正弦波振荡器课程课件

1、第四章 正弦波振荡器第一节 概述第二节 反馈型LC振荡原理第三节 反馈型LC振荡器第四节 振荡器的频率稳定原理第五节 高稳定度的LC振荡器第六节 晶体振荡器主要内容缓冲器高频放大器调制器高频功率放大器主振器低频功率放大器前置放大器声电变换器混频中频放大 低频电压放大低频功率放大本机振荡高频小信号放大第一节 概述发射系统框图接收系统框图解调第一节 概述一、振荡电路的功能在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率,一定波形,一定振幅的交变振荡信号输出。二、振荡电路的分类正弦波振荡器非正弦波振荡器反馈型负阻型(100MHz以上)振荡器RC振荡器LC振荡器晶体振荡器按波

2、形分按原理分按元件分负阻振荡器是指直接把一个呈现负阻特性的有源器件与谐振回路相接，以产生等幅振荡。三、主要技术指标 1、振荡频率； 2、频率稳定度； 3、振荡幅度； 4、振荡波形；用途: 发射机中载波振荡器；超外差接收机中的本机振荡器；测量仪器中的时间标准、频率标准等。反馈型振荡器的基本原理振荡的产生 一、并联谐振回路中的自由振荡现象图3.3.1 中，是并联回路的谐振电阻。 在0以前开关S接通, 使。在0时, 开关S很快断开, 接通。3.1.1图3.1.1 并联谐振回路的自由振荡现象（a）RLC并联谐振回路在 的情况下， 以后, 并联回路两端电压的表达式, 即回路在欠阻尼情况下的零输入响应为：

3、 其中振荡角频率 衰减系数 可见, 当谐振电阻较大时, 并联谐振回路两端的电压变化是一个振幅按指数规律衰减的正弦振荡。其振荡波形如图3.1.1(b)所示。3.1.1图3.1.1 （b）阻尼振荡波形 二、产生无阻尼振荡的方法 RLC并联谐振回路中自由振荡衰减（产生阻尼振荡）的原因在于损耗电阻的存在。 若回路无损耗, 即 ，则衰减系数 ， 回路两端电压为 （等幅正弦振荡） 所以产生无阻尼振荡的方法是： 正反馈的方法：利用正反馈不断地适时给回路补充能量，使之刚好与损耗的能量相等，那么就可以获得等幅的正弦振荡了；负阻法：在电路中引入一个具有负阻特性的器件，使之等效电阻刚好与电路的损耗电阻大小相等，相互

4、抵消，以获得一个等幅的正弦振荡。 3.1.1第二节 反馈型LC振荡原理一、组成反馈型LC振荡器是由调谐放大器和正反馈网络构成.调谐放大器正反馈网络条件放大器必须是调谐 放大器,具有选频滤波的功能反馈网络必须是正反馈二、振荡的建立与起振条件实际中的反馈振荡器是由反馈放大器演变而来，如右图。自激振荡建立的物理过程若开关K拨向“1”时，该电路则为调谐放大器，当输入信号为正弦波时，放大器输出负载互感耦合变压器L2上的电压为vf ，调整互感M及同名端以及回路参数，可以使 vi = vf 。 此时，若将开关K快速拨向“2”点，则集电极电路和基极电路都维持开关K接到“1”点时的状态，即始终维持着与vi相同频

5、率的正弦信号。这时，调谐放大器就变为自激振荡器。反馈型振荡器基本工作原理L2+vfvoLC+viK12Rb2ReCe+VCCM+在电源开关闭合的瞬间，电流的跳变在集电极LC振荡电路中激起振荡。选频网络带宽极窄，在回路两端产生正弦波电压vo，并通过互感耦合变压器反馈到基级回路，这就是激励信号。 起始振荡信号十分微弱，但是由于不断地对它进行放大选频反馈再放大等多次循环，于是一个与振荡回路固有频率相同的自激振荡便由小到大地增长起来。 A0F1 (n=0，1，2，n) 物理意义是振荡为增幅振荡物理意义是振荡器闭环相位差为零，即为正反馈。微小的扰动电压经放大 选频 反馈 再放大 再选频 再反馈如此循环,

