通信電路ch05_3

1、1 笫笫5 5章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 本章主要內容本章主要內容 5.1、振蕩器、振蕩器 概述概述 5.2、LC 振蕩器的基本工作原理振蕩器的基本工作原理 nLC振蕩器的基本構成振蕩器的基本構成 n振蕩的三大條件振蕩的三大條件 5.3 LC 振蕩器的電路分析振蕩器的電路分析 5.3.1 互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器 5.3.2 三點式振蕩器電路（考畢茲、哈特萊、改進型）三點式振蕩器電路（考畢茲、哈特萊、改進型） 5.4、振蕩器的頻率穩(wěn)定度、振蕩器的頻率穩(wěn)定度 5.4.1頻率穩(wěn)定度的計量頻率穩(wěn)定度的計量 5.4.2導致振蕩頻率不穩(wěn)定的原因導致振蕩頻率不穩(wěn)定的原因 5.4.3主要穩(wěn)頻措施主要

2、穩(wěn)頻措施 5.4.4晶體振蕩器晶體振蕩器 o 石英諧振器的基本特性石英諧振器的基本特性 o 晶體振蕩器電路晶體振蕩器電路 5.5其他振蕩器與特殊振蕩現(xiàn)象其他振蕩器與特殊振蕩現(xiàn)象 2 5.4.1 頻率穩(wěn)定度的計量頻率穩(wěn)定度的計量 對振蕩器頻率性能的要求，通常用對振蕩器頻率性能的要求，通常用頻率準確度頻率準確度和和頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度 來衡量。來衡量。 n 頻率準確度又稱頻率精度頻率準確度又稱頻率精度 o 絕對頻率準確度絕對頻率準確度 f ：它表示振蕩頻率它表示振蕩頻率 f 偏離標稱頻率偏離標稱頻率 的程度。的程度。 0 f o 相對頻率準確度相對頻率準確度：為了合理評價不同標稱頻率振蕩器的頻：為

3、了合理評價不同標稱頻率振蕩器的頻 率偏差，頻率準確度也可用其相對值率偏差，頻率準確度也可用其相對值 來表示。來表示。 0 / ff 0 0 0 f ff f f 0 fff 5.4振蕩器的頻率穩(wěn)定度振蕩器的頻率穩(wěn)定度 3 o 頻率穩(wěn)定度則是指在一定觀測時間內，由于各種因素頻率穩(wěn)定度則是指在一定觀測時間內，由于各種因素 變化，引起振蕩頻率相對于標稱頻率變化的程度。變化，引起振蕩頻率相對于標稱頻率變化的程度。 0 /)(ff t o 由于頻率的變化是隨機的，所以不同的觀測時段，測由于頻率的變化是隨機的，所以不同的觀測時段，測 出的頻率穩(wěn)定度往往是不同的。上式表征頻率穩(wěn)定度出的頻率穩(wěn)定度往往是不同的

4、。上式表征頻率穩(wěn)定度 并不十分合理。目前多用其并不十分合理。目前多用其均方誤差均方誤差來表示頻率穩(wěn)定來表示頻率穩(wěn)定 度度： n i i n f f f f n 1 2 00 1 lim i f f 0 i n in f f nf f 0 1 0 1 lim 頻率穩(wěn)定度的計量頻率穩(wěn)定度的計量-均方誤差來表示均方誤差來表示 4 （1）長期頻率穩(wěn)定度（長穩(wěn)）長期頻率穩(wěn)定度（長穩(wěn)） 觀測時間為觀測時間為一天以上的穩(wěn)定度稱為長期頻率穩(wěn)定度一天以上的穩(wěn)定度稱為長期頻率穩(wěn)定度。一般高精度的頻一般高精度的頻 率基準、時間基準（如天文觀測臺、國家計時臺等）均采用長期頻率率基準、時間基準（如天文觀測臺、國家計時臺

