射频模拟电路_No5_第三章 波形发生与变换电路

1、第三章 波形发生与变换电路电子科技大学 电子工程学院3 主要内容2主要内容：LC振荡器的基本原理工作原理起振条件平衡条件稳定条件LC振荡器电路频率稳定度及改进的电容三端式振荡器石英晶体振荡器3产生其他波形，如锯齿被、脉外波、三角波等的称为脉冲信号发生器。无线电通讯中,需要产生各种波形的“源”。产生正弦波形正弦波振荡器，振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置3-1 振荡器 概述高频电路高功放不需外加激励，自身将直流电能转换为交流电能。53-1-1 LC反馈正弦波振荡器工作原理正弦波振荡器：不需要外加输入信号，只要接上电源就可以输出一定振幅、一定频率的正弦波信号的装置。由于大多

2、数振荡器都是利用LC回路来产生振荡的，因此应首先研究LC回路中如何可以产生振荡，作为研究振荡器工作原理的预备知识。 所谓“谐振”，就能量关系而言，是指：回路中储存的能量是不变的，只是在电感与电容之间相互转换；外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡。LCR自由振荡电路63-1-1 LC反馈正弦波振荡器工作原理如何产生一个振荡？回路电压方程回路的衰减系数 无阻尼振荡角频率 电容中存储的电能和电感中存储的磁能就会交替转换而形成振荡。+V-7初始条件 非振荡型衰减振荡型令振荡频率： R=0无阻尼无阻尼振荡角频率3-1-1 LC反馈正弦波振荡器工作原理回路的衰减系数 回路的无阻尼振荡

3、角频率 增幅振荡 阻尼振荡等幅振荡在电路中引入正反馈就相当于引入了负电阻。振荡频率为： 3-1-1 LC反馈正弦波振荡器工作原理9为获得等幅振荡，就必须设法使LC回路中的电阻等于零。在电路中引入正反馈，即等效于引入一个负电阻。利用有源器件本身的负阻特性，使之抵消量LC回路的正电阻。实际的LC回路本身总是有正电阻的，因此必须人为地引入一个负电阻，将回路本身的正电阻完全抵消，以获得等幅振荡。3-1-1 LC反馈正弦波振荡器工作原理10构成振荡器所必须的条件： 决定振荡频率的储能回路，例如LC或RC回路、石英晶体等； 控制合适补充能量的系统，一般由晶体管及反馈电路构成； 能源，就是直流电源VCC。

4、3-1-1 LC反馈正弦波振荡器工作原理放大器晶体三极管场效应管差分放大器运算放大器选频网络LC并联谐振回路RC选频网络晶体滤波器等反馈网络电容分压电感分压变压器耦合电阻分压振荡器的组成放大器 振荡器1、决定振荡频率的储能回路2、控制合适补充能量的系统3、能源的提供与合适的偏置电路+-+-+正反馈（由同名端保证的）也称为相位条件放大器（ ）也称为振幅条件3-1-2 自激振荡的建立过程及起振条件放大器 振荡器闭环增益： 建立等幅振荡器的条件 （振荡平衡条件）3-1-2 自激振荡的建立过程及起振条件14限幅放大器的放大倍数 反馈网络的反馈系数 反馈放大器的放大倍数3-1-2 振荡器的起振条件：15

5、3-1-2 振荡器的起振条件：反馈电压 的极性与原输入电压 的极性一致反馈的电压 应与原电压 大小相等 满足正反馈的相位条件：由变压器的同名端来保证 幅度条件：由变压器的匝数比来保证16振荡建立的过程是一种从无到有的过程。 反馈的电压 的相位应满足正反馈条件使振荡器输出的幅度越来越大 因此震荡器的起振条件为:相位条件振幅条件3-1-2 振荡器的起振条件：173-1-2 振荡器的起振条件：能否输出变得越来越大无限增长？希望最终可以输出等幅振荡。增幅回归！正反馈！18振荡建立的过程是一种从无到有的过程，震荡幅度越来越大，但是我们不希望它无限的增大下去，我们希望它平衡在一定的幅度上作等幅震荡： 使振

