

2710.3.3電感三點(diǎn)式振蕩器1.電路組成電感三點(diǎn)式振蕩器又稱哈脫萊振蕩器。

（a）原理電路

（b）交流通路

圖10-9電感三點(diǎn)式振蕩器L1、L2和C組成并聯(lián)諧振回路，作為集電極交流負(fù)載，RB1、RB2和RE為分壓式偏置電阻，CB和CE為隔直流電容和旁路電容。282.起振條件與振蕩頻率

交流通路在結(jié)構(gòu)上滿足三點(diǎn)式振蕩器的組成原則，在回路諧振頻率上構(gòu)成正反饋，滿足了振蕩的相位條件。反饋信號(hào)

取自電感L2兩端的壓降。反饋系數(shù)為

若放大器的增益足夠大，且滿足Au>1/Fu，則電路就能滿足起振的振幅條件。

當(dāng)振蕩回路的Q值很高時(shí)，振蕩頻率近似等于LC并聯(lián)回路的固有頻率，即

式中，M為電感L1、L2間的互感。293．電路特點(diǎn)（1）容易起振，輸出電壓幅度較大。（2）C采用可變電容后很容易實(shí)現(xiàn)振蕩頻率在較寬頻段內(nèi)的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)頻率時(shí)基本上不影響反饋系數(shù)。（3）由于反饋電壓取自電感L2兩端，它對高次諧波阻抗大，故LC回路對高次諧波反饋強(qiáng)，因而輸出電壓中諧波成分多，輸出波形差。（4）由于L1、L2的分布電容及管子的輸入輸出電容分別與L1、L2的兩端并聯(lián)，使振蕩頻率較高時(shí)反饋系數(shù)減小，不滿足起振條件，所以振蕩頻率不宜很高，一般最高只有幾十兆赫茲。3010.3.4電容三點(diǎn)式振蕩器1.電路組成電容三點(diǎn)式振蕩器又稱考畢茲振蕩器。（a）原理電路

（b）交流通路

圖10-10電容三點(diǎn)式振蕩器

圖中，C1、C2和L為并聯(lián)諧振回路，作為集電極交流負(fù)載，RB1、RB2和RE為分壓式電流負(fù)反饋偏置電阻，CB和CC為旁路和隔直流電容，RL為輸出負(fù)載電阻。312.起振條件與振蕩頻率

交流通路在結(jié)構(gòu)上滿足三點(diǎn)式振蕩器的組成原則，在回路諧振頻率上構(gòu)成正反饋，滿足了振蕩的相位條件。反饋信號(hào)

取自電容C2兩端的壓降，C2越小，容抗越大，反饋電壓Uf越大。

反饋系數(shù)為

同樣，放大器的增益足夠大，且滿足且滿足Au>1/Fu，則電路就能滿足起振的振幅條件。電容三點(diǎn)式振蕩電路的振蕩頻率近似為LC并聯(lián)諧振回路的固有頻率，即323．電路特點(diǎn)

（1）輸出波形好。由于反饋電壓取自電容C2兩端，它對高次諧波的阻抗小，故LC回路對高次諧波反饋很弱，輸出電壓中諧波成分小，輸出波形好。

（2）由于不穩(wěn)定電容（如管子的極間電容）和外接回路電容相并聯(lián)，所以加大外接回路電容量可減弱不穩(wěn)定電容對振蕩頻率的影響，從而提高頻率穩(wěn)定度。

（3）若不外接電容，直接利用管子的輸入輸出（極間）電容作為回路電容，則振蕩頻率可以很高，可以達(dá)到上千兆赫茲。

（4）頻率調(diào)節(jié)不方便。

（5）由于受輸入輸出（極間）電容的影響，為保證振蕩頻率的穩(wěn)定，振蕩頻率的提高將受到限制，外接回路電容不能太小。3310.3.5改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器1.串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器

（1）電路結(jié)構(gòu)