5、等）均采用長期頻率 穩(wěn)定度來計量頻率源的特性。穩(wěn)定度來計量頻率源的特性。 -主要由元件老化、元件參數(shù)的慢變化引起的頻漂。主要由元件老化、元件參數(shù)的慢變化引起的頻漂。 （2）短期頻率穩(wěn)定度（短穩(wěn)）短期頻率穩(wěn)定度（短穩(wěn)） 觀測時間在觀測時間在一天以內一天以內如以小時計量的頻率穩(wěn)定度。如以小時計量的頻率穩(wěn)定度。 大多數(shù)電子設備和儀器均采用短穩(wěn)來衡量。大多數(shù)電子設備和儀器均采用短穩(wěn)來衡量。 （3）瞬時頻率穩(wěn)定度（秒級頻率穩(wěn)定度）瞬時頻率穩(wěn)定度（秒級頻率穩(wěn)定度） 瞬時頻率穩(wěn)定度用于衡量瞬時頻率穩(wěn)定度用于衡量秒或毫秒時間內頻率的隨機變化秒或毫秒時間內頻率的隨機變化。 這些變化均由設備內部噪聲或各種突發(fā)性干

6、擾引起。這些變化均由設備內部噪聲或各種突發(fā)性干擾引起。-頻域：相位噪聲頻域：相位噪聲 o 根據(jù)觀測時間的長短，將頻率穩(wěn)定度分為：根據(jù)觀測時間的長短，將頻率穩(wěn)定度分為： 頻率穩(wěn)定度的分類頻率穩(wěn)定度的分類 5 n i ii n ff fn 1 2 122 2 0 2 )( 2 11 )( lim 0 f i f2 頻率穩(wěn)定度的計量頻率穩(wěn)定度的計量- - 6 LC振蕩器10-3 10-4 普通信號發(fā)生器10-3 10-4 中波廣播臺210-5 短波通信機10-4 10-5 電視發(fā)射臺510-7 標準信號發(fā)生器10-7 10-9 原子鐘（頻率標準）10-11 10-13 舉例：舉例： 頻率穩(wěn)定度的計量

7、（續(xù)頻率穩(wěn)定度的計量（續(xù)4） 7 5.4.2導致振蕩頻率不穩(wěn)定的原因導致振蕩頻率不穩(wěn)定的原因 0 f h 01 f o 能使環(huán)路相位平衡條件得以滿足的頻能使環(huán)路相位平衡條件得以滿足的頻 率即為該振蕩器的振蕩頻率率即為該振蕩器的振蕩頻率 o 它與回路自然振蕩頻率它與回路自然振蕩頻率 、回路有、回路有 效效 Q 值以及環(huán)路附加相移值以及環(huán)路附加相移 的關系的關系 可寫成：可寫成： 01 f 0 f h )( 0 0 1 Qtg ho )2( 1 01 0 0 01 h ntg Qf f f f 0 f 01 f o 當當 h 2 2 0 f 01 f o h f 8 影響振蕩器頻率穩(wěn)定度的三方面因

8、素影響振蕩器頻率穩(wěn)定度的三方面因素 o 諧振回路中心頻率諧振回路中心頻率 不穩(wěn)定不穩(wěn)定 o 回路回路Q值的變化值的變化 o 環(huán)路附加相移環(huán)路附加相移相位相位 的變化的變化 0 f h 9 u影響影響 （或（或 ）的主要因素）的主要因素 0 f 0 n 各種環(huán)境因素如溫度、濕度、各種環(huán)境因素如溫度、濕度、 大氣壓力、振動等因素對回路大氣壓力、振動等因素對回路 電感電感L和電容和電容C的影響的影響。 n 晶體管或其它器件的輸入、輸晶體管或其它器件的輸入、輸 出阻抗的變化。出阻抗的變化。 n 電路元件間分布電容的變化。電路元件間分布電容的變化。 n 負載電抗參數(shù)的變化。負載電抗參數(shù)的變化。 u影響影