6、荡器输出的幅度平衡因此震荡器的平衡条件为:相位条件振幅条件3-1-3 振荡器的平衡条件：19振幅平衡条件：振幅在平衡状态时，其闭环增益(电压增益或电流增益等于1。也就是说，反馈信号 的振幅与原输入信号 的振幅相等，即相位平衡条件：振荡器在平衡状态时，其闭路总相移为零或 的整数倍。换句话此反馈信号 的相位与原输入信号 的相位相同。3-1-3 振荡器的平衡条件：20振荡器怎样从起振时的增幅振幅（输出幅度越来越大）转变成输出等幅振荡（幅度不再增大）？相位由同名端决定幅度大小由变压器的变比及输出电压 的大小确定一般与工作状态无关，因此,唯一能变的是放大倍数 变小。3-1-3 振荡器的平衡条件：一般不变

7、。213-1-3 振荡器震荡建立过程：3-1-3振荡器的平衡条件振荡器的偏置电路VBVEV b (t)VQ工作状态发生改变，由甲类到丙类！让A由大变小。3-1-4 振荡器的振幅平衡的稳定条件N点 稳定平衡点 在实际设计中，如果静态工作点设计不当，振荡特性可能不是单调下降的。 这种振荡器电路一般不能自行起振，而必须给以一个较大幅度的初始激励，使动态点越过不稳定平衡点M才能起振，这叫硬激励起振，设计电路要力加避免。3-1-4 振荡器的振幅平衡的稳定条件25震荡器平衡的振幅稳定条件：在反馈型振荡器中，放大器的放大倍数随振荡幅度的增强而下降，振幅才能处于稳定平衡状态。3-1-4 振荡器的振幅平衡的稳定

8、条件 3.1.4 振荡器的相位平衡的稳定条件振荡器平衡的相位条件实际上是正反馈条件放大器的相移 放大器本身的相移 (可认为是 引起的相移) 谐振回路的相移 或相位平衡若遭到破坏，产生一个正的相位增量反馈电压 超前原来输入电压 (前一次反馈电压)一个相角相位平衡若遭到破坏，产生一个正的相位增量反馈电压 超前原来输入电压 (前一次反馈电压)一个相角相位超前导致频率升高，相位滞后导致频率降低，振荡器本身的某一机构应有恢复相位平衡的能力什么电路结构具有此种相位特性？ 3.1.4 振荡器的相位平衡的稳定条件谐振回路的相频特性曲线在工作频率附近具有负的斜率，能保证相位平衡的稳定性。 3.1.4 振荡器的相

9、位平衡的稳定条件震荡器相位平衡的稳定条件：29谐振回路的品质因数越高，产生 的频率变化 越小，频率稳定性越高。提高谐振回路的品质因数，有利于提高振荡器的频率稳定度。3-1-4 振荡器相位平衡的稳定条件303-2 反馈型晶体管LC振荡器电路 主要内容：LC振荡器的基本原理LC振荡器电路馈电原则电感三端式振荡电路电容三端式振荡电路LC三端式振荡器相位平衡判别频率稳定度及改进的电容三端式振荡器石英晶体振荡器313-2-1 晶体管振荡器的馈电原则直流通路：保证晶体管具有合适的偏置电压，把直流电压加到各极上去(固定偏置与自给偏置相结合)。交流通路：保证反馈信号移相，从输出端反馈到输入端，输出信号加到负载

10、回路等。交流通路与直流通路各行其路，不允许出现短路及开路情况。32振荡器起振时振幅平衡点固定偏置与自给偏置相结合的组合的偏置电路使得放大器从小信号线性放大器转变为丙类限幅放大器3-2-1 晶体管振荡器的馈电原则3-2-1反馈型晶体管LC振荡器电路换能器件： 晶体管 电子管 场效应管 集成电路反馈耦合元件类型： 变压器耦合型 电感反馈式 电容反馈式LC三端式振荡器3-2-1变压器耦合反馈型晶体管LC振荡器电路3-2-1变压器耦合LC反馈振荡器组合式偏置电路集电极调谐型思考：1、电路的直流馈电？2、交流接地端位置？3、此电路是否为正反馈？共基电路，初次级绕组对地应有相同的同名端才是正反馈！+-+v

