正弦波振荡器2

1第4章正弦波振荡器

4.1反馈振荡器的原理4.2LC振荡器4.3振荡器的频率稳定度4.4LC振荡器的设计方法4.5石英晶体振荡器4.6负阻振荡器4.7压控振荡器4.8振荡器中的几种现象2能量转换器

无需外部激励，就能自动的将直流电源供给的功率转换成给定频率和振幅的交流输出。按工作原理分类：反馈型负阻型按波形分：正弦波非正弦波（三角波矩形脉冲波）等等按选频网络：LC振荡器

RC振荡器晶体振荡器分类用途发射机：载波接收机：混频用的本振信号解调用的恢复载波信号34.1反馈振荡器的工作原理主要要求：

掌握反馈振荡器的组成和基本工作原理理解反馈振荡器的起振条件和平衡条件，了解其稳定条件。掌握反馈振荡器能否振荡的判断方法。4一、反馈振荡器的原理分析

1、反馈振荡器的组成

反馈振荡器由放大器和反馈网络两大部分组成。反馈型振荡器的原理框图如图4-1所示。由图可见,反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路,放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载,是一调谐放大器,反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。5得其中T(s)称为环路增益：2、自激振荡的条件分析

闭环电压放大倍数Ku(s)：电压反馈系数为F(s)，则开环电压放大倍数为K(s)：由(4-6)6由自激振荡的条件：就是环路增益为1,即通常又称为振荡器的平衡条件。形成增幅振荡

形成减幅振荡可知，在某一频率上，T＝1，增益降趋于无穷，表明当没有信号输入也可以有信号输出。（自激振荡）7二、平衡条件根据前面分析，振荡器的平衡条件即为也可以表示为：现以单调谐谐振放大器为例来看K(jω)与F(jω)的意义。若振幅平衡条件相位平衡条件8

式中,ZL为放大器的负载阻抗Yf(jω)为晶体管的正向转移导纳。

现引入与F(jω)反号的反馈系数F′(jω)9这样,振荡条件可写为

振幅平衡条件和相位平衡条件分别可写为

值得说明的是：1.在平衡状态中，电源供给的能量正好抵消整个环路损耗的能量，输出幅度将不再变化，因此，振幅平衡条件决定了振荡器振幅输出的大小；2.而环路只在特定的频率上才能满足相位平衡条件，所以，相位平衡条件决定了输出信号的频率。（解得到的根即为振荡器的振荡频率）一般在回路的谐振频率附近。10三、起振条件初始的激励源是哪里来的？又是如何形成振荡的呢？

振荡器工作时，其初始激励正是接通电源瞬间的电冲击，和各种电噪声。这些信号通过负载回路时，由谐振回路的性质即只有频率等于回路谐振频率的分量可以产生较大的输出电压，而其它频率成分不产生压降，该压降通过反馈网络产生出较大的正反馈电压加到放大器的输入端，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，一个与回路谐振频率相同的自激振荡便由小到大地增长起来。由于晶体管特性的非线性，振幅会自动稳定到一定的幅度。因此振荡的幅度不会无限增大。11

为了使振荡过程中输出幅度不断增加,应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大,即振荡开始时应为增幅振荡,称为自激振荡的起振条件,也可写为起振的振幅条件起振的相位条件其物理意义:起振的振幅条件要求反馈电压幅度要一次比一次大，而相位条件则要求环路保持正反馈。12

图4-2振幅条件的图解表示起振过程：开始增幅振荡非线性稳幅振荡

那如何在增幅振荡的进行中逐渐达到等幅振荡，即达到平衡条件？因为反馈网络一般是一个线形网络，其反馈系数一般是个常数。很明显，放大环节的增益k(ω)必须随ui的增大而逐渐减小，即具有负斜率特性。其图解如下：13四、稳定条件