9、響 的主要因素的主要因素 0 f 2 2 0 f 01 f o 02 f 10 u影響環(huán)路影響環(huán)路 Q 值的因素值的因素 n 器件輸入、輸出阻抗中的有器件輸入、輸出阻抗中的有 功部分。功部分。 n 負載電阻的變化。負載電阻的變化。 n 回路損耗電阻尤其是電抗元回路損耗電阻尤其是電抗元 件的高頻損耗，回路元器件件的高頻損耗，回路元器件 的高頻響應等。的高頻響應等。 u影響環(huán)路影響環(huán)路 Q Q 值的因素值的因素 11 u影響影響 的因素的因素 h 事實上，還有許多其它原因，通事實上，還有許多其它原因，通 過上述三途徑對振蕩頻率的穩(wěn)定過上述三途徑對振蕩頻率的穩(wěn)定 性起著不良影響。性起著不良影響。 f

10、 2 o 2 0 f 01 f 1h 2h 02 f n 反饋變壓器的非理想電抗因素。反饋變壓器的非理想電抗因素。 n 晶體管的輸入阻抗和輸出阻抗。晶體管的輸入阻抗和輸出阻抗。 n 晶體管的晶體管的 值可為復數(shù)。值可為復數(shù)。 n 環(huán)路內各種噪聲源引起的相差環(huán)路內各種噪聲源引起的相差 抖動等。抖動等。 u影響影響 的因素的因素h 12 1. 提高諧振回路的標準性提高諧振回路的標準性 n 標準性是指在外界因素如溫度、濕度、大氣壓力等變標準性是指在外界因素如溫度、濕度、大氣壓力等變 化時，諧振回路保持其諧振頻率固定不變的能力。標化時，諧振回路保持其諧振頻率固定不變的能力。標 準性越高，回路自然諧振頻

11、率隨環(huán)境條件變化的可能準性越高，回路自然諧振頻率隨環(huán)境條件變化的可能 性就越小。性就越小。 n 提高回路標準性的主要措施是選用高品質因數(shù)、高穩(wěn)提高回路標準性的主要措施是選用高品質因數(shù)、高穩(wěn) 定性和低溫度系數(shù)、低吸水性的電容器與電感器。定性和低溫度系數(shù)、低吸水性的電容器與電感器。 * 等號右邊的負號表示頻率變化的方向與電抗變化的方等號右邊的負號表示頻率變化的方向與電抗變化的方 向剛好相反。如電感量加大，振蕩頻率將降低。向剛好相反。如電感量加大，振蕩頻率將降低。 C C L L 2 1 0 0 5.4.3 主要穩(wěn)頻措施主要穩(wěn)頻措施 13 n 采用采用溫度補償法和溫度隔離法溫度補償法和溫度隔離法 引

12、起電抗元件電感量和電容量變化最明顯的環(huán)境因引起電抗元件電感量和電容量變化最明顯的環(huán)境因 素是溫度的變化。素是溫度的變化。 o 溫度補償法：溫度補償法：用具有負溫度系數(shù)的瓷介電容器，接入由用具有負溫度系數(shù)的瓷介電容器，接入由 普通的具有正溫度系數(shù)的電感和電容組成的諧振回路。普通的具有正溫度系數(shù)的電感和電容組成的諧振回路。 o溫度隔離法：溫度隔離法：將關鍵電抗元件置于特制的恒溫槽內，使將關鍵電抗元件置于特制的恒溫槽內，使 槽內的溫度基本上不隨外界環(huán)境溫度的變化。槽內的溫度基本上不隨外界環(huán)境溫度的變化。 n 利用石英諧振器利用石英諧振器等固體諧振系統(tǒng)代替由電感、電容構成等固體諧振系統(tǒng)代替由電感、電容

13、構成 的電磁諧振系統(tǒng)，它是高穩(wěn)頻率源的一個重要形式。的電磁諧振系統(tǒng)，它是高穩(wěn)頻率源的一個重要形式。 這種諧振系統(tǒng)構成的振蕩器，不但頻率穩(wěn)定性、頻率準確這種諧振系統(tǒng)構成的振蕩器，不但頻率穩(wěn)定性、頻率準確 度高，而且體積、耗電均很小，在許多領域已被廣泛地采用度高，而且體積、耗電均很小，在許多領域已被廣泛地采用 主要穩(wěn)頻措施（續(xù)主要穩(wěn)頻措施（續(xù)1 1） 14 2. 削弱不穩(wěn)定因素對諧振特性的影響削弱不穩(wěn)定因素對諧振特性的影響 n晶體管的參數(shù)穩(wěn)定晶體管的參數(shù)穩(wěn)定：晶體管的參數(shù)（輸入輸出阻抗等）受工：晶體管的參數(shù)（輸入輸出阻抗等）受工 作點的影響較大，因此注意作點的影響較大，因此注意選擇工作點穩(wěn)定電路與

