高頻電子線路第四章 正弦波振蕩器

高頻電子線路第四章正弦波振蕩器第一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六振蕩器是一種不需外加信號激勵而能自動將直流能量變換為周期性交變能量的裝置。從能量的觀點看，放大器是一種在輸入信號控制下，將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榘摧斎胄盘栆?guī)律變化的交變能量的電路。而振蕩器是不需要輸入信號控制，就能自動地將直流電源的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟l率和幅度的交變能量的電路。第二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六(1)振蕩器構成振蕩器正常工作，必須有以下四個部分：①放大器或有源器件：至少有一個起能量變換作用的換能機構。②正反饋通路或負阻：必須有一個能夠補充元器件能量損耗的正反饋通路或負阻器件，保證穩(wěn)定的振蕩。③選頻網(wǎng)絡：振蕩器具有單一頻率。④穩(wěn)幅：一個對振蕩強度具有自動調(diào)整作用的非線性元件。實際的放大器都有非線性限幅作用，使得振蕩幅度不會無限大。也可外加具有自動調(diào)節(jié)振蕩強度的非線性元件，以保證獲得需要的輸出波形。第三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六按振蕩波形分類：正弦波振蕩器、非正弦波振蕩器按工作機理分類：反饋振蕩器、負阻振蕩器按選頻網(wǎng)絡分類：LC振蕩器、RC振蕩器、晶體振蕩器(2)振蕩器分類第四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六通信系統(tǒng)中有廣泛的應用混頻器的本振信號；調(diào)制的載波信號，解調(diào)的本地振蕩信號；時鐘、定時電路，電子測量設備的基準信號。工業(yè)生產(chǎn)部門廣泛應用的高頻電加熱設備微波爐，電療設備。(3)振蕩器應用第五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六正弦波振蕩器是一個含有非線性元件和儲能元件的閉環(huán)系統(tǒng)，它是一個非線性動態(tài)網(wǎng)絡，可采用求解非線性微分方程或計算機輔助分析法。本章定性分析闡明振蕩器的振蕩特性，在進行電路分析時，仍采用電路參數(shù)的準線性分析法。在振蕩的初始階段，系統(tǒng)內(nèi)流通的信號比較微弱，因此，可以引用線性系統(tǒng)的分析方法，來確定這一時期振蕩器的工作狀態(tài)。振蕩建立后，用準線性方法分析，獲得重要的具有指導意義的結論。(4)對正弦波振蕩器的分析第六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六LC諧振回路是LC振蕩器的重要組成部分，正弦波振蕩器則是基于二階RLC回路的自由振蕩現(xiàn)象?？紤]了回路損耗后，回路將產(chǎn)生振幅衰減的阻尼振蕩。4.1反饋振蕩器的原理4.1.1反饋振蕩器的原理與分析(1/5)第七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六振幅衰減由于回路存在損耗,維持等幅振蕩措施：適時地補充維持回路內(nèi)部的能量平衡的交變能量。—反饋振蕩器采用負阻器件，抵消回路存在損耗，如隧道二極管?！撟枵袷幤?.1反饋振蕩器的原理4.1.1反饋振蕩器的原理與分析(2/5)第八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六反饋型正弦波振蕩器達到穩(wěn)定振蕩的基本條件：起振條件：首先，要讓振蕩器發(fā)生自激振蕩。平衡條件：其次，保證振蕩器環(huán)路中的能量補充恰好抵消能量消耗，達到環(huán)路平衡。穩(wěn)定條件：最后，還要保證振蕩器是穩(wěn)定的，如果外加干擾使得振蕩器偏離了環(huán)路平衡狀態(tài)，振蕩器系統(tǒng)應能自動恢復到原來的平衡狀態(tài)。4.1反饋振蕩器的原理4.1.1反饋振蕩器的原理與分析(3/5)第九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六閉環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益電壓反饋系數(shù)反饋系統(tǒng)的環(huán)路增益：4.1反饋振蕩器的原理4.1.1反饋振蕩器的原理與分析(4/5)第十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六在某一頻率上若，將趨于無窮大，表明即使沒有外加信號，也可以維持振蕩輸出。自激振蕩的條件就是環(huán)路增益為1，為振蕩器的平衡條件。形成增幅振蕩形成減幅振蕩4.1反饋振蕩器的原理4.1.1反饋振蕩器的原理與分析(5/5)第十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六振蕩器的平衡條件即為也可以表示為：以上兩式分別稱為振幅平衡條件和相位平衡條件。以單調(diào)諧諧振放大器為例來看K(jω)與F(jω)的意義。若有

