波形发生与变换讲稿

3.5石英晶体振荡器3.5.2石英谐振器的特性3.5.3石英晶体振荡器电路射频电子线路第十一讲复习上一讲内容频率不稳定的原因3.2.5LC三端式振荡器相位平衡条件的判别准则3.3.2改进型电容三端式振荡电路3.3.1频率稳定度的定义Clear;clc;c1=10e-9;c2=10e-9;l1=50e-6;R1=1;f0=318.3098861e3;%%%frequency%%%;w0=2*pi*f0;CC=c1*c2/(c1+c2);%%%%Calculatetheimpedanceofthecircuit%%%%p1=c2/(c1+c2);fac=1/(2*pi*sqrt(l1*CC));%%%p1=0.5;Zac=(j*w0*l1+R1)/((j*w0*CC)*(R1+j*w0*l1+1/(j*w0*CC)));Zbc=(R1+j*w0*l1+1/(j*w0*c2))/(1+c1/c2+j*w0*c1*(R1+j*w0*l1));Zbbc=Zac*p1^2;

[ZbcZbbc]f0=3.183098861e+005;fac=3.18309886183791e+005Zbc=1e3*(2.5000000012469-0.0004868381896i)Zbbc=1e3*(2.5000000012469-0.0002368381871i)Zac=1e3*(10.0000000049876-0.0009473527483i)f0=1e5;fac=3.18309886183791e+005;Zbc=0.30774583058733-70.86452318956782iZbbc=0.30774583058733+8.71294835637985iZac=0.01230998276644+34.85608372226886i3.2.2电感三端式振荡电路(HartlyOscillators)L2L1Cg'Lgoegmubek2gie+u'be-+uce-+uce-+u'be

-ii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(HartlyOscillators)哈特莱(Hartley)电路共集电路实用电路举例9-30M输出阻抗50欧3.2.2电感三端式振荡电路(HartlyOscillators)起振条件振荡频率起振条件输出回路折合到ce端的谐振电阻

p=L1/(L1+L2)在压控振荡器中，哈特莱(Hartley)电路出现较多！3.2.2电感三端式振荡电路(HartlyOscillators)考毕兹(Colpitts)电路高频振荡时使用较多振荡频率

起振条件

优点：振荡频率高，输出波形好！结电容的影响及作用！C1可由结电容Coe代替，结电容受偏压控制，则可变为可调电容。缺点：C改变时，B也变化，不易起振。3.2.3电容三端式振荡电路(ColpittsOscillators)C1C2LLECRb1Rb2ReCeCbC2C1Lc3.2.3电容三端式振荡电路(ColpittsOscillators)+uce-+ube-LECRb1Rb2ReCeCbC2C1LcC1C2LC2C1Lgieg'Lgoegmube+uce-+ube-iC1Lgieg'Lgmubegoe+u'be-i+uce-C2+uce-C2LC1g'Lgoegmubek2Bgie+u'be-iC1Lgieg'Lgmubegoe+u'be-i+uce-C2C1Lgieg'Lgmubegoe+u'be-i+uce-C2即为满满足足相相位位条条件件，，回回路路引引出出的的三三个个端端点点应应如如何何与与晶晶体体管管的的三三个个电电极极相相连连接接？？如如图图所所示示，，振振荡荡器器的的振振荡荡频频率率十十分分接接近近回回路路的的谐谐振振频频率率，，于于是是有有假设设:(1)不不计计晶晶体体管管的的电电抗抗效效应应；；(2)LC回回路路由由纯纯电电抗抗元元件件组组成成，，即3.2.5LC三三端端式式振振荡荡器器相相位位平平衡衡条条件件的的判判别别准准则则三端端式式振振荡荡器器的的相相位位判判据据因为放大器已经倒相,即与差180°，所以要求反馈电压必须与反相才能满足相位条件，如上图所示。因此此，，Xbe必须须与与Xce同性性质质，才能能保保证证Uf与U0反相相,即即Uf与Ui同相相。归结结起起来来，，Xbe和Xce性质质相相同同,Xcb和Xce、Xbe性质质相相反反(振荡荡器器的的相相位位判判据据)。[例例3.1]如如图图3-13(c)所所示示电电容容三三点点式式振振荡荡电电路路中中，，C1=100pF，，C2=200pF,L=1.3µH忽忽略略三三极极管管的的输输入入及及输输出出电电容容。。1)计计算算振振荡荡器器的的振振荡荡频频率率2)求求反反馈馈系系数数B解：：答：：振振荡荡频频率率为为17.1MHz，，反反馈馈系系数数为为三三分分之之一一3.3.1频频率稳定定度的定定义寄生调幅