14、良好的穩(wěn)選擇工作點穩(wěn)定電路與良好的穩(wěn) 壓電路。壓電路。 n選擇回路與器件間的接入系數(shù)選擇回路與器件間的接入系數(shù)：晶體管的輸入輸出阻抗、各種：晶體管的輸入輸出阻抗、各種 分布電容和引線電感都是影響回路標準性的重要因素。分布電容和引線電感都是影響回路標準性的重要因素。 選擇回路與器件間的接入系數(shù)，盡可能減小不穩(wěn)定的分布電容選擇回路與器件間的接入系數(shù)，盡可能減小不穩(wěn)定的分布電容 和引線電感的影響，對于提高頻率穩(wěn)定性是十分重要的。和引線電感的影響，對于提高頻率穩(wěn)定性是十分重要的。 n減小負載對振蕩器的影響減小負載對振蕩器的影響: o振蕩器后面振蕩器后面接緩沖級接緩沖級，例如高輸入阻抗的跟隨器。，例如高

15、輸入阻抗的跟隨器。 o負載與振蕩器負載與振蕩器輸出直接連接時，可輸出直接連接時，可采用部分接入采用部分接入，如，如采用變采用變 比較大的降壓變壓器，或分壓比很小的電容分壓網(wǎng)絡，或通比較大的降壓變壓器，或分壓比很小的電容分壓網(wǎng)絡，或通 過小電容與其它負載相聯(lián)接。過小電容與其它負載相聯(lián)接。 主要穩(wěn)頻措施（續(xù)主要穩(wěn)頻措施（續(xù)3 3） 15 n 采用改進型的電路采用改進型的電路（克拉潑和西勒電路）（克拉潑和西勒電路） 減小振蕩管自身的輸入、輸出阻抗對回路性能即振蕩頻減小振蕩管自身的輸入、輸出阻抗對回路性能即振蕩頻 率的影響。特別是在三點式振蕩電路中，器件三個端口率的影響。特別是在三點式振蕩電路中，器件

16、三個端口 的等效阻抗的等效阻抗 、 、 直接與回路三個電抗元件直接與回路三個電抗元件 相連接，由于器件端口等效阻抗的穩(wěn)定性很差，且隨工相連接，由于器件端口等效阻抗的穩(wěn)定性很差，且隨工 作狀態(tài)改變而改變，其頻率穩(wěn)定度的提高受到嚴重的影作狀態(tài)改變而改變，其頻率穩(wěn)定度的提高受到嚴重的影 響。響。 ce Z be Z cb Z n 諧振回路的選擇諧振回路的選擇：選擇高品質因數(shù)的諧振回路（石英：選擇高品質因數(shù)的諧振回路（石英 諧振器）。諧振器）。 主要穩(wěn)頻措施（續(xù)主要穩(wěn)頻措施（續(xù)3） 16 o 利用石英晶體的壓電效應和反壓電效應對正弦波振蕩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

17、器稱為晶體振蕩器。器進行控制的振蕩器稱為晶體振蕩器。 o 壓電效應和反壓電效應：壓電效應和反壓電效應： 按某種方式將石英晶體切割成一定厚度的薄片（晶按某種方式將石英晶體切割成一定厚度的薄片（晶 片），對晶片施加機械力（壓力、拉力、扭力等）時，片），對晶片施加機械力（壓力、拉力、扭力等）時， 在其兩面會產生正負電荷的集聚正壓電效應；反在其兩面會產生正負電荷的集聚正壓電效應；反 之，在石英晶片兩面加電場時，石英晶片會產生形變之，在石英晶片兩面加電場時，石英晶片會產生形變 反壓電效應。反壓電效應。 n 晶體振蕩器也是反饋振蕩器，決定頻率的元件是晶體振蕩器也是反饋振蕩器，決定頻率的元件是 晶體而不是晶