，則4.1反饋振蕩器的原理4.1.2平衡條件(1/3)式中,ZL為負載阻抗。Yf(jω)為晶體管的正向轉(zhuǎn)移導納。第十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六與F(jω)反號的反饋系數(shù)F′(jω)這樣，振蕩條件可寫為振幅平衡條件和相位平衡條件分別可寫為4.1反饋振蕩器的原理4.1.2平衡條件(2/3)第十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六平衡狀態(tài)時，電源供給的能量正好抵消整個環(huán)路損耗的能量，平衡時輸出幅度不再變化，因此振幅平衡條件決定了振蕩器輸出振幅大小。由于環(huán)路只有在某一特定頻率上才滿足相位平衡條件，可以認為，相位平衡條件決定了振蕩器輸出信號頻率大小，解φT=0得到的根即為振蕩器的振蕩頻率，一般在回路的諧振頻率附近。4.1反饋振蕩器的原理4.1.2平衡條件(3/3)第十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六起始信號：振蕩器接通電源瞬間產(chǎn)生電流突變；電路內(nèi)存在各種微弱噪聲。特點：很微弱，占據(jù)頻帶很寬。電擾動通過振蕩環(huán)路選頻、放大、反饋而形成振蕩。為了保證輸出信號從無到有，幅度不斷增長，在振蕩建立過程中，反饋電壓VF和原輸入電壓Vi(電擾動)必須同頻同相，并且|VF|>|Vi|。4.1反饋振蕩器的原理4.1.3振蕩器的起振條件(1/3)第十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六反饋振蕩器的起振條件相位條件?==+=L2,1,02)(0nnFKpjjwj振幅條件>1)()(00FKww起振過程中的信號分析：起振初始，放大器工作于小信號狀態(tài)，適當設置晶體管工作點，獲得較高的增益K，可用晶體管小信號等效電路計算增益K。振蕩建立過程中，環(huán)路增益T恒大于1，放大器的輸入Vi不斷增大，放大器從小信號進入大信號工作狀態(tài)。4.1反饋振蕩器的原理4.1.3振蕩器的起振條件(2/3)第十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六穩(wěn)幅措施：起振條件為T=KF>1，輸出信號幅度的不斷增長，而后限制其增長，使其達到平衡，滿足平衡條件T=KF=1。環(huán)路中必須有一非線性器件，其參數(shù)隨信號的增大而變化，達到限幅的目的。晶體管本身的非線性使得放大器的放大倍數(shù)K隨輸入信號的增大而減小。4.1反饋振蕩器的原理4.1.3振蕩器的起振條件(3/3)第十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六振蕩器進入平衡狀態(tài)后，假設受到外界的擾動，將會破壞其原來的平衡狀態(tài)。干擾消失后，振蕩器若能自動恢復到原來的平衡狀態(tài)，則稱之為是穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。否則，是不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。4.1反饋振蕩器的原理4.1.4穩(wěn)定條件(1/2)1)振幅穩(wěn)定條件振蕩器平衡時，環(huán)路增益為1，反饋電壓VF等于放大器輸入電壓Vi。平衡點增益具有負斜率第十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六某個平衡點上，若外界擾動使得振蕩器的輸入幅度增大，環(huán)路增益減小，反饋電壓減??；若外界擾動使得振蕩器的輸入幅度減小，環(huán)路增益增大，反饋電壓增大，為穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，反之為不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。有自偏置效應的振蕩器，振幅穩(wěn)定性更好。自給偏置4.1反饋振蕩器的原理4.1.4穩(wěn)定條件(1/5)第十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六若振蕩幅度加大，放大器增益以及環(huán)路增益自動降低；若振蕩幅度減小，放大器增益增大，保證T=KF=1。如果反饋F不隨輸入變化而變化，則：并非所有的平衡點都是穩(wěn)定的。4.1反饋振蕩器的原理4.1.4穩(wěn)定條件(2/5)2)振幅穩(wěn)定條件的討論第二十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六正弦振蕩的角頻率是相位隨時間的變化率，相位瞬時變化必然引起頻率變化，相位穩(wěn)定條件即是頻率穩(wěn)定條件。在頻率OSC處(平衡點)，經(jīng)過一個循環(huán)，反饋電壓與輸入電壓相位差2(2n)。外界擾動使得振蕩器的頻率上升，經(jīng)過環(huán)路后，反饋電壓的相位應該滯后才能使外界干擾消除；同理，若振蕩器的頻率下降，經(jīng)過環(huán)路后，反饋電壓的相位應該超前，達到相位穩(wěn)定。4.1反饋振蕩器的原理4.1.4穩(wěn)定條件(3/5)3)相位穩(wěn)定條件第二十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六LC并聯(lián)諧振環(huán)路恰好具有負斜率相頻特性，因而以LC并聯(lián)諧振回路作為振蕩器的選頻回路，一定是相位穩(wěn)定的(頻率穩(wěn)定的)。振蕩器相位穩(wěn)定(即頻率穩(wěn)定)，環(huán)路中應含有一負斜率變化的相頻特性，即相位穩(wěn)定是靠φT隨w增加而降低來實現(xiàn)的，從而有：4.1反饋振蕩器的原理4.1.4穩(wěn)定條件(4/5)3)相位穩(wěn)定條件的討論第二十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六