6、振荡电压就会增长起来,建立了振荡.起振过程:相位起振条件其中，A0为当电源接通时的电压增益。1、起振条件振幅起振条件稳定条件1、振荡建立后，振幅会不会无限增大？“不会” 由于放大器的放大特性，在小信号放大时是线性的，而大信号放大时是非线性的。放大信号的增大会使集电极电流产生失真，谐振回路取出的电压是基波电流 和谐振电阻的积。放大器的电压增益随信号电压增大而减小。直到AF=1时，达到等幅振荡。2、振荡建立后，电路工作于什么状态才达到平衡？ 因为平衡时，AF=1，且为大信号工作状态。这时放大器的电压增益为稳定条件起振时的 ，是小信号放大，通角 = ，故 = 。 即进入平衡状态应满足 AF=1， （

7、n=0,1,2n）因而从 ，可以看出起振条件的大小决定平衡的工作状态。例如，（1） =2时， =0.5， = ，平衡于乙类放大状态；（2） 2时， 0.5， ，平衡于丙类放大状态；（3） 1 2时, 0.5 ，平衡于甲乙类放大状态。3结论：平衡时一定进入非线性工作状态，最终状态由 值决定。Pspice仿真振荡器输出波形三、振荡的平衡与平衡条件1、振荡的平衡条件平衡过程：刚起振时A0F1，增幅振荡，随着反馈回来的输入振幅的不断增大，谐振放大器进入非线性状态。 非线性状态电压增益A随着振幅增大而降低,直到AF=1时,达到平衡.AF=1(n=0，1，2，)物理意义:等幅振荡物理意义:正反馈振荡器刚起

8、振时,工作于甲类, 起振后由甲类逐渐向甲乙类、乙类或丙类过渡。最后工作于什么状态完全由A0F的值来决定。 总结:振幅平衡条件AF=1,可以确定振荡器的振幅，相位平衡条件 可以确定振荡器的频率。起振过程中偏置电压建立的过程 CbRbReCcCL+VCC(vf)VEBvfvs+IBOIEO+ReicoVBVBicoICQebebotICQt自给偏压使工作点下移(b)Q小结1、振荡的平衡条件AF=1(n=0，1，2，)振幅平衡条件相位平衡条件 A0F1 (n=0，1，2，n) 起振的振幅条件起振的相位条件2、振荡的起振条件振幅平衡条件 ：相位平衡条件： （n=0,1,2）2、平衡条件的另一种表示形式

9、 由于电路中有源器件、寄生参量及阻隔元件的影响， ，为了使电路工作在相位平衡状态， ，因此振荡器的频率并不等于回路的谐振频率。回路处于微小失谐状态。为简化问题，通常都近似地认为振荡频率就等于回路的谐振频率 晶体管 反馈网络 LC选频网络uiic1uc1uf稳定平衡:是指因某一外因的变化，振荡的原平衡条件遭到破坏，振荡器能在新的条件下建立新的平衡，当外因去掉后，电路能自动返回原平衡状态。平衡的稳定条件也包含振幅稳定条件和相位稳定条件。四、振荡平衡状态的稳定条件上面所讨论的振荡平衡条件只能说明振荡能在某一状态平衡，但还不能说明这平衡状态是否稳定。平衡状态只是建立振荡的必要条件，但还不是充分条件。已

10、建立的振荡能否维持，还必需看平衡状态是否稳定。两个简单例子来说明稳定平衡与不稳定平衡的概念 四、振荡平衡状态的稳定条件1、振幅平衡的稳定条件假定由于某种因素使振幅增大超过了VomQ，可见这时A即出现AF1的情况，于是振幅就自动衰减而回到VomQ。反之，当某种因素使振幅小于VomQ，这时A ，即出现AF1的情况。于是振幅就自动增强，从而又回到VomQ。因此Q点是稳定平衡点。，1) 振幅平衡的稳定条件四、振荡平衡状态的稳定条件1、振幅平衡的稳定条件振幅平衡的稳定条件:物理意义:A随放大器输出电压的变化为负斜率由于在VomVomB的区间，振荡始终是衰减的，因此，这种振荡器不能自行起振，除非在起振时外