1、振荡器稳定概念的提出：

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。已建立的振荡能否维持，还必需看平衡状态是否稳定。

稳定：当干扰时，经过放大器内部循环，能在原来的平衡点附近建立起新的平衡，干扰消失后，又回到原来的平衡点。不稳定：当干扰时，使其偏离原来的平衡点，或者干脆停振，而当干扰消失后，不能使其回到原来的平衡点。142、振荡器的稳定条件振荡器的稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件。

(1)振幅稳定条件要使振幅稳定，振荡器在其平衡点必须具有阻止振幅变化的能力。具体来说，就是在平衡点附近，当不稳定因素使振幅增大时，环路增益的模值T应减小，从而使振幅减小。

振幅稳定条件为：

因为反馈网络为线性网络，F不随输入信号的变化，所以振幅稳定条件又可以写为：要达到振幅稳定，振荡器在平衡点处的环路增益应该是随输入负斜率变化。15UiT(ω)UiBUiAAB1

斜率越大，越稳定。如图如果A点是原来的平衡点，当干扰过后，它必将稳定在A点，因此，A点是稳定的，而如果原来在B点，正向干扰后它将在A点建立新的平衡，负向可能使之停振，所以B点是不稳定的。16(2)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，保证振荡器仍保持稳定的振荡(当然此时振荡频率会发生变化)。我们知道，一个正弦信号的相位φ和它的频率ω之间的关系：17

反馈信号的相位超前意味着周期缩短，振荡频率要提高，反之则频率降低。

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：如果由于某种原因，相位平衡遭到破坏，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。18平衡振荡器本身的某一机构应有恢复相位的能力。由于作用在某一机构上应该产生，即要求由于对频率变化的敏感性一般远小于对频率变化的敏感性。因此相位稳定条件为：19

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在工作频率附近具有负的斜率，才能满足频率稳定条件。事实在，并联谐振回路的相频特性正好具有负的斜率。

因此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。20五、振荡线路举例——互感耦合振荡器图4-4是一LC振荡器的实际电路,图中反馈网络由L和L1间的互感M担任,因而称为互感耦合式的反馈振荡器,或称为变压器耦合振荡器。图4－4互感耦合振荡器_++_+_反馈极性判别：瞬时极性法互感耦合反馈振荡器的正反馈是由互感耦合振荡回路中的同名端来保证的。214.2LC振荡器

一、振荡器的组成原则

1、振荡基本电路——三端式的概念

基本电路就是通常所说的三端式(又称三点式)的振荡器,即LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路,如图4-5所示。图4-5三端式振荡器的组成

22

2、三端式振荡电路的构成原则根据谐振回路的性质,谐振时回路应呈纯电阻性,因而有：因此三个电抗元件不能是同性质元件。一般情况下,回路Q值很高,因此回路电流远大于晶体管的基极电流İb

、集电极电流İ

c以及发射极电流İe,

因此X1、X2应为同性质的电抗元件。不考虑晶体管参数（如输入电阻、极间电容等）的影响并假设回路谐振时，有φL=0，φf=0。为满足相位平衡条件，即正反馈条件，应要求φF‘=023

综上所述，从相位平衡条件判断图4-5电路能否振荡的原则为：

(1)X1、X2应为同性质的电抗元件。——即与晶体管发射极相连的两个电抗元件性质相同，要么均为感性元件，要么均为容性元件。

(2)X3与X1、X2的电抗性质相反。——即与晶体管基极相连的两个电抗元件性质相反。可以简称为：“射同余异”或“射同基反”。24

三端式振荡器有两种基本电路,如图4-6所示。图4-6(a)中X1和X2为容性,X3为感性,满足三端式振荡器的组成原则,反馈网络是由电容元件完成的,称为电容反馈振荡器,也称为考必兹(Colpitts)振荡器。