w

j

1Q

2Q

0w

L由圖可知，當諧振回路的Q值越高，越接近于諧振回路的諧振頻率，振蕩器的頻率穩(wěn)定度也就越高。4.1反饋振蕩器的原理4.1.4穩(wěn)定條件(5/5)ww12第二十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六變壓器反饋LC振蕩器放大部分選頻部分正反饋部分振蕩頻率放大器在小信號時工作于甲類，以保證起振時有較大的環(huán)路增益。4.1反饋振蕩器的原理4.1.5振蕩電路舉例-電感耦合振蕩器(1/3)第二十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六4.1反饋振蕩器的原理LC+–+–CBE變壓器反饋式振蕩器交流通路N1N2M+–－在回路諧振頻率上構成正反饋，滿足了振蕩的相位條件。－表示瞬時極性起振時放大器工作于甲類，。隨著振蕩幅度的增大，放大器進入非線性工作區(qū)，且由于自給偏置效應進入乙類或丙類非線性工作狀態(tài)，使減小，直至，進入平衡狀態(tài)。4.1.5振蕩電路舉例-電感耦合振蕩器(2/3)第二十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六起始時小信號線性放大大信號工作，丙類直到，進入平衡狀態(tài)。4.1反饋振蕩器的原理4.1.5振蕩電路舉例-互感耦合振蕩器(3/3)第二十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六諧振時回路應呈純電阻性,因而

回路Q值一般很高，回路電流遠大于晶體管的基極電流?b、集電極電流?c以及發(fā)射極電流?e,故有X1、X2應為同性質(zhì)的電抗元件。4.2LC振蕩器4.2.1LC振蕩器的組成原則(1/5)⑴X1與X2的電抗性質(zhì)相同；⑵X3與X1、X2的電抗性質(zhì)相反。第二十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六具體化：與晶體管發(fā)射極相連的兩個電抗是同性質(zhì)的；不與發(fā)射極相連的另一電抗與它們的電抗性質(zhì)相反。對晶體管:射同余異對場效應管:源同余異三端式振蕩器的兩種基本型：(1)電容反饋振蕩器(考必茲(Colpitts)振蕩器);(2)電感反饋振蕩器(哈特萊(Hartley)振蕩器).4.2LC振蕩器4.2.1LC振蕩器的組成原則(2/5)第二十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六如圖所示，X1和X2為容性，X3為感性，滿足三端式振蕩器的組成原則，反饋網(wǎng)絡是由電容元件完成的，稱為電容反饋振蕩器，也稱為考必茲(Colpitts)振蕩器。4.2LC振蕩器4.2.1LC振蕩器的組成原則(3/5)第二十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六

4.2LC振蕩器4.2.1LC振蕩器的組成原則(4/5)如圖所示，X1和X2為感性，X3為容性，滿足三端式振蕩器的組成原則，反饋網(wǎng)絡是由電感元件完成的，稱為電感反饋振蕩器，也稱為哈萊特(Hartley)振蕩器。第三十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六()113322