上述電容三點(diǎn)式振蕩電路，由于晶體管極間存在寄生電容，會(huì)使振蕩頻率發(fā)生偏移，這將引起振蕩頻率不穩(wěn)定。

為了減小晶體管極間電容的影響，可采用克拉潑（Clapp）電路，它為改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路。

（a）原理電路

（b）交流通路圖10-11串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器34（2）振蕩頻率

圖中Cce、Cbe、Ccb分別為晶體管C、E和B、E及C、B之間的極間電容，它們都并接在C1、C2上，而不影響C3的值，因此，由圖可求諧振回路的總電容。通常電容C1、C2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C3，電容C1、C2和C3三者為串聯(lián)關(guān)系。設(shè)回路總電容為

，有

則振蕩頻率為35（3）電路特點(diǎn)

在電感支路中串接一個(gè)容量較小的電容C3，該支路仍等效為一個(gè)電感。

通常要求C3<<C1，C3<<C2，振蕩頻率穩(wěn)定度高。

因?yàn)檩敵鲭妷号c振蕩頻率的三次方成反比，所以，隨振蕩頻率提高而電壓幅度減小。C3越小，放大倍數(shù)越小，如C3過小，振蕩器因不滿足振幅起振條件而停止振蕩。362.并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器

（1）電路結(jié)構(gòu)并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器電路如圖10-12所示。該電路比起串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路多加了一個(gè)電容C4，該電路又稱為西勒（Seiler）電路。37

（a）原理電路（b）交流通路圖10-12并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器（2）振蕩頻率

并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器電路，通常C1、C2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C3。C3、C4為同一數(shù)量級(jí)的電容，故諧振回路總電容CΣ≈C3+C4。西勒電路的振蕩頻率為

（3）電路特點(diǎn)

與克拉潑電路相比，西勒電路不僅頻率穩(wěn)定性高，輸出幅度穩(wěn)定，頻率調(diào)節(jié)方便，而且振蕩頻率范圍寬，振蕩頻率高，因此，是目前應(yīng)用較廣泛的一種三點(diǎn)式振蕩電路。3810.3.6振蕩器的頻率穩(wěn)定和振幅穩(wěn)定

當(dāng)振蕩器達(dá)到平衡狀態(tài)后，電路不可避免的會(huì)受到外部因素（如電源電壓、溫度和濕度等）和內(nèi)部因素（如噪聲）變化的影響，這些因素將破壞平衡條件。

因此，已經(jīng)建立的振蕩能否維持，還要看平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定。391.頻率穩(wěn)定

根據(jù)所規(guī)定時(shí)間長短不同，頻率穩(wěn)定度有長期和短期之分。長期穩(wěn)定度一般指一天以上乃至幾個(gè)月內(nèi)振蕩頻率的相對變化量，它主要取決于元器件的老化特性；短期頻率穩(wěn)定度一般指一天以內(nèi)振蕩頻率的相對變化量，它主要決定于溫度、電源電壓及負(fù)載等外界因素的變化。

通常所講的頻率穩(wěn)定度一般指短期頻率穩(wěn)定度。對振蕩器頻率穩(wěn)度的要求視振蕩器的用途不同而不同。例如，普通信號(hào)發(fā)生器為10-3~10-5數(shù)量級(jí)，用于中波廣播電臺(tái)發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度為10-5數(shù)量級(jí)，電視發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度為10-7數(shù)量級(jí)，作為頻率標(biāo)準(zhǔn)振蕩器的要求達(dá)到10-8~10-9數(shù)量級(jí)。40（1）導(dǎo)致振蕩頻率不穩(wěn)定的原因

LC振蕩器振蕩頻率主要取決于諧振回路的參數(shù)（如L、C的值等），也與其他電路元器件參數(shù)有關(guān)。

由于振蕩器使用中，不可避免地會(huì)受到外界因素的影響，使得這些參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致振蕩頻率不穩(wěn)定。

