高頻電路李第4章1

1、v高頻正弦波振蕩器在通信系統(tǒng)中起何作用？高頻正弦波振蕩器在通信系統(tǒng)中起何作用？本章導(dǎo)讀本章導(dǎo)讀v反饋型正弦波振蕩器如何構(gòu)成？它的工作應(yīng)滿足什么條件？反饋型正弦波振蕩器如何構(gòu)成？它的工作應(yīng)滿足什么條件？v如何識(shí)別常用正弦波振蕩器類型并判斷能否正常工作？如何識(shí)別常用正弦波振蕩器類型并判斷能否正常工作？v頻率穩(wěn)定度與哪些因素有關(guān)？如何提高頻率穩(wěn)定度？頻率穩(wěn)定度與哪些因素有關(guān)？如何提高頻率穩(wěn)定度？v為什么晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度很高？它如何構(gòu)成？為什么晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度很高？它如何構(gòu)成？第四章第四章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器v反饋振蕩器必須滿足的起振、平衡和穩(wěn)定三個(gè)條件。反饋振蕩器必須滿足的起振、平

2、衡和穩(wěn)定三個(gè)條件。v三點(diǎn)式振蕩器的組成原則。電容三點(diǎn)式改進(jìn)型電路。三點(diǎn)式振蕩器的組成原則。電容三點(diǎn)式改進(jìn)型電路。v晶體振蕩器的構(gòu)成和特性。晶體振蕩器的構(gòu)成和特性。u正弦波振蕩器正弦波振蕩器振蕩器沒有外加激勵(lì)信號(hào)，而自動(dòng)地將直流電源產(chǎn)生的能振蕩器沒有外加激勵(lì)信號(hào)，而自動(dòng)地將直流電源產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流信號(hào)。振量轉(zhuǎn)化為具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流信號(hào)。振蕩器一般由晶體管等有源器件和具有選頻能力的無源網(wǎng)絡(luò)所組蕩器一般由晶體管等有源器件和具有選頻能力的無源網(wǎng)絡(luò)所組成。成。u放大器放大器輸入為外加激勵(lì)信號(hào)，直流能量轉(zhuǎn)換為按信號(hào)規(guī)律變化的輸入為外加激勵(lì)信號(hào)，直流

3、能量轉(zhuǎn)換為按信號(hào)規(guī)律變化的交流能量的電路。交流能量的電路。4.1 反饋振蕩器的振蕩條件分析反饋振蕩器的振蕩條件分析4.1.1 反饋振蕩器振蕩的基本原理反饋振蕩器振蕩的基本原理反饋振蕩器的原理框圖如圖反饋振蕩器的原理框圖如圖4.1所示。反饋振蕩器是由放大所示。反饋振蕩器是由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)所組成的一個(gè)閉環(huán)環(huán)路，其中反饋網(wǎng)絡(luò)由無源器器和反饋網(wǎng)絡(luò)所組成的一個(gè)閉環(huán)環(huán)路，其中反饋網(wǎng)絡(luò)由無源器件組成。件組成。圖圖4.1 反饋振蕩器的原理框圖反饋振蕩器的原理框圖5圖4-1-1 反饋振蕩器的組成(b)反饋振蕩器（c）反饋振蕩器的基本結(jié)構(gòu)框圖與放大器不一樣，反饋振蕩器沒有外加激勵(lì)信號(hào)，其最初與放大器不一樣，反饋

4、振蕩器沒有外加激勵(lì)信號(hào)，其最初的激勵(lì)是在接通電源時(shí)，電路中存在各種電擾動(dòng)和熱噪聲等，的激勵(lì)是在接通電源時(shí)，電路中存在各種電擾動(dòng)和熱噪聲等，這些小擾動(dòng)的幅度很小，具有很寬的頻譜。為了使放大器的這些小擾動(dòng)的幅度很小，具有很寬的頻譜。為了使放大器的輸出為一個(gè)固定頻率的正弦波，則閉環(huán)環(huán)路必須含有選頻網(wǎng)輸出為一個(gè)固定頻率的正弦波，則閉環(huán)環(huán)路必須含有選頻網(wǎng)絡(luò)，通過選頻網(wǎng)絡(luò)從很寬的頻譜資源中選出需要的工作頻率，絡(luò)，通過選頻網(wǎng)絡(luò)從很寬的頻譜資源中選出需要的工作頻率，而將其余的頻率分量抑制掉，因此反饋振蕩器還必須有選頻而將其余的頻率分量抑制掉，因此反饋振蕩器還必須有選頻網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)反饋振蕩器要正常的工作，必須滿足