11、加一个大于VomB的冲击信号，使其冲过B点，才有可能激起稳定于Q点的平衡状态。这样的现象，称为硬自激。一般情况下都是使振荡电路工作于软自激状态，通常应当避免硬自激。 这时A=1/F(Vom)的变化曲线不是单调下降的，而是先随Vom的增大而上升，达到最大值后，又随Vom的增大而下降。因此，它与1/F线可能出现两个交点B与Q。这两点都是平衡点。 如果晶体管的静态工作点取得太低，甚至为反向偏置，而且反馈系数F又较小时，可能会出现另一种振荡形式。B点的平衡状态是不稳定的。B点也满足振幅平衡的条件A=1/F，而此点的 ，不能满足稳定条件。Q点 为稳定平衡点. 消除这种情况的方法:调节静态工作点选择适当的

12、反馈系数 形成稳定平衡点的关键在于在平衡点附近，放大倍数随振幅的变化特性具有负的斜率，即02) 相位平衡的稳定条件相位稳定条件指相位平衡条件遭到破坏时，线路本身能重新建立起相位平衡点的条件；若能建立则仍能保持其稳定的振荡。振幅平衡的稳定条件工作于非线性状态的有源器件(晶体管、电子管等)正好具有这一性能，因而它们具有稳定振幅的功能。 必须强调指出：相位稳定条件和频率稳定条件实质上是一回事。因为振荡的角频率就是相位的变化率，所以当振荡器的相位变化时，频率也必然发生变化。如果由于某种原因，相位平衡遭到破坏，产生了一个很小的相位增量+，这就意味着反馈电压超前于原有输入电压一个相角,相位超前就意味着周期

13、缩短,频率不断地提高。反之，如果为负，即滞后于原输入电压,同理将导致频率的不断降低。从以上分析可知，外因引起的相位变化与频率的关系是：相位超前导致频率升高，相位滞后导致频率降低，频率随相位的变化关系可表示为 0 相位稳定条件应为0或为了保持振荡器相位平衡点稳定，振荡器本身应该具有恢复相位平衡的能力。换句话说，就是在振荡频率发生变化的同时，振荡电路中能够产生一个新的相位变化，以抵消由外因引起的变化，因而这二者的符号应该相反，亦即相位稳定条件应为写成偏微分形式，即00由于y和F对于频率变化的敏感性一般远小于Z对频率变化的敏感性，即 因此，0振荡器的相位稳定的条件说明只有谐振回路的相频特性曲线Z=f

14、()在工作频率附近具有负的斜率，才能满足频率稳定条件。 并联谐振回路的相频特性正好具有负的斜率，如图所示。因而LC并联谐振回路不但是决定振荡频率的主要角色，而且是稳定振荡频率的机构。 并联谐振回路的相频特性Z= (Y+F)= YF 若因外界某因素使振荡器相位发生变化，如YF增大到YF，即产生了一个增量YF，从而破坏了原来工作于o2频率的平衡条件。这种不平衡促使频率o2升高。由于频率升高使谐振回路产生负的相角增量Z。当Z=YF时，相位重新满足=0的条件，振荡器在o2的频率上再一次达到平衡。但是新的稳定平衡点o2=o2+o2。毕竟还是偏离原来稳定平衡点一个o2。 纵坐标也表示与Z等值异号的YF相角

15、 2、相位平衡的稳定条件相位平衡条件 ，可得相位平衡的稳定条件:并联回路的相频特性物理意义:平衡点并联谐振回路的相频特性为负斜率.总结:起振条件平衡条件平衡的稳定条件用电路参数表示振荡器的平衡条件：振幅平衡条件相位平衡条件第三节 反馈型LC振荡器反馈型LC振荡器是由调谐放大器和正反馈网络构成.按反馈耦合元件可以分为：依靠电容产生反馈电压构成的振荡器 称为电容三点式振荡器又称考毕兹振荡器。 依靠电感产生反馈电压构成的振荡器，称为电感三点式振荡器，又称哈特莱振荡器。 通过电感线圈L1 与 L2 的互感M实现反馈。互感耦合振荡器电容反馈式振荡器电感反馈式振荡器直流电源有源器件选频网络反馈网络低频三种