11、f-vivo3-2-1变压器耦合LC反馈振荡器发射极调谐型，部分耦合！共基电路，初次级绕组对地应有相同的同名端才是正反馈！思考：1、电路的直流馈电？2、交流接地端位置？3、此电路是否为正反馈？+-+-+-vf+3-2-1变压器耦合LC反馈振荡器基极调谐型，部分耦合！共射电路，初次级绕组对地应有相反的同名端才是正反馈！思考：1、电路的直流馈电？2、交流接地端位置？3、此电路是否为正反馈？+-+-+-vivovf+互感线圈的极性判别1234磁棒初级线圈次级线圈同极性端1234+CLRuiLici反馈信号通过互感线圈引出3-2-1变压器耦合LC反馈振荡器1、电路的组合式偏置2、如何减小反馈系数B?3

12、、用小信号网络参数分析起振条件3-2-1 变压器耦合LC反馈振荡器用小信号网络参数分析起振条件振荡器的振荡频率不仅决定于谐振回路的LC，还与损耗电阻r及晶体管的 h 参有关。2. LC回路的损耗电阻r=0，则振荡器的振荡频率与晶体管参数无关，r越小，回路品质因数越高，晶体管参数的影响越小。 3.2.1 变压器耦合LC反馈振荡器用小信号网络参数分析起振条件起振条件 3. 起振条件与电流放大倍数 hfb 及互感M有关，hfb 越大， M越大，越易起振。 3.2.1 变压器耦合LC反馈振荡器起振条件 优点：改变f时，反馈系数B不变。缺点：1、通过电感反馈，电感上的分布电容，影响最终的输出频率，太大的

13、分布电容会产生自谐振。震荡频率不能过高！2、感性元件反馈，高次谐波产生的压降大，波形差。 三端式LC振荡电路是经常被采用的，其工作频率约在几MHz到几百MHz的范围，频率稳定度也比变压器耦合振荡电路高一些，约为103104量级，采取一些稳频措施后，还可以再提高一点。三端式LC振荡器有多种形式，主要有：电感三端式，又称哈特莱振荡器(Hartley)；电容三端式，又称考毕兹振荡器(Coplitts)；串联型改进电容三端式，又称克拉泼振荡器(Clapp)；并联型改进电容三端式，又称西勒振荡器(Selier)。LC三端式振荡器组成法则(相位平衡条件的判断准则)3-2-2 三端式震荡电路44Hartle

14、y（哈脱莱）振荡电路以LC谐振网络作为集电极负载,电感两端及中间抽头(共三端)分别接到晶体管的集电极、发射极和基极,称为电感三端式振荡电路。3-2-2 电感三端式震荡电路共射电路交流等效电路矢量图3-2-2电感三端式振荡电路此电路的实际电路如何画？哈特莱(Hartley)电路共基电路 3.2.2 电感三端式振荡电路起振条件：振荡频率起振条件回路折合到ce端的谐振电阻 p=L1/(L1+L2)47电感三端式振荡电路易起振，改变振荡频率时，反馈系数B变化很小。振荡输出波形不大好，因为反馈支路是电感，对高次谐波呈现更大的感抗，反馈强。输出波形包含丰富的谐波分量，所以波形不大好。由于反馈支路是电感，振