5、三個(gè)條件：網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)反饋振蕩器要正常的工作，必須滿足三個(gè)條件：起振條件、平衡條件以及穩(wěn)定條件。起振條件、平衡條件以及穩(wěn)定條件。4.1.2 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在圖在圖4.1所示的電路中，在所示的電路中，在“”處斷開，定義環(huán)路的閉環(huán)增益處斷開，定義環(huán)路的閉環(huán)增益為為fiUTAFU1起振條件起振條件為了使振蕩器的輸出振蕩電壓在接通直流電源后由小增大，為了使振蕩器的輸出振蕩電壓在接通直流電源后由小增大，則要求反饋電壓幅度必須大于輸入信號(hào)幅度，反饋電壓相位必須則要求反饋電壓幅度必須大于輸入信號(hào)幅度，反饋電壓相位必須與放大器輸入相位相同，也就是要求是正反饋，即與放大器輸入

6、相位相同，也就是要求是正反饋，即1T 振幅起振振幅起振條件條件T2n相位起振相位起振條件條件在起振的開始階段，振蕩的幅度還很小，電路尚未進(jìn)入非線性區(qū)，振蕩器在起振的開始階段，振蕩的幅度還很小，電路尚未進(jìn)入非線性區(qū)，振蕩器可以作為線性電路來處理，即可用小信號(hào)電路等效模型分析起振條件。可以作為線性電路來處理，即可用小信號(hào)電路等效模型分析起振條件。2平衡條件平衡條件振蕩幅度的增長(zhǎng)過程不會(huì)一直無止境地進(jìn)行下去，當(dāng)反饋信振蕩幅度的增長(zhǎng)過程不會(huì)一直無止境地進(jìn)行下去，當(dāng)反饋信號(hào)正好等于輸出電壓所需的輸入電壓時(shí)，振蕩幅度不再增大，號(hào)正好等于輸出電壓所需的輸入電壓時(shí)，振蕩幅度不再增大，電路進(jìn)入平衡狀態(tài)。則振蕩的

7、平衡條件為電路進(jìn)入平衡狀態(tài)。則振蕩的平衡條件為1T 振幅平衡振幅平衡條件條件T2n相位平衡相位平衡條件條件綜上所述，反饋振蕩器既要滿足起振條件，又要滿足平衡條件，綜上所述，反饋振蕩器既要滿足起振條件，又要滿足平衡條件，其中起振與平衡的相位條件都是滿足正反饋的要求。而對(duì)于振幅其中起振與平衡的相位條件都是滿足正反饋的要求。而對(duì)于振幅起振與平衡條件，則要求振蕩電路的環(huán)路增益具有隨振蕩器的輸起振與平衡條件，則要求振蕩電路的環(huán)路增益具有隨振蕩器的輸入電壓的增加而下降的特性，如圖入電壓的增加而下降的特性，如圖4.2所示。所示。圖圖4.2 滿足起振與平衡條件的環(huán)路增益特性滿足起振與平衡條件的環(huán)路增益特性起振

8、時(shí)，起振時(shí)，T1，Ui迅速增大，隨著振蕩幅度的增大，迅速增大，隨著振蕩幅度的增大，T下降，下降，Ui的增長(zhǎng)速的增長(zhǎng)速度變緩，直到度變緩，直到T=1，Ui停止增長(zhǎng)，振蕩進(jìn)入平衡狀態(tài)，在相應(yīng)的平衡振幅停止增長(zhǎng)，振蕩進(jìn)入平衡狀態(tài)，在相應(yīng)的平衡振幅UiA上維持等幅振蕩，因此將上維持等幅振蕩，因此將A點(diǎn)稱為振幅平衡點(diǎn)。由于反饋網(wǎng)絡(luò)為線性網(wǎng)點(diǎn)稱為振幅平衡點(diǎn)。由于反饋網(wǎng)絡(luò)為線性網(wǎng)絡(luò)，反饋系數(shù)為常數(shù)，因此只要放大器的放大特性滿足圖絡(luò)，反饋系數(shù)為常數(shù)，因此只要放大器的放大特性滿足圖4.2所示曲線關(guān)系所示曲線關(guān)系就滿足了起振與平衡條件了。由于放大器在小信號(hào)工作時(shí)是線性狀態(tài)，增就滿足了起振與平衡條件了。由于放大器在