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

随机相位噪声

周期性杂散干扰

单频正弦波（1）3.3.1频频率稳定定度的定定义单频正弦波（1）弱干扰

有用信号号+边频频噪声两个边频频的总功功率与载载波功率率之比3.3.1频频率稳定定度的定定义(2)随机相位位噪声小相位噪噪声第二项寄寄生调相相〔或调调频〕的的等效噪噪声电压压相位噪声的双边带功率谱密度

第一项有有用信号号3.3.1频频率稳定定度的定定义单位：dBc/Hz放大器LC选频反馈网络uiic1ZLuouf•••••••Q••LC1C2C3RLBA3.3.2改改进型电电容三端端式振荡荡电路R'LECRLLC2C3C1Rb1Rb2CbReRcABLC1C2C3RLBAR'LLC1C2C3C4ABC4LC2C3C1Rb1Rb2CbReRcABECLC1C2C3C4AB3.5石石英英晶体振振荡器(CrystalOscillator)(1)石石英晶体体的物理理性能和和化学性性能都十十分稳定定，它的的尺寸受受外界条条件如温温度、湿湿度等影影响很小小.(3)石石英晶晶体谐振振器具有有非常高高的Q值。空载载品质因因数Q一般为104~106,与普通通LC回路相比比，其Q值极高，，维持振荡荡频率稳稳定不变变的能力力极强。。(2)石石英晶晶体谐振振器的接接入系数数p很小，为为10－3~10－4。这大大大减弱了了有源器器件的极极间电容容等参数数和外电电路中不不稳定因因素对石石英晶体体振荡器器决定频频率振荡荡系统的的影响。。3.5.2石英英谐振器器的特性性极板间加加电场极板间加加机械力力晶体机械变形晶体产生电场交变电压压机械振动交变电压压电效应石英晶体体可用集集中参数数Lq、Cq、rq构成串联谐振振电路来模拟，，Lq为晶体的的质量（惯惯性），，Cq为等效弹性性模量，rq为机械振振动中的的摩擦损耗耗。rqLqCqCoab石英晶体体谐振器器对外负负载的接接入系数数很小石英晶体谐振器的总阻抗为:石英晶体有两个谐振角频率。一个是串联谐振角频率q，即石英片本身的自然角频率。另一个为石英谐振器的并联谐振角频率p。ωqωp电容性电容性电感性ωXeO串,并联联谐振频频率3.5.3石石英晶体体振荡器器电路(CircuitofCrystalOscillators)MillorOcsillators(b---e)型型振荡器器PierceOcsillators(c---b)型振荡荡器ECJTC2C3C1Rb1Rb2CbReLc晶体C1C2JTC3LqrqCqCoCLLqCqrqCoC1C2C3gmubegie2电路的的谐振频频率的估估算:C1CcCeRb1Rb2ReL1LEcJTC2C1C2L1JTC1C2C3JTLRb1Rb2RcReCbCcC1C2C3JTCoLEcC1C2C3JTL串联型晶晶体振荡荡器(SERIESCRYSTALOSCILLATORS)泛音晶体皮尔斯振荡器并联型晶振调成泛音振荡器(如图所示)，要将C1并联L1的谐振频率满足：串联型晶晶振调成成泛音晶晶振，晶晶体短路路调整振荡频率率到泛音音频率附附近，接接上晶体体就可构成泛音音振荡器器。常见的有有3次泛泛音和5次泛音音振荡器器3.5.3石英晶体体振荡器器电路3、泛音音晶体振振荡器如何让振振荡器振振荡在泛泛音频率率上？串联型晶晶振电路路，将晶晶体短路路后，调调整振荡荡频率至至泛音频频率上！！再接上上晶体即即成泛音音振荡器器。串联型泛泛音晶体体振荡器器3.5.3石英晶体体振荡器器电路3、泛音音晶体振振荡器如何让振振荡器振振荡在泛泛音频率率上？在泛音晶晶振电路路中，，为了保保证振荡荡器能准准确地振振荡在所所需要的的奇次泛泛音上，，不但必须须有效地地抑制掉掉基频和和低次泛泛音上的的寄生振振荡而而且必须须正确地地调节电路的环环路增益益，使使其在工工作泛音音频率上上略大于于1，，满足足起振条条件，，而在更高高的泛音音频率上上都小于于1，，不满满足起起振条件件。3.5.3石英晶体体振荡器器电路泛音晶体体振荡器器电路举举例交流等效效电路？？例：某某一晶体体振