15、荡频率高时，分布电容的影响使反馈系数B减小,以至不起振。电感三端式振荡电路工作频率不能很高。3-2-2 电感三端式震荡电路48 ， 及 的连接端分别接到晶体管的c，b，e端，因此这种振荡电路称为电容三端振荡电路。 3-2-3 电容三端式震荡电路电容三端式振荡电路49的取值范围：减小增强反馈系数放大倍数减小不能满足增大减小反馈系数放大倍数增大不能满足过大过小经验证明3-2-3 电容三端式震荡电路 3.2.3 电容三端式振荡电路考毕兹(Colpitts)电路高频振荡时使用较多振荡频率 起振条件 3.2.3 电容三端式振荡电路考毕兹(Colpitts)电路高频振荡时使用较多共射电路共基电路振荡频率

16、52输出波形好,因为反馈是通过电容支路实现的，电容对高次谐波呈现的容抗更小，所以由于非线性所产生的高次谐波的反馈减弱。输出波形中谐波分量少，波形更接近正弦波。振荡频率更高，稳定度优于电感三端式利用某一电容的变化来调态振荡频率时，将同时改变反馈系数，从而影响起振条件和工作状态。 3-2-3 电容三端式震荡电路533.2.5 LC三端式振荡器相位平衡条件的判别准则 ce， be之间的电抗性质相同bc之间的电抗性质与之相反bc之间的电抗性质与之相反3-2-4 LC三端式相位平衡条件的判别准则回路谐振时，电抗之和为零。+-vi-+vo-+Vf 在三端式电路中, 回路中与发射极相连接的两个电抗元件必须为

17、同性质, 另外一个电抗元件必须为异性质。这就是三端式电路组成的相位判据, 或称为三端式电路的相位平衡判别准则。以此准则可迅速判断振荡电路组成是否合理，能否起振。也可用于分析复杂电路与寄生振荡现象。3-2-4 LC三端式相位平衡条件的判别准则ce， be之间的电抗性质相同bc之间的电抗性质与之相反553-2-4 LC三端式相位平衡条件的判别准则563-3频率稳定度及改进的电容三端式振荡器主要内容：LC振荡器的基本原理LC振荡器电路频率稳定度及改进的电容三端式振荡器频率稳定度及相噪、功率谱改进的电容三段式振荡器石英晶体振荡器573-3-1 频率稳定定义标称频率 ，实际振荡器的频率 ，频率准确度 ，

18、 频率的相对准确度 时间频率稳定度温度频率稳定度（ ppm ） 长期频率稳定度短期频率稳定度58时间频率稳定度是指在室温下，观察时间内 的变化情况。 观察时间间隔内的最大频率偏移。 3-3-1 频率稳定度定义温度频率稳定度是指当温度每变化l，频率的相对准确度的变化情况。频率准确度的单位一般是“ppm”(一百万分之一)，温度频率稳定度的单位是ppm。 长期频率稳定度是指较长时间间隔内相对频率准确度的变化，这个时间间隔指几个月，几天，几小时，分秒以上。 长期频率不稳定的原因主要是电压、电流变化，电路参数的不稳定，老化等。测量次数 n 第i所测的相对频率准确度 n个测量数据的相对平均值 统计值表征3

19、-3-1 频率稳定度定义短期频率稳定度电路内部噪声主要来源于电阻的热噪声及有源器件内部的哄声。例如，晶体管的内部噪声除了热噪声之外，还有散粒噪声以及闪烁噪声。 指秒或毫秒内的随机频率变化，是频率瞬间的无规则变化。短稳在频域上又称为相位抖动或相位噪声。引起短稳不稳的原因：频率源内部噪声3-3-1 频率稳定度定义短稳在频域上又称为相位抖动或相位噪声。短期频率稳定度理想的输出信号是纯净的正弦信号 均为常数实际上不是理想的，有寄生调幅与调相。相位噪声可以用相位噪声测试仪，例如HP3047测得。3-3-1 频率稳定度定义寄生调幅 寄生调相 一般较小，可以采用限幅的办法消除。 引起短稳指标恶化的主要根源