9、小信號(hào)工作時(shí)是線性狀態(tài)，增益大；而隨著輸入信號(hào)的增大，放大器工作在截止區(qū)與飽和區(qū)，進(jìn)入非線益大；而隨著輸入信號(hào)的增大，放大器工作在截止區(qū)與飽和區(qū)，進(jìn)入非線性狀態(tài)，此時(shí)的輸出信號(hào)幅度增加有限，即增益將隨輸入信號(hào)的增加而下性狀態(tài)，此時(shí)的輸出信號(hào)幅度增加有限，即增益將隨輸入信號(hào)的增加而下降。因此一般放大器的增益特性曲線均滿足圖降。因此一般放大器的增益特性曲線均滿足圖4.2所示的形狀。所示的形狀。4.1.3 振蕩平衡的穩(wěn)定條件振蕩平衡的穩(wěn)定條件振蕩器在工作時(shí)，不可避免地要受到各種外界因素變化的影響，振蕩器在工作時(shí)，不可避免地要受到各種外界因素變化的影響，如溫度改變、電源電壓波動(dòng)等，這些變化將使放大器的

10、放大倍數(shù)和如溫度改變、電源電壓波動(dòng)等，這些變化將使放大器的放大倍數(shù)和反饋系數(shù)改變，破壞了原來的平衡條件，對(duì)振蕩器的正常工作將產(chǎn)反饋系數(shù)改變，破壞了原來的平衡條件，對(duì)振蕩器的正常工作將產(chǎn)生影響。如果通過放大與反饋的不斷循環(huán)，振蕩器能夠在原平衡點(diǎn)生影響。如果通過放大與反饋的不斷循環(huán)，振蕩器能夠在原平衡點(diǎn)附近建立起新的平衡狀態(tài)，則原平衡點(diǎn)是穩(wěn)定的，否則原平衡點(diǎn)是附近建立起新的平衡狀態(tài)，則原平衡點(diǎn)是穩(wěn)定的，否則原平衡點(diǎn)是不穩(wěn)定的。下面分別對(duì)振幅穩(wěn)定條件與相位穩(wěn)定條件進(jìn)行討論。不穩(wěn)定的。下面分別對(duì)振幅穩(wěn)定條件與相位穩(wěn)定條件進(jìn)行討論。1振幅穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件是指振蕩器的工作狀態(tài)在外界各種干擾

11、的作用下偏離振幅穩(wěn)定條件是指振蕩器的工作狀態(tài)在外界各種干擾的作用下偏離平衡狀態(tài)時(shí)，振蕩器在平衡點(diǎn)必須具有阻止振幅變化的能力。具體地平衡狀態(tài)時(shí)，振蕩器在平衡點(diǎn)必須具有阻止振幅變化的能力。具體地講，在振幅平衡點(diǎn)上，當(dāng)不穩(wěn)定因素使振蕩幅度增大時(shí)，環(huán)路增益的講，在振幅平衡點(diǎn)上，當(dāng)不穩(wěn)定因素使振蕩幅度增大時(shí)，環(huán)路增益的模值應(yīng)減小，使反饋電壓振幅模值應(yīng)減小，使反饋電壓振幅Uf減小，從而阻止減小，從而阻止Ui增大；當(dāng)不穩(wěn)定因增大；當(dāng)不穩(wěn)定因素使振蕩幅度減小時(shí)，環(huán)路增益的模值應(yīng)增大，使反饋電壓振幅素使振蕩幅度減小時(shí)，環(huán)路增益的模值應(yīng)增大，使反饋電壓振幅Uf增增大，從而阻止大，從而阻止Ui減小。因此要求在平衡點(diǎn)

12、附近，環(huán)路增益的模值隨減小。因此要求在平衡點(diǎn)附近，環(huán)路增益的模值隨Ui的變化率為負(fù)值，即振幅穩(wěn)定條件為的變化率為負(fù)值，即振幅穩(wěn)定條件為iiAi0UUTU2021年11月3日星期三123、穩(wěn)定狀態(tài)、穩(wěn)定狀態(tài)1）振幅穩(wěn)定條件：）振幅穩(wěn)定條件： 0 T ui Q QQ IQUIQUIQU1 平衡點(diǎn)附近，振蕩特性具平衡點(diǎn)附近，振蕩特性具有負(fù)的斜率，即：有負(fù)的斜率，即：0IQUUT2021年11月3日星期三13并非所有平衡點(diǎn)都是穩(wěn)定的，分析下圖所示電路：并非所有平衡點(diǎn)都是穩(wěn)定的，分析下圖所示電路： 0 T ui QIQUIQU1 QB點(diǎn)是不平衡點(diǎn)。它將影響振蕩器自由振蕩的產(chǎn)生，即若要使該振點(diǎn)是不平衡點(diǎn)。