18、體而不是LC諧振回路諧振回路 5.4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器 17 o 晶體振蕩器一般的頻率穩(wěn)定度晶體振蕩器一般的頻率穩(wěn)定度 o 對晶體加恒溫控制，可提高到對晶體加恒溫控制，可提高到 數(shù)量級數(shù)量級 o 目前晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度的極限是目前晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度的極限是 46 1010 78 1010 1213 1010 o 晶體振蕩器可以產生頻率穩(wěn)定度和準確度很高的正晶體振蕩器可以產生頻率穩(wěn)定度和準確度很高的正 弦波的原因：石英晶體具有極高的弦波的原因：石英晶體具有極高的Q值，其物理性值，其物理性 能和化學性能十分穩(wěn)定，對周圍環(huán)境條件（如溫度、能和化學性能十分穩(wěn)定，對周圍環(huán)境條件（如溫度、 濕

19、度、大氣壓力）的變化不敏感。濕度、大氣壓力）的變化不敏感。 晶體振蕩器是最常見的具有高穩(wěn)高準頻率的晶體振蕩器是最常見的具有高穩(wěn)高準頻率的 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 晶體振蕩器具有高穩(wěn)高準頻率晶體振蕩器具有高穩(wěn)高準頻率 18 o 在石英晶片兩端上加交變的電壓，由于正反壓電效在石英晶片兩端上加交變的電壓，由于正反壓電效 應的作用，在線路中會出現(xiàn)交變電流，并且電信號應的作用，在線路中會出現(xiàn)交變電流，并且電信號 的頻率和晶體的固有振動頻率一致（共振）時，產的頻率和晶體的固有振動頻率一致（共振）時，產 生出的電流最大。石英晶體的諧振特性。生出的電流最大。石英晶體的諧振特性。 o 將石英片兩側形成兩電

20、極，電極焊出兩引線固定在將石英片兩側形成兩電極，電極焊出兩引線固定在 支架上，再加合適的封裝即構成支架上，再加合適的封裝即構成石英諧振器石英諧振器。 o 將石英諧振器接到振蕩器的閉合環(huán)路中，利用它的將石英諧振器接到振蕩器的閉合環(huán)路中，利用它的 固有振動頻率，就能有效地控制和穩(wěn)定振蕩頻率。固有振動頻率，就能有效地控制和穩(wěn)定振蕩頻率。 石英晶體對振蕩頻率的控制石英晶體對振蕩頻率的控制 19 o 晶體振動具有多諧性，除了基頻振動外，晶體振動具有多諧性，除了基頻振動外，還有奇次諧還有奇次諧 波的泛音波的泛音振動。振動。 n基頻晶體：利用基頻振動實現(xiàn)對頻率控制的晶體稱為基頻基頻晶體：利用基頻振動實現(xiàn)對頻

21、率控制的晶體稱為基頻 （音）晶體（音）晶體 n泛音晶體泛音晶體: 除基頻外，一般工作在三次和五次泛音振動上。除基頻外，一般工作在三次和五次泛音振動上。 o 石英晶體的固有振蕩頻率和晶片厚度有關系，而振石英晶體的固有振蕩頻率和晶片厚度有關系，而振 蕩頻率的穩(wěn)定性與石英片材料和切割方式有關。蕩頻率的穩(wěn)定性與石英片材料和切割方式有關。振振 蕩頻率越高，晶片就越薄。太薄，易損壞。蕩頻率越高，晶片就越薄。太薄，易損壞。 o 一般基頻晶體工作在一般基頻晶體工作在20MHz20MHz以下，泛音晶體振蕩以下，泛音晶體振蕩 器的工作頻率可達器的工作頻率可達200200MHzMHz。 n傳統(tǒng)切割工藝晶體諧振頻率很