20、随机相位噪声 3-3-1 频率稳定度定义时域瞬时相位瞬时频率 瞬时频偏 定义短期频率稳定度无法直接测量，测到的只是某一段时间内的平均值。短期频率稳定度的指标在频域用“相位噪声功率谱密度” 表示在处的噪声功率谱密度，单位：rad2/Hz3-3-1 频率稳定度定义短期频率稳定度在频域上称为相位噪声或相位抖动相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值。未经滤波的时钟经LC滤波器滤波的时钟经晶体滤波器滤波的时钟3-3-1 频率稳定度定义653-3-1 实际射频信号频谱图66晶体管的输出电容晶体管的输入电容分别与回路电容并联 受晶体管工作电压电流及温度的影响变化很大直接影响振荡频率3-3-2

21、 改进型电容三端振荡器振荡频率 3-3-2 改进型电容三端振荡器振荡频率 如何减少Ci和Co的影响？增大减弱由于 ， 的变化对振荡频率的影响。但Q下降，A减少，频稳度下降。如何保证Q提高,又使Ci和Co的影响下降？3-3-2 改进型电容三端振荡器如何保证Q提高,又使Ci和Co的影响下降？减弱有源器件与LC谐振回路之间的耦合有利于提高谐振回路的有载品质因数减小Pce？Pce=C2/(C1+C2)Pbe=C1/(C1+C2)上升！若C1增加，C2减小！，PCE下降！如何同时减小Pce和Pbe?3-3-2 改进型电容三端振荡器如何同时减小Pce和Pbe?改进型电容三端振荡电路, clapp振荡电路。

22、 3-3-2 改进型电容三端振荡器clapp振荡电路振荡频率 起振条件 高频端不宜起振！3-3-2 改进型电容三端振荡器72在波段内输出幅度不均匀波段覆盖系数小不易起振clapp振荡电路缺点：3-3-2 改进型电容三端振荡器波段覆盖系数进一步改进：西勒振荡电路西勒振荡电路其一， 改变成固定的小电容其二，L上并联可变电容 振荡频率 起振条件 3-3-2 改进型电容三端振荡器74起振条件 振荡频率 从频率稳定的角度看， 愈小愈好， 的选择原则就是保证起振条件的情况下，尽可能减小 的值。seiler电路改变振荡频率时， 是固定值。seiler电路在频率高端更易起振太小起振条件难满足3-3-2 改进型

23、电容三端振荡器改进型电容三端振荡电路实例交流等效电路？763-4 石英晶体振荡器主要内容：LC振荡器的基本原理LC振荡器电路频率稳定度及改进的电容三端式振荡器石英晶体振荡器引起频率不稳定因素分析石英谐振器特征石英晶体振荡器电路77长期频率不稳定的主要原内是由晶体管参数及回路参数引起的，本质上讲，是由于这些参数引起正向传输导纳的相位角与反馈系数的相位角的变化，使相位平衡条件发生了偏离，在新的偏离下才满足相位平衡条件。谐振回路的品质因数越高，建立新的平衡点所需的 就越小。3-4-1引起频率不稳定因素分析78提高长期频率稳定度，可采取的主要措施有： 减小外界因素的变化，主要是温度的变化，可用恒温槽；

24、 提高谐振回路的有载品质因数，即提高谐振回路的空载品质因数，减小晶体管、负载与谐振回路之间的耦合，采用部分接人，使用小接入系数方法。3-4-1引起频率不稳定因素分析 不同用途对频率稳定度的要求不一样：普通信号发生器：104105精密信号发生器：107109中波广播电台发射机：2105电视发射机：5107超短波小功率移动电台：104 105单边带电台：106石英晶体振荡器LC谐振回路的空载品质因数很难超过300。长期频稳度 。Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。频率稳定问题频率稳定度一般由 来衡量频率偏移量。振荡频率。LC振荡电路 Q 数百石英晶体振荡电路 Q 10000 500000 3.4