13、它將影響振蕩器自由振蕩的產(chǎn)生，即若要使該振蕩器進(jìn)入穩(wěn)定的平衡點(diǎn)，在起振時(shí)給晶體管加一電沖激，并使沖蕩器進(jìn)入穩(wěn)定的平衡點(diǎn)，在起振時(shí)給晶體管加一電沖激，并使沖激電壓大于激電壓大于UIB，這樣自由振蕩就可以產(chǎn)生，這種起振時(shí)需要外加，這樣自由振蕩就可以產(chǎn)生，這種起振時(shí)需要外加沖激的電振蕩稱為沖激的電振蕩稱為“硬激勵(lì)硬激勵(lì)”，與此相對(duì)，那些沖激能自由產(chǎn)生，與此相對(duì)，那些沖激能自由產(chǎn)生振蕩的現(xiàn)象稱為振蕩的現(xiàn)象稱為“軟激勵(lì)軟激勵(lì)”。14(a)(b)V/CEut 振蕩的建立、穩(wěn)定與穩(wěn)幅00V/BEutmA/Ci0tmA/Ci0CEUCICCUV/CEu 0 T ui QIQUIQU1 Q2相位穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定

14、條件相位平衡的穩(wěn)定條件是指相位平衡遭到破壞時(shí)，電路本身能夠建立起相相位平衡的穩(wěn)定條件是指相位平衡遭到破壞時(shí)，電路本身能夠建立起相位平衡的條件。由于正弦信號(hào)的角頻率位平衡的條件。由于正弦信號(hào)的角頻率與相位與相位的關(guān)系為的關(guān)系為ddtdt此相位的變化會(huì)引起角頻率的變化，角頻率的變化也會(huì)引起相位的此相位的變化會(huì)引起角頻率的變化，角頻率的變化也會(huì)引起相位的變化。圖變化。圖4.3所示是滿足相位穩(wěn)定條件的回路的相頻特性。所示是滿足相位穩(wěn)定條件的回路的相頻特性。 圖圖4.3 滿足相位穩(wěn)定條件的回路的相頻特性滿足相位穩(wěn)定條件的回路的相頻特性相位穩(wěn)定相位穩(wěn)定條件條件4.1.4 反饋振蕩器的判斷反饋振蕩器的判斷反

15、饋振蕩器是由放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)，其必須反饋振蕩器是由放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)，其必須滿足起振、平衡和穩(wěn)定三個(gè)條件，判斷一個(gè)電路能否正常工作，滿足起振、平衡和穩(wěn)定三個(gè)條件，判斷一個(gè)電路能否正常工作，應(yīng)分別從振幅與相位兩個(gè)方面予以討論。應(yīng)分別從振幅與相位兩個(gè)方面予以討論。1、振幅條件、振幅條件由于放大器件一般都是滿足圖由于放大器件一般都是滿足圖4.2所示的振幅特性，故平衡與穩(wěn)所示的振幅特性，故平衡與穩(wěn)定的振幅條件都是滿足的，僅需對(duì)起振的振幅條件進(jìn)行討論。定的振幅條件都是滿足的，僅需對(duì)起振的振幅條件進(jìn)行討論。(1) 在起振時(shí)，放大器應(yīng)具有正確的直流偏置，開始時(shí)應(yīng)工作在在起振時(shí)，

16、放大器應(yīng)具有正確的直流偏置，開始時(shí)應(yīng)工作在甲類狀態(tài)。甲類狀態(tài)。(2) 開始起振時(shí)，環(huán)路增益開始起振時(shí)，環(huán)路增益T應(yīng)大于應(yīng)大于1；由于反饋網(wǎng)絡(luò)；由于反饋網(wǎng)絡(luò)F是一個(gè)常是一個(gè)常數(shù)，且小于數(shù)，且小于1，因此要求放大器的增益，因此要求放大器的增益A大于大于1；對(duì)于共射或者；對(duì)于共射或者共基組態(tài)的放大器，負(fù)載設(shè)計(jì)合理，可以滿足這一要求。共基組態(tài)的放大器，負(fù)載設(shè)計(jì)合理，可以滿足這一要求。(1) 對(duì)于放大器的起振與平衡的相位條件，都是要求環(huán)路是正反饋。對(duì)于放大器的起振與平衡的相位條件，都是要求環(huán)路是正反饋。2相位條件相位條件(2) 對(duì)于平衡的穩(wěn)定條件，要求環(huán)路應(yīng)具有負(fù)斜率的相頻特性曲線。對(duì)于平衡的穩(wěn)定條件，