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X

例4-1：4.2LC振蕩器4.2.1LC振蕩器的組成原則(5/5)第三十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六(a)(b)4.2LC振蕩器4.2.2電容反饋振蕩器(1/6)圖(a)是一電容反饋振蕩器的實際電路，圖(b)是其交流等效電路。第三十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六(1)忽略晶體管內(nèi)部反饋影響(Yre=0);(2)忽略晶體管的輸入、輸出電容，或?qū)⑵浒诨芈冯娙軨1、C2中;(3)忽略晶體管集電極電流ic對輸入信號ub的相移，將Yfe用跨導gm表示。g’L表示除晶體管以外的電路中所有電導折算到CE兩端后的總電導。將gie折算到放大器輸出端，有1.電路的起振分析4.2LC振蕩器4.2.2電容反饋振蕩器(2/6)第三十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六因此，放大器總的負載電導gL為由振蕩器的振幅起振條件，可得4.2LC振蕩器4.2.2電容反饋振蕩器(3/6)第三十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六只要晶體管的跨導滿足上式，振蕩器就可以振蕩。上式右邊第一項表示輸出電導和負載電導對振蕩的影響，F(xiàn)越大越易振蕩；第二項表示輸入電阻對振蕩的影響，gie、F越大越不易振蕩。因此考慮晶體管輸入電阻對回路的加載作用，反饋系數(shù)F并非越大越好。gm、gie、goe一定時，可調(diào)整F、來保證起振。反饋系數(shù)F一般取0.1~0.5。為保證振蕩器有一定的穩(wěn)定振幅，起振時環(huán)路增益一般取3~5。4.2LC振蕩器4.2.2電容反饋振蕩器(4/6)第三十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六2.電路的振蕩頻率考必茲振蕩器的振蕩頻率稍高于回路的振蕩頻率?？紤]晶體管輸入、輸出電阻時，回路有載Q會下降，振蕩頻率會升高。4.2LC振蕩器4.2.2電容反饋振蕩器(5/6)第三十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六考畢茲電路的優(yōu)點：1)振蕩波形好。2)頻率穩(wěn)定度較高，適當加大回路的電容量，就可以減小不穩(wěn)定因素對振蕩頻率的影響。3)電容三端電路的工作頻率可以做得較高，可直接利用振蕩管的輸出、輸入電容作為回路振蕩電容。工作頻率可做到幾十MHz到幾百MHz。缺點：調(diào)整C1或C2改變振蕩頻率時，反饋系數(shù)改變。但只要在L兩端并上一個可變電容器，令C1與C2為固定電容，則調(diào)整頻率時基本上不影響反饋系數(shù)。4.2LC振蕩器4.2.2電容反饋振蕩器(6/6)第三十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六4.2LC振蕩器4.2.3電感反饋振蕩器(1/4)下圖是一電感反饋振蕩器的實際電路和交流等效電路。第三十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六下圖高頻小信號等效電路：同電容反饋振蕩器的分析一樣,振蕩器的振蕩頻率可以用回路的諧振頻率近似表示,即式中，的L為回路的總電感,由上圖有：4.2LC振蕩器4.2.3電感反饋振蕩器(2/4)第三十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六由相位平衡條件分析,振蕩器的振蕩頻率表達式為在計算反饋系數(shù)時不考慮gie的影響，反饋系數(shù)的大小為由起振條件分析，同樣可得起振時的gm應滿足4.2LC振蕩器4.2.3電感反饋振蕩器(3/4)第四十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六哈特萊電路的優(yōu)點：1、L1、L2之間有互感，反饋較強，容易起振；2、只要調(diào)整電容C，即可方便調(diào)節(jié)振蕩頻率；3、而且C的改變基本上不影響電路的反饋系數(shù)。缺點：1、振蕩波形不好，因為反饋電壓是在電感上獲得，而電感對高次諧波呈高阻抗，對高次諧波的反饋較強，使波形失真大；2、電感反饋三端電路的振蕩頻率不能太高，因為頻率太高，L太小且分布參數(shù)的影響太大。4.2LC振蕩器4.2.3電感反饋振蕩器(4/4)第四十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六C3