25、石英晶体振荡器81石英晶体谐振器的外形石英晶体谐振器的内部结构3-4-2 石英晶体特征2. 基本特性1. 结构：极板间加电场极板间加机械力晶体机械变形晶体产生电场压电效应交变电压机械振动交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大 压电谐振3-4-2 石英晶体特征83正压电效应：在垂直于电抽的两个面上加以交变电压，则石英片沿电轴和机械轴产生弹性交形(伸张与压缩)，产生机械振动，振动大小正比于电场强度。 沿电轴或机械抽施以张力，则在垂直电铀的两面产生异号电荷 ，其大小与引起的形变成正比；施以压力，则电荷改变符号。反压电效应：3-4-2 石英晶体特征8

26、4石英晶体反压电效应可把石英晶体等效成高品质因数的谐振回路，因此，石英晶体振荡器具有很高的频率稳定度。双层恒温晶振，稳定度可达10-9 10-11低精度石英晶振稳定度为10-4数量级中精度品振频率稳定度为10-6数量级单层恒温晶振稳定度为10-7 10-83-4-2 石英晶体特征85石英晶体具有惯性和弹性，存在固有振动频率。当晶片的固有频率与外加信号的频率相等时，晶片产生谐振 机械振动的幅度最大 晶体面上的电荷量最多 外电路中流过的电流最大石英晶体振荡电路特性：3-4-2 石英晶体特征 (1)具有极高的空载品质因数，可达百万数量级。 (2)具有极小的接入系数，有载品质因数也很高。 晶体的选型方

27、法1. 选择合适的外形和尺寸，找到相对应的型号2. 选择需要的频点3. 选择需要的频率偏差范围4. 确认产品的负载容值或电压范围3-4-2 石英晶体特征87石英晶体具有谐振电路的特性，它的反压电效应可用串联谐振回路等效。等效机械振动中的摩擦损耗等效晶体的质量(惯性)等效晶体的弹性模量3-4-3 石英晶体振荡电路等效静电容88一般在几皮法到几十皮法之间很大可达几十万到百万数量级对外负载的接入系数 非常小，晶体与外电路之间的耦合非常弱，因此有载品质因数极高石英谐振器的总阻抗为： 3-4-3 石英晶体振荡电路89石英谐振器串联支路的谐振频率 并联谐振频率 石英晶体接入系数 的数量级约在10-3左右

28、， 很小。3-4-3 石英晶体振荡电路90忽略的 影响 与 之间的等效电感 从接入端看进去的等效电感感性区容性区容性区3-4-3 石英晶体振荡电路石英谐振器的理想电抗曲线石英谐振器串联支路的谐振频率 并联谐振频率 石英谐振器的理想电抗曲线 在 与 之间是感抗，其他区域是容抗 。忽略的 影响 与 之间的等效电感 是从接入端看进去的等效电感L3-4-3 石英晶体振荡电路石英谐振器的理想电抗曲线L石英晶体具有对频率变化的补偿能力！石英谐振器串联支路的谐振频率 并联谐振频率 石英晶体只工作于两种方式：1、等效电感 2、 短路元件3-4-3 石英晶体振荡电路933.5.3 石英晶体振荡器电路 晶体振荡器

29、的电路形式主要分为两类：石英晶体在电路中作为等效电感元件使用并联型晶体振荡器石英晶体作为串联谐振元件使用，工作在串联谐振频率上，称为串联型晶体振荡器 3-4-3 石英晶体振荡电路94石英晶体当做电感使用，与LC反馈振荡器并无差别。 c-b型电路 相当于电容三端振荡电路b-e型电路 相当于电感三端振荡电路3-4-3 石英晶体振荡电路并联型953-4-3 石英晶体振荡电路并联型类似于克拉泼电路晶体振荡器的谐振回路与振荡管之间的耦合非常弱，从而使频率稳定性大为提高。非常小963-4-3 石英晶体振荡电路并联型石英晶体Clapp振荡电路并联型晶体振荡器(晶体作为等效电感元件使用)晶振有一个重要的参数，