17、要求環(huán)路應(yīng)具有負(fù)斜率的相頻特性曲線。由于工作頻率范圍僅在振蕩頻率點(diǎn)附近，故可認(rèn)為放大器本身的相由于工作頻率范圍僅在振蕩頻率點(diǎn)附近，故可認(rèn)為放大器本身的相頻特性為常數(shù)，且反饋網(wǎng)絡(luò)一般由電感分壓器、電容分壓器組成，其頻特性為常數(shù)，且反饋網(wǎng)絡(luò)一般由電感分壓器、電容分壓器組成，其相頻特性也可視為常數(shù)，因此相位平衡的穩(wěn)定狀態(tài)負(fù)斜率的相頻特性相頻特性也可視為常數(shù)，因此相位平衡的穩(wěn)定狀態(tài)負(fù)斜率的相頻特性就由選頻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。由第就由選頻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。由第1章的知識(shí)可知，對(duì)于章的知識(shí)可知，對(duì)于LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的阻并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性以及抗特性以及LC串聯(lián)諧振回路的導(dǎo)納特性都具有負(fù)斜率的相頻特性，串聯(lián)諧振回路的導(dǎo)納特

18、性都具有負(fù)斜率的相頻特性，而對(duì)于而對(duì)于LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納特性以及并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納特性以及LC串聯(lián)諧振回路的阻抗特性串聯(lián)諧振回路的阻抗特性都具有正斜率的相頻特性。都具有正斜率的相頻特性。18(a)(b)V/CEut 振蕩的建立、穩(wěn)定與穩(wěn)幅00mA/CiV/BEu1Q2Q0V/BEutmA/Ci0tmA/Ci0CEUCICCUV/CEu【例例4.1】 圖圖4.4所示為一所示為一LC振蕩器的實(shí)際電路，圖中反饋網(wǎng)絡(luò)是由電感振蕩器的實(shí)際電路，圖中反饋網(wǎng)絡(luò)是由電感L和和L1之間的互感之間的互感M來實(shí)現(xiàn)，稱之為來實(shí)現(xiàn)，稱之為L(zhǎng)C互感耦合振蕩器，其中電容互感耦合振蕩器，其中電容Cb為耦合為耦合電容，電容

19、電容，電容Ce為高頻旁路電容，都為大電容。畫出交流等效電路，分析該電為高頻旁路電容，都為大電容。畫出交流等效電路，分析該電路滿足正反饋時(shí)其同名端的位置。路滿足正反饋時(shí)其同名端的位置。圖圖4.4 例例4.1圖圖 C UCC M Rb1 Rb2 Cb Ce Re L L1 解：耦合電容和高頻旁路電容在高頻時(shí)作為短路處理；解：耦合電容和高頻旁路電容在高頻時(shí)作為短路處理；LC并聯(lián)回路其接電源的一端作為接地處理；基極偏置電阻交流等并聯(lián)回路其接電源的一端作為接地處理；基極偏置電阻交流等效為，但該電阻與晶體管效為，但該電阻與晶體管be結(jié)電阻相比很大，此處作為斷路處結(jié)電阻相比很大，此處作為斷路處理。理。該該L

20、C互感耦合振互感耦合振蕩器的交流等效電蕩器的交流等效電路如圖路如圖4.4(b)所示，所示，根據(jù)瞬時(shí)極性法，根據(jù)瞬時(shí)極性法，當(dāng)電路滿足正反饋當(dāng)電路滿足正反饋時(shí)，其同名端如圖時(shí)，其同名端如圖4.4(b)所示。所示。例：例：P76 4.1 判斷下圖所示反饋振蕩能否正常工作。判斷下圖所示反饋振蕩能否正常工作。 C Rc1 L Re2 (a) Rc1 V2 Re2 C Re1 Rc2 (b) L V1 4.1.5 頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度1、頻率穩(wěn)定度的定義、頻率穩(wěn)定度的定義盡管振蕩器在滿足平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件下，當(dāng)受到外界不穩(wěn)定因素盡管振蕩器在滿足平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件下，當(dāng)受到外界不穩(wěn)定因素的影響時(shí)能夠自動(dòng)回

21、到平衡狀態(tài)，但振蕩頻率在平衡點(diǎn)附近隨機(jī)變化的影響時(shí)能夠自動(dòng)回到平衡狀態(tài)，但振蕩頻率在平衡點(diǎn)附近隨機(jī)變化卻是不可避免的。頻率穩(wěn)定度就是衡量實(shí)際振蕩頻率偏離于標(biāo)稱振蕩卻是不可避免的。頻率穩(wěn)定度就是衡量實(shí)際振蕩頻率偏離于標(biāo)稱振蕩頻率的一個(gè)程度，是振蕩器的一個(gè)很重要的性能指標(biāo)。頻率的一個(gè)程度，是振蕩器的一個(gè)很重要的性能指標(biāo)。01fff相對(duì)頻率偏差為：相對(duì)頻率偏差為：0010fffff頻率穩(wěn)定度在數(shù)量上通常用頻率偏差來表示。頻率偏差是指振蕩器頻率穩(wěn)定度在數(shù)量上通常用頻率偏差來表示。頻率偏差是指振蕩器的實(shí)際頻率和標(biāo)稱頻率之間的偏差。它可分為絕對(duì)偏差和相對(duì)偏差。的實(shí)際頻率和標(biāo)稱頻率之間的偏差。它可分為絕對(duì)偏