16、电路分析组态输入电压电流放大输入电阻输出电阻应用情况共射放大电路与Vo反相有适中较大频带较窄，常作为低频放大单元电路共集放大电路与Vo同相，具电压跟随特性有最大最小常用于电压放大的输入、输出级共基放大电路与Vo同相无小较大在三种组态中其频率特性最好，常用于宽带放大电路一、互感耦合振荡电路通过 与 的互感M实现反馈。放大器为共基调谐放大。正反馈由耦合线圈的同名端决定 。1、电路形式判断相位平衡条件是否满足，通常可以采用瞬时极性法判断是否是正反馈。2、判断振荡的方法+共基调集型共射调基型+-共基调射型+-+ 由于基极和发射极之间的输入阻抗比较低，为了避免过多地影响回路的Q值，故在调基和调发这两个电

17、路中，晶体管与振荡回路作部分耦合。 调基电路振荡频率在较宽的范围改变时，振幅比较平稳。(a) 调基电路 VCC Rb1 Rb2 Cb Ce M C L1 L2 Re L VCCRb1Rb2RoCbCeMCL2L1（c）调发电路调集电路在高频输出方面比其它两种电路稳定，而且幅度较大，谐波成分较小。（b）调集电路LL1v1Rb1Rb2ReCbCeVCCCM3、电路的振荡频率4、互感耦合振荡电路的特点优点：互感耦合振荡电路在调整反馈（改变M）时，基本不影响振荡频率缺点：工作频率不易过高，应用于中短波段二、电容反馈振荡电路1、电路形式晶体管的三个极（c.e.b）分别连接于回路电容的三端，称为电容三点式

18、振荡器，也称为考比 兹振荡器。ceb2、相位平衡条件（正反馈）振荡器的等效电路电压向量图3、起振条件a、振荡要建立必须满足 。由于外部反馈作用远大于内部反馈，忽略 的作用，ceb电路的反馈系数F（忽略各个g的影响）b、起振条件 得即:电压增益其中:c、结论 （1）满足起振条件是选取晶体管的 （2）晶体管一旦选定(参数 一定)可以改变F和 来保证起振。F一般选取0.1-0.5。即适当选择C1和C2的值4、振荡频率的估算其中：考毕兹电路的优点：1）电容反馈三端电路的优点是振荡波形好。2）电路的频率稳定度较高，适当加大回路的电容量，就可 以减小不稳定因素对振荡频率的影响。3）电容三端电路的工作频率可

19、以做得较高，可直接利用振 荡管的输出、输入电容作为回路的振荡电容。它的工作 频率可做到几十MHz到几百MHz的甚高频波段范围。电路的缺点： 调C1或C2来改变振荡频率时，反馈系数也将改变。但只要在L两端并上一个可变电容器，并令C1与C2为固定电容，则在调整频率时，基本上不会影响反馈系数。三、电感反馈振荡电路它是利用并联谐振回路中的电感分压实现正反馈的。由于晶体管的三个极分别连接于回路电感的三端，称为电感三点式振荡器，也称为哈特莱（Hartley）振荡器。1、电路形式2、相位平衡条件（正反馈）振荡的建立必须满足 。反馈系数在不考虑 晶体管参数 的影响时可得：当线圈绕在磁环上时，线圈两部分为紧耦合

20、，则：由 ，忽略 、 的影响，可得3、起振条件4、振荡频率的估算其中：哈特莱电路的优点： 1、L1、L2之间有互感，反馈较强，容易起振；电路的缺点：1、振荡波形不好，因为反馈电压是在电感上获得， 而电感对高次谐波呈高阻抗，因此对高次谐波的 反馈较强，使波形失真大；2、电感反馈三端电路的振荡频率不能做得太高，这 是因为频率太高，分布参数的影响太大（线圈有分部电容使电感上的反馈电压减小，以至于可能停振）。2、振荡频率调节方便，只要调整电容C的大小即可。3、而且C的改变基本上不影响电路的反馈系数。四、电感三点式与电容三点式振荡电路的比较电容三点式电感三点式波形较好较差频率较高较低频率稳定度较好较差起