30、那就是负载电容值。晶体元件的负载电容是指在电路中跨接在晶体两端的总的外界有效电容。选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。例如一个晶振的负载电容为15p或12.5p ，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。 皮尔斯振荡电路3-4-3 石英晶体振荡电路并联型并联型晶体振荡器电路举例1交流等效电路？3-4-3 石英晶体振荡电路并联型在晶振工作频率 处，此 回路等效为一个电容。可见，这是一个皮尔斯振荡电路，晶体等效为电感，容量为 3 10 的可变电容起微调作用，使振荡器工作在晶振的标称频率上 。 3-4-3 石英晶体振荡电路并联

31、型并联型晶体振荡器电路举例1振荡频率=？并联型晶体振荡器电路举例23-4-3 石英晶体振荡电路并联型并联型晶体振荡器电路举例23-4-3 石英晶体振荡电路并联型密勒晶振电路 密勒振荡电路通常不采用晶体管，采用输入阻抗高的场效应管来提高回路的标准性和频率的稳定性。场效应管密勒振荡电路。3-4-3 石英晶体振荡电路并联型1032串联型石英晶体振荡器 把石英晶体短路，该电路就是电容三端振荡电路。3-4-3 石英晶体振荡电路串联型串联型晶体振荡器（晶体工作在串联谐振频率上）串联型晶体振荡器电路举例1交流等效电路？3-4-3 石英晶体振荡电路串联型交流等效电路振荡频率=？调整时，先短路石英晶体，调整频率

32、比fq略低，再于短路处串入晶体，可振荡在fq。3-4-3 石英晶体振荡电路串联型串联型晶体振荡器电路举例1一个晶体是否只有一个谐振频率？3-4-3 石英晶体振荡电路泛音晶振石英晶体不仅只有基频串联谐振频率，还存在其它与基频成奇数倍的串联谐振频率，我们称之为泛音。奇数倍的关系不是严格的奇数倍，是近似的奇数倍关系 。泛音晶体振荡器用于振荡频率较高的场合。这是因为由于制造工艺的限制，基频太高时晶片的厚度太薄，很容易破损。有时在同等条件下，泛音晶体振荡器的频率稳定度比基频振荡器更好。基音与泛音不能同时存在！3-4-3 石英晶体振荡电路泛音晶振108泛音：石英晶片振动的机械谐波与电信号谐波的差别在于：基

33、音与泛音不能同时存在；基音与泛音大体上成奇数倍的关系电气谐波与基频是整数倍关系，且谐波与基波同时并存如何让振荡器振荡在泛音频率上？ 串联型晶振很易构成泛音振荡，只要在晶体短路情况下，把电容三端式振荡频率调到泛音频率附近，接上晶体即可构成泛音振荡器。 3-4-3 石英晶体振荡电路泛音晶振1093-4-3 石英晶体振荡电路泛音晶振在泛音晶振电路中 ，为了保证振荡器能准确地振荡在所需要的奇次泛音上 ，不但必须有效地抑制掉基频和低次泛音上的寄生振荡 而且必须正确地调节电路的环路增益 ，使其在工作泛音频率上略大于 1 ，满足起振条件 ，而在更高的泛音频率上都小于 1 ，不满 足起振条件。110n: 所需

34、振荡的泛音次数3-4-3 石英晶体振荡电路泛音晶振泛音晶体振荡器如何让振荡器振荡在泛音频率上？ 假设泛音晶振为五次泛音 ，标称频率为MHz ，基频为MHz ，则 回路必须调谐在三次和五次泛音频率之间。这样 ，在MHz 频率上， 回路呈容性 ， 振荡电路满足组成法则。对于基频和三次泛音频率来说 ， 回路呈感性 ， 电路不符合组成法则 ，不能起振。而在七次及其以上泛音频率 ， 回路虽呈现容性 ， 但等效容抗减小 ，从而使电路的电压放大倍数减小 ，环路增益小于 1 ，不满足振幅起振条件。 3-4-3 石英晶体振荡电路泛音晶振3-4-3 石英晶体振荡电路泛音晶振AT切晶体对3.33M呈感性，对10M呈容性！3-4-3 石英晶体振荡电路SC切晶体对10.9M呈感性，对10M呈容性！对3