22、差和相對(duì)偏差。設(shè)是標(biāo)稱頻率，是實(shí)際工作頻率，則定義絕對(duì)頻率偏差為：設(shè)是標(biāo)稱頻率，是實(shí)際工作頻率，則定義絕對(duì)頻率偏差為：根據(jù)測(cè)試時(shí)間的的長(zhǎng)短，將頻率穩(wěn)定度分為長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度、根據(jù)測(cè)試時(shí)間的的長(zhǎng)短，將頻率穩(wěn)定度分為長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度、短期頻率穩(wěn)定度以及瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度。短期頻率穩(wěn)定度以及瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度。一般所說的頻率穩(wěn)定度主要是指短期頻率穩(wěn)定度，而且由于引起頻一般所說的頻率穩(wěn)定度主要是指短期頻率穩(wěn)定度，而且由于引起頻率不穩(wěn)的因素很多，一般所指的頻率穩(wěn)定度的大小是指在各種外界條件率不穩(wěn)的因素很多，一般所指的頻率穩(wěn)定度的大小是指在各種外界條件下頻率變化的最大值。下頻率變化的最大值。長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度：一般指一天

23、以上以致幾個(gè)月的時(shí)間間隔內(nèi)長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度：一般指一天以上以致幾個(gè)月的時(shí)間間隔內(nèi)的相對(duì)變化，其主要取決于元器件的老化特性。的相對(duì)變化，其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)，以小時(shí)、分鐘或秒計(jì)的短期頻率穩(wěn)定度：一般指一天以內(nèi)，以小時(shí)、分鐘或秒計(jì)的時(shí)間間隔內(nèi)頻率的相對(duì)變化。其主要取決于電源電壓、環(huán)境溫時(shí)間間隔內(nèi)頻率的相對(duì)變化。其主要取決于電源電壓、環(huán)境溫度的變化等。度的變化等。瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度：一般指秒或毫秒時(shí)間間隔內(nèi)的頻率相對(duì)變瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度：一般指秒或毫秒時(shí)間間隔內(nèi)的頻率相對(duì)變化，這種頻率變化一般都具有隨機(jī)性質(zhì)。其主要取決于元器件的化，這種頻率變化一般都具有隨機(jī)性質(zhì)。其主要

24、取決于元器件的內(nèi)部噪聲，衡量時(shí)常用統(tǒng)計(jì)規(guī)律表示。內(nèi)部噪聲，衡量時(shí)常用統(tǒng)計(jì)規(guī)律表示。2.提高頻率穩(wěn)定度的措施提高頻率穩(wěn)定度的措施振蕩器的頻率穩(wěn)定度是極重要的技術(shù)指標(biāo)。因?yàn)橥ㄐ?、電子測(cè)量?jī)x器等的振蕩器的頻率穩(wěn)定度是極重要的技術(shù)指標(biāo)。因?yàn)橥ㄐ?、電子測(cè)量?jī)x器等的頻率是否穩(wěn)定，取決于這些設(shè)備中的振蕩器的頻率穩(wěn)定度。比如通信系統(tǒng)的頻率是否穩(wěn)定，取決于這些設(shè)備中的振蕩器的頻率穩(wěn)定度。比如通信系統(tǒng)的頻率不穩(wěn)，就可能使所接收的信號(hào)部分甚至完全收不到，另外還有可能干擾頻率不穩(wěn)，就可能使所接收的信號(hào)部分甚至完全收不到，另外還有可能干擾原來正常工作的鄰近頻道的信號(hào)。原來正常工作的鄰近頻道的信號(hào)。1)減小外界因素變化的