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，C3

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原理電路交流通路極間電容影響很小，且調(diào)節(jié)反饋系數(shù)時基本不影響頻率。4.2LC振蕩器4.2.4兩種改進型電容反饋振蕩器(1/5)1.克拉潑(Clapp)振蕩器第四十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六接入系數(shù)等效到CE兩端的電阻反饋系數(shù)由以上討論，可知：(1)由于Cce、Cbe的接入系數(shù)減小，晶體管與諧振回路是松耦合；(2)調(diào)整C1、C2的值可以改變反饋系數(shù),但對諧振頻率的影響很??；(3)調(diào)整C3值可以改變系統(tǒng)的諧振頻率,對反饋系數(shù)無影響；(4)C1、C2不能過大，否時可能使振蕩器停振；(5)克拉潑振蕩器主要用于固定頻率或波段范圍較窄的場合。4.2.4兩種改進型電容反饋振蕩器(2/5)4.2LC振蕩器第四十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六2.西勒(Siler)振蕩器*顯然:4.2.4兩種改進型電容反饋振蕩器(3/5)4.2LC振蕩器第四十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六①晶體管的輸出輸入電容影響較小。②C4與

L并聯(lián)的，調(diào)節(jié)C4可調(diào)節(jié)振蕩頻率，對振蕩幅度影響較小。③C3

不能太大也不能太小(振蕩頻率由C4

調(diào)節(jié))，太小了，接入系數(shù)小了，振蕩幅度就小。一般取20pF至200pF。西勒電路的特點：4.2.4兩種改進型電容反饋振蕩器(4/5)4.2LC振蕩器第四十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六幾種三端式振蕩器的比較哈特萊電路考畢茲電路克拉潑電路西勒電路決定頻率元件L=L1+L2,CL,C=C1||C2L,CC3L,CC3+C4波形差好好好共發(fā)反饋系數(shù)L2/L1C1/C2C1/C2C1/C2頻率可調(diào)可以不方便方便，幅度不穩(wěn)方便，幅度穩(wěn)定頻率穩(wěn)定度差差好好最高振蕩頻率十兆百～千兆，頻率提高，穩(wěn)定度下降百兆，頻率提高，幅度下降百～千兆4.2.4兩種改進型電容反饋振蕩器(5/5)4.2LC振蕩器第四十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六振蕩器的頻率穩(wěn)定度是指由外界條件的變化，引起振蕩器的實際工作頻率偏離標稱頻率的程度，是振蕩器的一個很重要的指標。它又指在規(guī)定時間內(nèi)，規(guī)定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內(nèi)，振蕩頻率的相對變化量。頻率穩(wěn)定度分為絕對偏差和相對偏差。設f1為實際工作頻率，f0為標稱頻率，則絕對偏差：相對偏差：4.3振蕩器的頻率穩(wěn)定度4.3.1頻率穩(wěn)定度的意義和表征(1/2)第四十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六頻率穩(wěn)定度可以分為溫度穩(wěn)定度和時間穩(wěn)定度。按照所規(guī)定時間的不同，頻率穩(wěn)定度分為:(1)長期頻率穩(wěn)定度,一天以上乃至幾個月內(nèi)振蕩頻率相對變化量。主要取決于器件老化。(2)短期頻率穩(wěn)定度,一天之內(nèi)振蕩頻率的相對變化量。主要取決于溫度、電源電壓等外界因素變化。(3)秒或毫秒內(nèi)振蕩頻率的相對變化量,由電路內(nèi)部噪聲或突發(fā)性干擾引起。4.3振蕩器的頻率穩(wěn)定度4.3.1頻率穩(wěn)定度的意義和表征(2/2)第四十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六由振蕩器的相位平衡條件，有設回路高Q值,振蕩回路在ω0附近的幅角φL可表示為因此相位平衡條件可以表示為則(令n=0):4.3振蕩器的頻率穩(wěn)定度4.3.2振蕩器的穩(wěn)頻原理(1/3)教材P26，式2-12第四十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六從相位平衡條件看振蕩頻率的變化(b)ω0的變化和的變化(a)相位平衡條件(c)4.3振蕩器的頻率穩(wěn)定度考慮到QL值較高,即Δω1/Δω0≈1,有4.3.2振蕩器的穩(wěn)頻原理(2/3)第五十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六1.回路諧振頻率ω0的影響ω0由構成回路的電感L和電容C決定，要考慮回路的線圈電感、調(diào)諧電容和反饋電路元件，以及并在回路上的其它電抗，如極間電容，后級負載等。設回路電感和電容的總變化量分別為ΔL、ΔC,則由，得：4.3振蕩器的頻率穩(wěn)定度4.3.2振蕩器的穩(wěn)頻原理(3/3)2.和對頻率的影響的絕對值越小，頻率穩(wěn)定度就越高。的值越大，頻率穩(wěn)定度就越高。第五十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六1.提高振蕩回路的標準性振蕩回路的標準性是指回路元件和電容的標準性。溫度是影響的主要因素：溫度的改變，導致電感線圈和電容器極板的幾何尺寸將發(fā)生變化，而且電容器介質(zhì)材料的介電系數(shù)及磁性材料的導磁率也將變化，從而使電感、電容值改變。(1)提高回路標準性的主要措施是選用高穩(wěn)定性和低溫度系數(shù)、低吸水性的電容器與電感器；(2)溫度的補償和隔離。4.3振蕩器的頻率穩(wěn)定度4.3.3提高頻率穩(wěn)定度的措施(1/3)第五十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六