22、難達到傳統(tǒng)切割工藝晶體諧振頻率很難達到3030MHz;MHz; 化學蝕刻化學蝕刻 方法得到薄晶片，使諧振頻率達到方法得到薄晶片，使諧振頻率達到350MHZ350MHZ。 石英晶體的固有振蕩頻率石英晶體的固有振蕩頻率-基頻晶體與泛音晶體基頻晶體與泛音晶體 20 1. 石英諧振器的等效電路石英諧振器的等效電路 晶體晶體 1q L 1q L 1q C 1q C 1q r 1q r 0 C0 C qn L qn C qn r 其中： 等效電感，大體反映石英片的質量；等效電感，大體反映石英片的質量； q L幾十幾十幾百亨幾百亨 等效電容，反映其材料的剛性；等效電容，反映其材料的剛性； q C PF 43

23、 1010 等效電阻，石英片機械形變時材料的能耗；幾百歐；等效電阻，石英片機械形變時材料的能耗；幾百歐； q r 稱為石英諧振器的并聯(lián)電容，它相當于以石英片為稱為石英諧振器的并聯(lián)電容，它相當于以石英片為 介質、以兩電極為極板的平板電容器的電容量和支介質、以兩電極為極板的平板電容器的電容量和支 架電容、引線電容的總和。幾架電容、引線電容的總和。幾幾十幾十 。 0 C pF 返回返回 石英諧振器的基本特性石英諧振器的基本特性 21 2. 石英諧振器的諧振頻率石英諧振器的諧振頻率 如令如令 為不考慮晶體內部損為不考慮晶體內部損 耗（即耗（即 = 0）時石英諧振器）時石英諧振器 的串聯(lián)諧振頻率；的串聯(lián)

24、諧振頻率； 為并聯(lián)為并聯(lián) 諧諧 振頻率，振頻率，Q為石英諧振器的等為石英諧振器的等 效品質因數(shù)；效品質因數(shù)；p為接入系數(shù)為接入系數(shù)(對對 外電路的接入系數(shù)），其數(shù)值外電路的接入系數(shù)），其數(shù)值 分別為：分別為： q q r q qq r L Q 00 C C CC C p q q q qq q CL f 2 1 0 0 2 1 CC CC L f q q q p 上圖上圖返回返回 石英諧振器的基本特性（續(xù)石英諧振器的基本特性（續(xù)1） p 22 晶體等效阻抗圖晶體等效阻抗圖 o 晶體等效阻抗圖及兩種振蕩模式振蕩頻點位晶體等效阻抗圖及兩種振蕩模式振蕩頻點位 置置 晶晶 體體 阻阻 抗抗 幅幅 度度

25、晶晶 體體 阻阻 抗抗 相相 位位 2 2 7 10 2 10 q f p f 等效為短路線（串聯(lián)等效為短路線（串聯(lián) 型）型） 等效為電感（并聯(lián)型）等效為電感（并聯(lián)型） 電感電感 電容電容 電阻電阻 容性容性 感性感性 23 3. 石英諧振器的基本特性石英諧振器的基本特性 n很高的等效品質因數(shù)很高的等效品質因數(shù) Q ： 65 1010 n很小的接入系數(shù)很小的接入系數(shù) P：當外界電抗元件與之相連接時，對石當外界電抗元件與之相連接時，對石 英諧振器的固有諧振特性的影響是十分微弱的。英諧振器的固有諧振特性的影響是十分微弱的。 3 10 n具有兩個諧振頻率具有兩個諧振頻率 和和 . q f p f n

26、 兩個諧振頻率十分接近：兩個諧振頻率十分接近： qqp pffff 2 1 舉例：舉例： 2.5MHz石英諧振器的接入系數(shù)石英諧振器的接入系數(shù) p=4.210-5 故串并聯(lián)諧振頻率絕對頻差為：故串并聯(lián)諧振頻率絕對頻差為： )(5 .52 2 1 12 Hzpffff q n晶體的兩種工作方式晶體的兩種工作方式（1）高高 Q 短路線短路線 ( 振蕩在振蕩在 上）上） q f （2）等效電感）等效電感 L：振蕩在振蕩在 兩個諧振頻率兩個諧振頻率 和和 之間。之間。 q f p f 上圖上圖 石英諧振器的基本特性（續(xù)石英諧振器的基本特性（續(xù)2） 24 晶體振蕩電路晶體振蕩電路（兩種類型，三種形式）（