這些外界因素主要有溫度、電源電壓及負(fù)載的變化。41（2）提高頻率穩(wěn)定度的主要措施

①減少外界因素的影響。減少外界因素變化的措施很多。

例如：可將決定振蕩頻率的主要元件或振蕩器置于恒溫槽中，以減少溫度的變化；采用高穩(wěn)定度直流穩(wěn)壓電源來減小電源電壓的變化；采用金屬屏蔽罩減小外界電磁場的影響；采用減振器可減小機(jī)械振動(dòng)；

采用密封工藝來減小大氣壓力和濕度的變化，從而減小可能發(fā)生的元件參數(shù)變化；在負(fù)載和振蕩器之間加一級(jí)射極跟隨器作為緩沖可減小負(fù)載的變化等。42（2）提高頻率穩(wěn)定度的主要措施

②提高諧振回路的標(biāo)準(zhǔn)性。諧振回路在外界因素變化時(shí)，保持其諧振頻率不變的能力稱為諧振回路的標(biāo)準(zhǔn)性?；芈返臉?biāo)準(zhǔn)性越高，頻率穩(wěn)定性越好。

由于振蕩器中諧振回路的總電感包括回路電感和反映到回路的引線電感；回路的總電容包括回路電容和反映到回路的晶體管極間電容和其他分布雜散電容。

因此，欲提高諧振回路的標(biāo)準(zhǔn)性可用以下措施：采用參數(shù)穩(wěn)定的回路電感器和電容器；采用溫度補(bǔ)償法；改進(jìn)安裝工藝，縮短引線，加強(qiáng)引線機(jī)械強(qiáng)度，這樣可減小分布電容和分布電感及其變化量等。432.振幅穩(wěn)定

振蕩器的穩(wěn)幅性能是利用放大器工作于非線性區(qū)來實(shí)現(xiàn)的，這種穩(wěn)幅的方法稱為內(nèi)穩(wěn)幅。另外，在振蕩電路中使放大器保持為線性工作狀態(tài)，而另外接入非線性環(huán)節(jié)進(jìn)行穩(wěn)幅，稱為外穩(wěn)幅。

內(nèi)穩(wěn)幅效果與晶體管的靜態(tài)起始工作狀態(tài)及AF的大小有關(guān)。靜態(tài)工作點(diǎn)電流越小，起始時(shí)AF越大，穩(wěn)幅效果也就越好，但振蕩波形的失真也會(huì)越大。

采用高穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源供電，減小負(fù)載與振蕩器的耦合，也是提高輸出幅度穩(wěn)定度的重要措施。

4410.4石英晶體振蕩器

在LC振蕩器中，由于工藝水平的限制，其頻率穩(wěn)定度一般只能達(dá)到10-4數(shù)量級(jí)。

然而在某些場合，往往要求振蕩器的穩(wěn)定度高于10-5數(shù)量級(jí)，這時(shí)就必須采用穩(wěn)定度更好的石英晶體振蕩器。

其穩(wěn)定度一般可達(dá)10-6~10-8數(shù)量級(jí)，甚至更高。4510.4.1石英晶體及其特性

石英晶體諧振器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)而制成的一種諧振元件。46圖10-13石英晶體諧振器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（a）電路符號(hào)（b）基頻等效電路圖10-14電路圖形符號(hào)和基頻等效電路串聯(lián)諧振頻率為

并聯(lián)諧振頻率為47圖10-15晶體的電抗頻率特性曲線10.4.1石英晶體及其特性10.4.2并聯(lián)型晶體振蕩器

根據(jù)晶體在振蕩器中的不同作用，石英晶體振蕩器可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種電路。晶體工作在fs和fp之間的感性區(qū)，作為三點(diǎn)式振蕩電路中的回路高Q電感，整個(gè)振蕩器處于并聯(lián)諧振狀態(tài)，相應(yīng)構(gòu)成的振蕩器為并聯(lián)型振蕩器。晶體工作在fs上，作為串聯(lián)諧振元件，相應(yīng)構(gòu)成的振蕩器稱為串聯(lián)型振蕩器。