21、振、调节较难较易三点式振荡电路电容三点式振荡器电感三点式振荡器 电路组成法则 三点式振荡器是指回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而组成的一种振荡器。 三点式振荡器电路用电容耦合或自耦变压器耦合代替互感耦合, 可以克服互感耦合振荡器振荡频率低的缺点, 是一种广泛应用的振荡电路, 其工作频率可达到几百兆赫。 左图是三点式振荡器的原理图。 先分析在满足正反馈相位条件时, 回路中三个电抗元件应具有的性质。cbe 假定回路由纯电抗元件组成, 其电抗值分别为ce, be和bc, 同时不考虑晶体管的电抗效应, 则当回路谐振（0）时, 回路呈纯阻性, 有：ce+bebc=0,因此: 由于 是 在bebc

22、支路分配在Xbe上的电压, 有因为这是一个正反馈反相放大器, 与 同相, 与 反相, 所以 即be与ce必须是同性质电抗, 因而Xbc必须是异性质电抗。 cebebc五、LC三点式振荡器相位平衡条件的判断准则1、Xce与Xbe的电抗性质相同；2、Xcb与Xce、Xbe的电抗性质相反；3、对于振荡频率，满足Xce+Xbe+Xcb=0。这是用来判断三点式振荡器有没有可能振荡的基本原则射同集（基）反与射极相连的元件电抗性质相同，与集电极、基极相连的元件电抗性质相反试分析上述四种情况是否可能振荡?振荡频率f0与回路谐振频率有何关系?例题:图示为三回路振荡器的等效电路，设有以下四种情况：第四节振荡器的频

23、率稳定原理一、频率稳定度的定义 3、频率稳定度的定义: 在一定时间间隔内，振荡器相对频率偏差的最大值，用 表示。频率稳定度在数量上通常用频率偏差来表示。频率偏差是指振荡器的实际工作频率和标称频率之间的偏差。它可分为绝对偏差和相对偏差。设f为实际振荡频率，fc为指定标称频率，则 1、绝对频率偏差：2、相对频率偏差绝对频率准确度相对频率准确度4、三种常用的频率稳定度 长期频率稳定度：一般指一天以上甚至数月的时间间隔内的相对频率 变化的最大值。这种变化通常是由振荡器中元器件老 化而引起 的。短期频率稳定度：一般指一天以内，以小时、分或秒计算的时间间隔内 的频率相对变化。产生这种频率不稳的因素有温度、

24、 电源电压等。瞬时频率稳定度：一般指秒或毫秒时间间隔内的频率相对变化。 引起这类频率不稳定的主要因素是振荡器内部噪 声。二、振荡器频率稳定度的表示式1、 振荡频率 的表示式 振荡器的相位平衡条件 2、频率稳定度的表示式总结：谐振频率 的变化、相角 的变化和有载品质因数 Q的变化都会引起频率稳定度的变化。3、 、 、 对振荡频率影响的定性描述变化 变化Q 变化1、温度变化会引起L、C和晶体管y参数变化。2、湿度变化会引起L、Q变化。3、电源电压变化会引起晶体管参数变化。4、机械振动会引起L的变化。三、引起频率不稳的原因结论：引起振荡器频率不稳定的外部因素是温度、湿度、电源电压波动和机械振动。这些

25、外因变化会引起 、 、 的变化。因此产生频率不稳定。四、提高频率稳定度的措施1、减小外因的变化 温度变化可以采用恒温措施； 湿度变化采用将电感线圈密封或固化； 电源电压变化采用稳压电源； 机械振动采用减震措施； 负载变化采用射随器隔离。2、提高电路参数抗外因变化的能力 选用正温度系数的电感和负温度系数的电容组成谐振回路进行温度补偿。 减小晶体管极间电容不稳定量 、 对回路总电容 的影响，可采用部分接入方式的克拉泼电路、西勒电路和晶体振荡器。 选用高Q的元件。 选用 小的电容三点式振荡电路形式。一、一般电容三点式振荡电路频率稳定性的分析第五节高稳定度的LC振荡器当 、 没变化时，回路总电容 对应