27、兩種類型，三種形式） （1）晶體代替三點式振蕩器中的電感晶體代替三點式振蕩器中的電感-并聯(lián)型晶體振蕩電路。并聯(lián)型晶體振蕩電路。 晶體在振蕩環(huán)路中起著高晶體在振蕩環(huán)路中起著高 Q 電感器的作用。電感器的作用。 1 C 2 C T J 2 C T J (a) 皮爾斯（pirce）電路(b) 密勒（Miller）電路 （2）晶體串接在反饋支路當串聯(lián)諧振元件用）晶體串接在反饋支路當串聯(lián)諧振元件用串聯(lián)型晶體串聯(lián)型晶體 振蕩電路振蕩電路。晶體起著高。晶體起著高 Q 短路器作用。短路器作用。 泛音晶體振蕩器泛音晶體振蕩器：利用石：利用石 英諧振器的泛音振動特性對英諧振器的泛音振動特性對 頻率實行控制的振蕩器

28、頻率實行控制的振蕩器。 串聯(lián)型（泛音）晶振串聯(lián)型（泛音）晶振 T J 2 C 1 C L 25 26 1. 并聯(lián)型晶體振蕩電路（續(xù)并聯(lián)型晶體振蕩電路（續(xù)1） L C L C q f L q q Lq Lq q q CC C CCC CCC L CL 0 0 0 0 1 )( )( 11 由于由于 ， （ ）1 0 L q CC C XX 2 1 1)1 ( 2 1 1X )(2 1 0 0 L q q CC C 石英晶體參數(shù)具有高度穩(wěn)定性，石英晶體參數(shù)具有高度穩(wěn)定性， 很穩(wěn)定，很穩(wěn)定， 也很穩(wěn)定。也很穩(wěn)定。 q 0 )( 0Lq CCC 由于由于 ，石英諧振器是等效為電感，石英諧振器是等效為電

29、感 L 用。用。 q 0 振蕩回路的振蕩頻率由晶體與負載電容振蕩回路的振蕩頻率由晶體與負載電容 共同確定共同確定，改變，改變 可在可在 之間之間 微調振蕩頻率，但調節(jié)范圍很小。微調振蕩頻率，但調節(jié)范圍很小。 討論：討論： 由于由于 振蕩管與石英諧振器之間耦合很松。振蕩管與石英諧振器之間耦合很松。 p f 00 C C CC C p q q q 27 （2）密勒（密勒（Miller）電路晶體加在管子的電路晶體加在管子的b、e端（電感三點式）端（電感三點式） 石英晶體石英晶體 被晶體管輸入阻抗所并聯(lián)被晶體管輸入阻抗所并聯(lián),降低了降低了有有載品質因載品質因 數(shù)數(shù) Q ，降低了頻率穩(wěn)定度，故密勒電路使

30、用不多降低了頻率穩(wěn)定度，故密勒電路使用不多。 T J n 注意三種頻率：注意三種頻率： o 石英諧振器的石英諧振器的 振蕩頻率：振蕩頻率： qq q CL f 2 1 0 0 2 1 CC CC L f q q q p o 振蕩回路的振蕩頻率振蕩回路的振蕩頻率 （晶體標稱頻率考慮（晶體標稱頻率考慮 ）：）： )(2 1 0 0 L q q CC C o 并聯(lián)型晶體振蕩電路的振蕩頻率并聯(lián)型晶體振蕩電路的振蕩頻率 : 考慮考慮 的影響。的影響。 C h L C 1. 并聯(lián)型晶體振蕩電路（續(xù)并聯(lián)型晶體振蕩電路（續(xù)2） 28 2. 串聯(lián)型晶體振蕩器串聯(lián)型晶體振蕩器晶體起高晶體起高 Q 短路器作用短路器