25、影響減小外界因素變化的影響采用高穩(wěn)定度直流穩(wěn)壓電源以減少電源電壓的變化；采用恒溫或者溫度補(bǔ)采用高穩(wěn)定度直流穩(wěn)壓電源以減少電源電壓的變化；采用恒溫或者溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ缘窒麥囟鹊淖兓?；采用金屬罩屏蔽的的方式減小外界電磁場(chǎng)的影償?shù)姆椒ㄒ缘窒麥囟鹊淖兓?；采用金屬罩屏蔽的的方式減小外界電磁場(chǎng)的影響；采用密封、抽空等方式以削弱大氣壓力和濕度變化的影響等。響；采用密封、抽空等方式以削弱大氣壓力和濕度變化的影響等。由前述可知，引起頻率不穩(wěn)定的原因是外界各種環(huán)境因素如溫度、濕度、由前述可知，引起頻率不穩(wěn)定的原因是外界各種環(huán)境因素如溫度、濕度、大氣壓力等的變化會(huì)引起回路元件、晶體管輸入輸出阻抗以及負(fù)載的變化，大氣

26、壓力等的變化會(huì)引起回路元件、晶體管輸入輸出阻抗以及負(fù)載的變化，從而對(duì)諧振回路的參數(shù)以及品質(zhì)因數(shù)從而對(duì)諧振回路的參數(shù)以及品質(zhì)因數(shù)Q值產(chǎn)生影響，因此欲提高振蕩頻率的穩(wěn)值產(chǎn)生影響，因此欲提高振蕩頻率的穩(wěn)定度，可以從兩方面入手：定度，可以從兩方面入手：2)提高回路的標(biāo)準(zhǔn)性提高回路的標(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)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，回路的標(biāo)準(zhǔn)性越高，頻率穩(wěn)定度越好。由于振蕩器中諧振回路的總電準(zhǔn)性，回路的標(biāo)準(zhǔn)性越高，頻率穩(wěn)定度越好。由于振蕩器中諧振回路的總電感、總電容包括回路電感、回路電容、晶體管的輸入輸出電感、電容

27、以及負(fù)感、總電容包括回路電感、回路電容、晶體管的輸入輸出電感、電容以及負(fù)載電容等，因此，欲提高諧振回路的標(biāo)準(zhǔn)性可采取以下措施：載電容等，因此，欲提高諧振回路的標(biāo)準(zhǔn)性可采取以下措施：(1)用溫度系數(shù)小或者選用合適的具有不同溫度系數(shù)的電感器和電容用溫度系數(shù)小或者選用合適的具有不同溫度系數(shù)的電感器和電容器；器；(2)注意選擇回路與器件、負(fù)載的接入系數(shù)以削弱器件、負(fù)載不穩(wěn)定注意選擇回路與器件、負(fù)載的接入系數(shù)以削弱器件、負(fù)載不穩(wěn)定因素對(duì)回路的影響；因素對(duì)回路的影響；(3)實(shí)現(xiàn)元器件合理排列，改善安裝工藝、縮短引線，加強(qiáng)引線的機(jī)械實(shí)現(xiàn)元器件合理排列，改善安裝工藝、縮短引線，加強(qiáng)引線的機(jī)械強(qiáng)度；元件與引線安

28、裝牢固，可減小分布電容和分布電感及其變化量。強(qiáng)度；元件與引線安裝牢固，可減小分布電容和分布電感及其變化量。(4)回路的品質(zhì)因數(shù)回路的品質(zhì)因數(shù)Q值越大，則回路的相頻特性曲線在諧振點(diǎn)的變值越大，則回路的相頻特性曲線在諧振點(diǎn)的變化率越大，其相位越穩(wěn)定，從相位與頻率的關(guān)系可得，此時(shí)的穩(wěn)頻化率越大，其相位越穩(wěn)定，從相位與頻率的關(guān)系可得，此時(shí)的穩(wěn)頻效果越好，因此需選擇高效果越好，因此需選擇高Q值的回路元件。值的回路元件。4.2 LC三點(diǎn)式正弦波振蕩器三點(diǎn)式正弦波振蕩器以以LC諧振回路為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋振蕩器稱為諧振回路為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋振蕩器稱為L(zhǎng)C正弦波振蕩器，正弦波振蕩器，常用的電路有互感耦合振蕩器和三點(diǎn)

29、式振蕩器。互感耦合振蕩器是常用的電路有互感耦合振蕩器和三點(diǎn)式振蕩器?；ジ旭詈险袷幤魇且曰ジ旭詈戏绞綄?shí)現(xiàn)正反饋，其振蕩頻率穩(wěn)定度不高，且由于互感以互感耦合方式實(shí)現(xiàn)正反饋，其振蕩頻率穩(wěn)定度不高，且由于互感耦合元件分布電容的存在，限制了其振蕩頻率的提高，只適合于較耦合元件分布電容的存在，限制了其振蕩頻率的提高，只適合于較低頻段。三點(diǎn)式振蕩器是指低頻段。三點(diǎn)式振蕩器是指LC回路的三個(gè)電抗元件與晶體管的三個(gè)回路的三個(gè)電抗元件與晶體管的三個(gè)電極組成的一種振蕩器，使諧振回路既是晶體管的集電極負(fù)載，又電極組成的一種振蕩器，使諧振回路既是晶體管的集電極負(fù)載，又是正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)，其工作頻率可達(dá)到幾百兆赫茲，在實(shí)際