并聯(lián)型晶振電路的工作原理和一般三點(diǎn)式LC振蕩器相同，只是把其中的一個(gè)電感元件用晶體置換，目的是保證反饋電壓中僅包含所需要的基音頻率或泛音頻率，而濾除其它的奇次諧波分量。48（a）原理電路

（b）交流等效通路

圖10-16并聯(lián)型晶體振蕩電路4910.4.2并聯(lián)型晶體振蕩器

晶體在電路中起電感作用，它與電容C1、C2組成電容三點(diǎn)式振蕩電路。RB1、RB2為偏流電阻，CB為高頻旁路電容，HFC為高頻扼流圈。此電路相當(dāng)于改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路。

?0在?S和?P之間，石英晶體的阻抗呈感抗，此時(shí)Cq<<C0+C′，回路中起決定作用的是電容Cq，諧振頻率近似為

諧振頻率基本上由晶體的固有頻率?S決定，而與C′的關(guān)系很小，振蕩頻率的穩(wěn)定度很高。5010.4.2并聯(lián)型晶體振蕩器振蕩頻率10.4.3串聯(lián)型晶體振蕩器

由晶體電抗特性可知，當(dāng)f=fs時(shí)，晶體相當(dāng)一個(gè)“短路”元件。串聯(lián)型晶體振蕩器正是利用這一特性，即晶體工作時(shí)呈現(xiàn)很小的純阻和相移為零的特性構(gòu)成的正弦波振蕩電路。CB、C4容量較大，對振蕩頻率相當(dāng)短路。51（a）原理電路（b）交流通路圖10-17串聯(lián)型晶體振蕩器

該振蕩器與電容三點(diǎn)式振蕩器十分相似，只是反饋信號(hào)經(jīng)過晶體接到發(fā)射極，構(gòu)成正反饋電路。

由C1、C2、C3和L組成的振蕩回路，調(diào)節(jié)C3使回路諧振在晶體的串聯(lián)諧振頻率fs

處，此時(shí)晶體阻抗最小，呈純電阻性，相移為零，正反饋?zhàn)顝?qiáng)，滿足振蕩條件。

對于其它頻率，晶體呈現(xiàn)很大的阻抗，相移較大，反饋顯著減弱，電路不能滿足振蕩條件。

因此，電路的振蕩頻率以及頻率穩(wěn)定度，都是由晶體決定的，經(jīng)過晶體和LC并聯(lián)回路的兩次選頻，使該振蕩器輸出波形較好。5210.4.3串聯(lián)型晶體振蕩器

例10-1典型的電容三點(diǎn)式振蕩電路如圖10-17所示，試分析電路，并求出振蕩頻率。53（a）原理電路（a）直流通路（b）交流通路圖10-18共基極電容三點(diǎn)式振蕩器

解：從電源電壓、放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)這幾個(gè)方面入手分析。

該電路采用+12V電源供電，LC、CC2為直流電源濾波器，保證放大器（晶體管）工作電壓穩(wěn)定；RB1、RB2、RE1、RE2為晶體管直流偏置電阻，保證靜態(tài)時(shí)工作在甲類狀態(tài)，滿足起振的條件；CB為基極旁路電容，使基極交流接地，CC1為耦合電容，RE1為交流反饋電阻，可改善輸出波形，RL為外接負(fù)載電阻。54

在回路諧振頻率上，共基極放大器的輸出電壓與輸入電壓同相，反饋電壓是經(jīng)C1、C2電容分壓獲得，故反饋電壓與輸出電壓同相，所以反饋電壓與輸入電壓同相，滿足了振蕩的相位條件，振幅條件一般比較容易滿足。C1、C2、L構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，決定振蕩器的振蕩頻率，注意負(fù)載電阻RL的變化會(huì)對振蕩頻率產(chǎn)生影響。電路的振蕩頻率55

該振蕩電路的主要特點(diǎn)是振蕩頻率受溫