31、作用 qq q CL f 2 1 OO q CL f 2 1 串聯(lián)諧振，高串聯(lián)諧振，高 Q 短路器作用短路器作用。 Lo與與Co并聯(lián)諧振，并聯(lián)諧振， 去除去除 的不良影響。的不良影響。 O CO L O C q L q r q C C L T J b C e R 2 C 1 C 1b R 2b R CC V C R 3 C 2C C C L O L 1C C e R 2 C 1 C 3 C O L T J 29 n并聯(lián)型泛音晶體振蕩器的振蕩環(huán)路并聯(lián)型泛音晶體振蕩器的振蕩環(huán)路 中必須包含兩個振蕩回路。中必須包含兩個振蕩回路。 n有個回路代替皮爾斯電路有個回路代替皮爾斯電路 作作 泛音選擇電路，使

32、環(huán)路僅在所限泛音選擇電路，使環(huán)路僅在所限 定的泛音振蕩頻率上符合振蕩的定的泛音振蕩頻率上符合振蕩的 相位平衡條件或振幅平衡條件。相位平衡條件或振幅平衡條件。 10 1 1 LC n泛音選擇電路設計在泛音選擇電路設計在 n 次泛音和次泛音和 （n-2） 次泛音之間。次泛音之間。 n若振蕩器的振蕩頻率是若振蕩器的振蕩頻率是5次泛音，次泛音， 則泛音選擇電路設計在則泛音選擇電路設計在 5 次泛音次泛音 和和3 次泛音之間。次泛音之間。 n該回路在晶體頻率上等效電容該回路在晶體頻率上等效電容 1 C T J 2 C 1 C L （5次泛音） X 1次 3次 5次 7次 3. 泛音晶體振蕩器泛音晶體振蕩

33、器 1 0 30 舉例舉例1：習題：習題5-15（晶體等效電感元件）（晶體等效電感元件） 5-15：某廣播發(fā)射機的主振器實際電路如圖所示。試畫出該：某廣播發(fā)射機的主振器實際電路如圖所示。試畫出該 電路的交流等效電路，并分析該電路采用了哪幾種穩(wěn)頻措施，電路的交流等效電路，并分析該電路采用了哪幾種穩(wěn)頻措施， F？ k10 PF2700 V24 k1 52CW 1 C 2 C b R a R F5 PF300PF820 PF1200 穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 輸出輸出 恒溫槽恒溫槽 C 00 1 . 060 T J 31 舉例舉例2：習題：習題5-16 5-16：某通信接收機的本振電路如圖所示。試畫出其交流：某通

34、信接收機的本振電路如圖所示。試畫出其交流 等效電路，并說明是什么形式的電路。晶體起什么作用？等效電路，并說明是什么形式的電路。晶體起什么作用？ 1 C 2 CPF47 CC V 4 C 3 C PF180 PF7 .4 MHz312.9 PF180 5 C PF9 .3 6 C F033. 0 1b R 2b R 4 R 3 R 5 R k4 . 2 k8 . 6 k2 k1 300 22CW T J 32 舉例舉例3： 輸出輸出 10P 36P 12P H55. 045. 0 PC8 .19 T J T J 12P 36P10P 6800P 6800P 30K 2.7K 5.6P H100

35、H55. 045. 0 470 21 1 CC C F （晶體起高（晶體起高 Q 短路器短路器 作用）作用） 33 返回返回 某廣播發(fā)射機的主振器實際電路如圖所示。試畫出該電路的某廣播發(fā)射機的主振器實際電路如圖所示。試畫出該電路的 交流等效電路，并分析該電路采用了哪幾種穩(wěn)頻措施，交流等效電路，并分析該電路采用了哪幾種穩(wěn)頻措施，F(xiàn)？ 舉例舉例1：習題：習題5-15 T J k10 PF2700 V24 k1 52CW 1 C 2 C b R a R F5 PF300PF820 PF1200 穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 輸出輸出 恒溫槽恒溫槽 C 00 1 . 060 1 C 2 C T J 2 1 C C V V F o f 34 返回返回 某通信接收機的本振電路如圖所示。試畫出其交流等效電路，某通信接收機的本振電路如圖所示。試畫出其交流等效電路， 并說明是什么形式的電路，晶體起什么作用？并說明是什么形式的電路，晶體起什么作用？ T J 1 C 2 CPF47 CC V 4 C 3 C PF180 PF7 . 4 MHz312. 9 PF180 5 C PF9 . 3 6 C F03