30、中得到是正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)，其工作頻率可達(dá)到幾百兆赫茲，在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。了廣泛的應(yīng)用。4.2.1 三點(diǎn)式振蕩器的電路組成法則三點(diǎn)式振蕩器的電路組成法則三點(diǎn)式電路的基本結(jié)構(gòu)如圖三點(diǎn)式電路的基本結(jié)構(gòu)如圖4.5所示。所示。0cbecebXXX則電路中三個(gè)電抗元件不能同時(shí)為感抗或容抗，必須由兩種則電路中三個(gè)電抗元件不能同時(shí)為感抗或容抗，必須由兩種不同性質(zhì)的電抗元件組成。不同性質(zhì)的電抗元件組成。圖圖4.5 三點(diǎn)式電路結(jié)構(gòu)三點(diǎn)式電路結(jié)構(gòu)要產(chǎn)生振蕩，電路應(yīng)首先滿足相要產(chǎn)生振蕩，電路應(yīng)首先滿足相位平衡條件，即電路構(gòu)成正反饋，位平衡條件，即電路構(gòu)成正反饋，此時(shí)此時(shí)LC回路中三個(gè)電抗元件的性質(zhì)回路中三個(gè)電抗

31、元件的性質(zhì)應(yīng)滿足一定的條件。為了便于分析應(yīng)滿足一定的條件。為了便于分析，這里略去晶體管的電抗效應(yīng)。設(shè)，這里略去晶體管的電抗效應(yīng)。設(shè)LC回路由三個(gè)純電抗元件構(gòu)成，其回路由三個(gè)純電抗元件構(gòu)成，其電抗值分別為電抗值分別為Xbe、Xce和和Xbc，當(dāng)回，當(dāng)回路諧振時(shí)，回路等效阻抗為純電阻路諧振時(shí)，回路等效阻抗為純電阻，則，則當(dāng)回路諧振時(shí)，放大器的輸出電壓當(dāng)回路諧振時(shí)，放大器的輸出電壓 與輸入電壓與輸入電壓 反相，為了滿反相，為了滿足正反饋的條件，則反饋電壓足正反饋的條件，則反饋電壓 需要與輸出電壓需要與輸出電壓 反相，這樣反相，這樣 與與 的相位才能相同，使電路滿足正反饋條件。一般情況下，回路的的相位

32、才能相同，使電路滿足正反饋條件。一般情況下，回路的Q值很高值很高，因此回路的諧振電流，因此回路的諧振電流 遠(yuǎn)大于晶體管的基極、集電極、發(fā)射極電流，這遠(yuǎn)大于晶體管的基極、集電極、發(fā)射極電流，這里忽略晶體管基極、集電極與發(fā)射極電流，則由圖里忽略晶體管基極、集電極與發(fā)射極電流，則由圖4.5有有CUIUFUCUIUCUIbeFIXI jUUceCXI jU要滿足放大器的輸出電壓要滿足放大器的輸出電壓 與輸入電壓與輸入電壓 反相，要求反相，要求Xbe、Xce為同性為同性質(zhì)電抗元件，即同為電感或同為電容，而質(zhì)電抗元件，即同為電感或同為電容，而Xbc則須為異性質(zhì)電抗元件。則須為異性質(zhì)電抗元件。CUIUu 綜上所述，從相位平衡條件判斷三點(diǎn)式振蕩器能否振蕩的原則是：綜上所述，從相位平衡條件判斷三點(diǎn)式振蕩器能否振蕩的原則是：與發(fā)射極相連的為同性質(zhì)電抗元件，不與發(fā)射極相連的為異性質(zhì)電抗與發(fā)射極相連的為同性質(zhì)電抗元件，不與發(fā)射極相連的為異性質(zhì)電抗元件。為了便于記憶，可將上述規(guī)則簡(jiǎn)單的記為元件。為了便于記憶，可將上述規(guī)則簡(jiǎn)單的記為“射同它異射同它異”。2021年11月3日星期三30Ic.VUb.Uc.X2X1X3I.nX1、 X2應(yīng)為同性質(zhì)的電抗元件應(yīng)為同性質(zhì)的電抗元件nX3與與X1、