图4-6两种基本的三端式振荡器(a)电容反馈振荡器;(b)电感反馈振荡器25

图4-6(b)中X1和X2为感性,X3为容性,满足三端式振荡器的组成原则,反馈网络是由电感元件完成的,称为电感反馈振荡器,也称为哈特莱(Hartley)振荡器。

图4-6两种基本的三端式振荡器(a)电容反馈振荡器;(b)电感反馈振荡器26例4-1：图示是一三回路振荡器的等效电路，设有下列四种情况：（1）L1C1>L2C2>L3C3;（2）L1C1<L2C2<L3C3;（3）L1C1=L2C2>L3C3;（4）L1C1<L2C2=L3C3。试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率f1与回路谐振频率有何关系？27

图4-7是一些常见振荡器的高频电路,同学们自行判断它们是由哪种基本线路演变而来的。图4-8几种常见振荡器的高频电路28例2检查图示的振荡器线路，有哪些错误？并加以改正。

题意分析：检查振荡器线路是否正确一般步骤为：（1）检查直流通路是否正确。为满足起振条件，起振是应使放大器工作在线性放大区，即对于晶体管电路，直流通路应使发射结正偏、集电结反偏；（2）检查交流通路是否有交流反馈电压；（3）是否正反馈29（1）检查直流通路，发现基极直流电位被短路接地，故应加隔直电容。（2）检查交流通路，有交流反馈电压。（3）反馈为负反馈，故应改变同名端30（1）检查直流通路，正确。（2）检查交流通路，发现基极悬空，而发射极由于旁通电容Ce的存在而短路接地，回路电容C1被完全短跑掉，故去Ce，并给基极增加一旁通电容。（3）反馈为正反馈注意：互感耦合反馈振荡器通过互感（变压器）进行反馈，用同名端来保证正反馈；三端式振荡器用电容或电感完成反馈，其正反馈可用“射同余异”来描述。31二、电容反馈振荡器(Colpitts—考毕兹)

图4-8(a)是一电容反馈振荡器的实际电路,图(b)是其交流等效电路。32

图4-9电容反馈振荡器电路(a)实际电路;(b)交流等效电路;(c)高频等效电路2、电路的振荡频率及起振条件

电路的高频小信号等效电路如图4-9(c)所示。其中做了如下简化：

A、忽略了晶体管内部反馈的影响，即Yre=0B、忽略了晶体管的输入输出电容的影响

C、忽略了晶体管集电极电流对输入信号的的相移，将Yfe用跨导gm表示。331.振荡频率其中：C为回路的总电容2.起振条件由图4-8(c)可知,当不考虑gie的影响时,反馈系数F(jω)的大小为工程上一般采用上式估算反馈系数的大小。根据等效电路容易求出其环路增益，并令其虚部为零，对应的频率即为振荡频率。34

将gie折算到放大器输出端,有因此,放大器总的负载电导gL为则由振荡器的振幅起振条件YfRLF′>1,可以得到故有起振条件为：通常起振时环路增益取3～5表示输出电导和负载电导对振荡的影响表示输入电导对回路的加载作用。353.电容反馈振荡器的特点：（1）优点：1）电容反馈振荡器的输出波形好。2）电容反馈振荡器的工作频率可以做得较高，它的工作频率可做到几十MHz到几百MHz的甚高频波段范围。

（2）缺点：

调C1或C2来改变振荡频率时，反馈系数也将改变，影响振荡器的起振条件，故电容反馈振荡器一般工作在固定频率；36三、电感反馈振荡器（Hartley-哈特莱）图4-9是一电感反馈振荡器的实际电路和交流等效电路。

1、振荡频率37

图4-10电感反馈振荡器电路(a)实际电路;(b)交流等效电路;(c)高频等效电路38

同电容反馈振荡器的分析一样,振荡器的振荡频率可以用回路的谐振频率近似表示,即

式中的L为回路的总电感,由图4-9有实际上，由相位平衡条件分析,振荡器的振荡频率表达式为392、起振条件工程上在计算反馈系数时不考虑gie的影响,反馈系数的大小为