2.減少晶體管的影響：電路時應盡可能減少晶體管和回路之間的耦合。應選擇fT較高的晶體管，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，電路易于起振；且fT越高，晶體管內(nèi)部相移越小。

3.提高回路的品質(zhì)因數(shù)：要使相位穩(wěn)定，回路的相頻特性應具有負的斜率，斜率越大，相位越穩(wěn)定。根據(jù)LC回路的特性，回路的Q值越大，回路的相頻特性斜率就越大，即回路的Q值越大，相位越穩(wěn)定。從相位與頻率的關系可得，此時的頻率也越穩(wěn)定。4.3振蕩器的頻率穩(wěn)定度4.3.3提高頻率穩(wěn)定度的措施(2/3)第五十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六4.減少電源、負載等的影響電源電壓的波動，會使晶體管的工作點、電流發(fā)生變化，從而改變晶體管的參數(shù)，降低頻率穩(wěn)定度。為了減小其影響，振蕩器電源應采取必要的穩(wěn)壓措施。負載電阻并聯(lián)在回路的兩端，這會降低回路的品質(zhì)因數(shù)，從而使振蕩器的頻率穩(wěn)定度下降。4.3振蕩器的頻率穩(wěn)定度4.3.3提高頻率穩(wěn)定度的措施(3/3)第五十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六§4.4

LC振蕩器的設計方法

1．振蕩器電路選擇

LC振蕩器一般工作在幾百千赫茲至幾百兆赫茲范圍。振蕩器線路主要根據(jù)工作的頻率范圍及波段寬度來選擇。在短波范圍,電感反饋振蕩器、電容反饋振蕩器都可以采用。在中、短波收音機中,為簡化電路常用變壓器反饋振蕩器做本地振蕩器。4.4LC振蕩器的設計考慮2．晶體管選擇從穩(wěn)頻的角度出發(fā),應選擇fT較高的晶體管,這樣晶體管內(nèi)部相移較小。通常選擇fT>(3～10)f1max。同時希望電流放大系數(shù)β大些,這既容易振蕩,也便于減小晶體管和回路之間的耦合。第五十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六§4.4

LC振蕩器的設計方法

3．直流饋電線路的選擇為保證振蕩器起振的振幅條件,起始工作點應設置在線性放大區(qū);從穩(wěn)頻出發(fā),穩(wěn)定狀態(tài)應在截止區(qū),而不應在飽和區(qū),否則回路的有載品質(zhì)因數(shù)QL將降低。所以,通常應將晶體管的靜態(tài)偏置點設置在小電流區(qū),電路應采用自偏壓。4．振蕩回路元件選擇從穩(wěn)頻出發(fā),振蕩回路中電容C應盡可能大,但C過大,不利于波段工作;電感L也應盡可能大,但L大后,體積大,分布電容大,L過小,回路的品質(zhì)因數(shù)過小,因此應合理地選擇回路的C、L。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。第五十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六§4.5石英晶體振蕩器

4.5晶體振蕩器

利用石英晶體的壓電效應和反壓電效應對正弦波振蕩器進行控制的振蕩器稱為晶體振蕩器。晶體振蕩器也是反饋振蕩器，決定頻率的元件是晶體而不是LC諧振回路。

晶體振蕩器突出的優(yōu)點是可以產(chǎn)生頻率穩(wěn)定度和準確度很高的正弦波。晶體振蕩器可以比較容易地實現(xiàn)10-4～10-6的頻率穩(wěn)定度。對晶體施加恒溫控制，還可提高到10-7～10-8數(shù)量級。目前晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度的極限是10-12～10-13第五十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六§4.5石英晶體振蕩器

下圖是一種典型的晶體振蕩器電路,當振蕩器的振蕩頻率在晶體的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率之間時晶體呈感性,該電路滿足三端式振蕩器的組成原則,