26、振荡频率为:而 、 与晶体管工作状态和外界条件有关。当 变化Co， 变化Ci时，总电容的增量: 结论：一般电容三点式振荡电路 p1 、p2 不可能同时减小，故频率稳定度不可能做得较高。二、克拉泼（Clapp）振荡电路在电感支路串接小电容C3满足C3C1，C3C2 回路总电容为：1、电路特点2、相位平衡条件（正反馈） 为容抗， 为容抗同性质。 可等效为感抗，与 、 反性质。 满足电容三点式振荡器相位平衡条件判断准则，为电容三点式振荡电路。 3、振荡频率因为所以克拉泼（Clapp）振荡器的振荡频率为：4、稳频原理总的电容增量为：其中p1 、p2可以同时减小， 可很小，故频率稳定度比一般电容三点式要

27、高。结论：p1 、p2 的减小受到电路起振条件的限制，频率稳定度不可能很高。克拉泼电路主要用作固定频率振荡器。三、西勒（Siler）振荡电路 2、相位平衡条件（正反馈） 为容抗， 为容抗同性质。 可等效为感抗，与 、 反性质。满足电容三点式振荡器的相位平衡条件判断准则，为电容三点式振荡电路。3、振荡频率1、电路特点：西勒电路是在克拉泼电路基础上，在电感 L 两端并联一个电容 。 电路条件仍是C3C1，C3C2， 与 同数量级回路总电容为：4、总结 这种电路保持了克拉泼电路中晶体管与回路耦合弱的特点，频率稳定度高。 调频时，输出振荡电压幅度基本平稳，可作为变频振荡器 。1、电路特点：西勒电路是在

28、克拉泼电路基础上，在电感 L 两端并联一个电容 。 电路条件仍是C3C1，C3C2， 与 同数量级回路总电容为：第六节晶体振荡电路一、石英晶体介绍1、压电效应石英晶体的特点是具有压电效应。不同型号的晶体具有不同的机械自然谐振频率。当外加电信号频率等于晶体固有的机械谐振频率时，晶体的振动幅度最强，感应的电压也最大，表现出电谐振。晶体-石英谐振器的简称.利用石英晶体的压电效应制成的一种 谐振元件石英晶振的固有频率十分稳定，它的温度系数（温度变化1所引起的固有频率相对变化量）在106以下。石英晶振的振动具有多谐性,有基频振动和奇次谐波泛音振动。前者称为基频晶体，后者称为泛音晶体。晶体厚度与振动频率成

29、反比，工作频率越高，要求晶片越薄。机械强度越差，加工越困难，使用中也易损坏。2.石英晶体的等效电路动态电感 : 很大，几十毫亨到几十亨动态电容 : 很小，一般为 PF量级；动态电阻 :很小，一般为几欧几百欧 静态电容Co ： 很小 ， 约25PF。品质因数 ：很高，达 量级特点：晶体的参数值十分稳定，因此它的等效谐振回路有很高的标准性 具有极高的Q值 CqC0,因此晶体的接入系数很小，外电路对它的影响很小。由以上参数可以看到石英晶振的Q值和特性阻抗都非常高。Q值可达几万到几百万。（2）由于石英晶振的接入系数P= Cq/(C0+ Cq)很小，所以外 接元器件参数对石英晶振的影响很小。因为而Lq较

30、大，Cq与rq很小（1） 由图(b)可以看到，石英晶振可以等效为一个串联谐振回路和一个并联谐振回路。若忽略rq，则晶振两端呈现纯电抗。串联谐振频率 ：并联谐振频率： C0 (b) Cq Lq rq 3、晶体管等效电路有两个谐振频率串联谐振频率并联谐振频率两个频率之差很小：二、石英晶体的阻抗特性1、忽略 时，总阻抗为2、阻抗频率特性 当 和 时， ，晶体等效为电容； 当 时， ， 晶体等效为短路； 当 时， ， 晶体等效为电感； 当 时， ， 晶体为并联谐振。总结：晶体使用的两种模式：时， 晶体 短路线时， 晶体 电感在fq fp感性区间，石英晶振具有陡峭的电抗频率特性，曲线斜率大，利于稳频。若

31、外部因素使谐振频率增大，则根据晶振电抗特性，必然使等效电感L增大，但由于振荡频率与L的平方根成反比，所以又促使谐振频率下降，趋近于原来的值。 石英晶振产品还有一个标称频率fN。fN的值位于fq与fp之间，这是指石英晶振两端并接某一规定负载电容CL时石英晶振的振荡频率。CL的电抗频率曲线如图中虚线所示。负载电容CL的值在生产厂家的产品说明书中有注明.三、晶体振荡电路根据晶体在振荡器中的作用原理可分为两类：并联型晶体振荡器：晶体作为高品质的电感 工作频率：串联型晶体振荡器：晶体作为高选择性的短路元件 工作频率：并联泛音振荡器Miller振荡器Pierce振荡器1、并联型晶体振荡器晶体在电路中等效为

32、高Q电感两种基本类型电路图（a）电容三点式振荡电路 图（b）电感三点式振荡电路皮尔斯振荡器密勒振荡器并联型晶体振荡器（以皮尔斯振荡器为例）晶体等效电路1. 皮尔斯(Pierce)振荡电路皮尔斯(Pierce)振荡电路 振荡回路与晶体管、负载 之间的耦合很弱。(2) 振荡频率几乎由石英晶振的参数决定，而石英 晶振本身的参数具有高度的稳定性。晶体振荡器电路CbReVCCC1C2Rb2Rb1LcCoLqC1C2rqbceCqaLqrqCqaCoCLcb(3) 由于振荡频率f0一般调谐在标称频率fN上，位于晶振的 感性区间，电抗曲线陡峭，稳频性能极好。(4) 由于晶振的Q值和特性阻抗都很高，所以晶振的

33、谐振 电阻也很高，一般可达1010以上。这样即使外电路接 入系数很小，此谐振电阻等效到晶体管输出端的阻抗 仍很大，使晶体管的电压增益能满足振幅起振条件的要求。 A、相位平衡条件由于 容抗， 容抗， 晶体等效为感抗，满足三点式振荡器相位平衡条件的判断准则。电路为正反馈。B、振荡频率令 称为负载电容。由等效电路可得故总结：振荡频率与和负载电容 有关。 振荡频率一定 在 与 之间，晶体等效为电感。 因串、并联频率相差很小，因此振荡器频率稳定度高。石英晶体谐振器的标称频率都是在出厂前,在石英晶体谐振器上并接一定负载电容条件下测定的,实际使用时也必须外加负载电容,并经微调后才能获得标称频率。晶体使用注意

34、事项C、稳频原理由等效电路可知其中 ，和 很小，不稳定电容 、 的影响非常小。关键 很小， 的Q很高。晶体的参量具有高稳定性，晶体回路的标准性很高。振荡回路与晶体管之间的耦合很弱，晶体管极间电容的不稳定性对它的影响很小。晶体具有极其灵敏的电抗补偿能力。总结：由于以上三个因素，晶体振荡器具有很高的频率稳定度2.串联型晶体振荡器串联型晶体振荡电路 串联型晶体振荡器是将石英晶振用于正反馈支路中，利用其串联谐振时等效为短路元件，电路反馈作用最强，满足振幅起振条件，使振荡器在晶振串联谐振频率fq上起振。 这种振荡器与三点式振荡器基本类似，只不过在正反馈支路上增加了一个晶振。 Cb Re VCC Rj C1 C2 L C3 1600p 680 Cj 20k 2.2k Rb1 Rb2 Cp 300p 3.8mh ReC1C2C3L串联型晶体振荡器串联型晶体振荡电路电路特点: 晶体在电路中等效为短路元件 回路谐振在 上,即振荡频率为:稳频原理当 时,晶体在电路中相当于短路元件,满足相位平衡条件当 时,晶体在电路中相当于电感,馈支路中引入一个附加相移 ，使 ，从而将偏离频率调整联谐振频率上。当 时,晶体在电路中相当于电容,馈支路中引入一个附加相移 ，使 ，从而将偏离频率调整联谐振频率上。总结：串联型晶体振荡器的振荡频率及频率稳定度是由晶体的串联谐振频率所决定，而不取决于