由起振条件分析,同样可得起振时的gm应满足403、电感反馈振荡器的特点：（1）优点：振荡频率调节方便，只要调整电容C的大小即可而且C的改变基本上不影响电路的反馈系数。工作频带较电容反馈振荡器的宽。（2）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）电感反馈振荡器的振荡频率不能做得太高，这是因为极间电容与回路电感并联，在频率高时极间电容影响大，有可能使电抗性质改变。414、电容反馈式振荡器与电感反馈式振荡器特点比较

（1）简单，易起振，改变反馈系数一是改变电感抽头，一是改变C1，C2的比值。（2）电容式比电感式振荡器波形好。因为高次谐波在电容上产生的电压小。（3）电容式比电感式工作频率高。（4）电容改变时，反馈系数改变，一般工作在固定频率电感反馈，改变频率时不影响反馈系数，可得到较宽的工作频带。42四、两种改进型电容反馈振荡器前面分析了电容反馈振荡器和电感反馈振荡器的原理和特点：对于电容反馈振荡器：输出波形较好、输出频率较高，但振荡频率调节不方便；对于电感反馈振荡器：振荡频率调节比较方便，但输出波形较差、输出频率不能太高。无论是电容反馈振荡器还是电感反馈振荡器，晶体管的极间电容均会对振荡频率有影响，而极间电容受环境温度、电源电压等因素的影响较大，故他们的频率稳定度不高，需要对其进行改进，因此得到两种改进型电容反馈振荡器——克拉泼振荡器和西勒振荡器。431.克拉泼振荡器图4-10是克拉泼振荡器的实际电路和交流等效电路。它是用电感L和可变电容C3（C3<<C1、C2）的串联电路代替原来电感。

图4-11克拉泼振荡器电路(a)实际电路;(b)交流等效电路

44

由图4-10可知,回路的总电容为：

晶体管以部分接入的形式接入回路，减少了晶体管与回路间的耦合，其接入系数为：

设并联谐振回路(电感两端）的谐振阻抗为R0,则等效到晶体管ce两端的负载电阻为：45

因此，C1过大，负载电阻RL将很小，放大器的增益就低，环路增益就小，可能导致振荡器停振。振荡器的振荡频率和反馈系数分别为：46

由上面分析可得：（1）由于电容C3远小于电容C1、C2，所以电容C1、C2对振荡器的振荡频率影响不大，因此可以通过调节C3调节振荡频率；（2）由于反馈回路的反馈系数仅由C1与C2的比值决定，所以调节振荡频率不会影响反馈系数；（3）由于晶体管的极间电容与C1、C2并联，因此极间电容的变化对振荡频率的影响很小；（4）由(4-37)可知，当通过调节C3调节振荡频率时，负载电阻RL将随之改变，导致放大器的增益变化，因此调节频率时有可能因环路增益不足而停振，故主要用于固定频率或窄带的场合。472.西勒振荡器

图4-11是西勒振荡器的实际电路和交流等效电路。它的主要特点,就是与电感L并联一可变电容C4，同样有C3<<C1、C2

。

图4-12西勒振荡器电路(a)实际电路;(b)交流等效电路

48

由图4-11可知,回路的总电容为(4-40)(4-41)振荡器的振荡频率为特点：(1)通过调节C4实现振荡频率的调节；

(2)C4的改变不会影响接入系数和反馈系数；

(3)适合于振荡频率需要在较宽范围内可调的场合（最高振荡频率/最低振荡频率可达1.6~1.8)。

(4)其他同克拉泼电路。49504.3振荡器的频率稳定度

一、频率稳定度的意义和表征

1、频率稳定度的概念：振荡器的频率稳定度是指由于外界条件的变化,引起振荡器的实际工作频率偏离标称频率的程度,它是振荡器的一个很重要的指标。

2、频率稳定度的描述：

频率的绝对偏差，又称绝对频率准确度为f1指实际频率，f0指标称频率频率稳定度表示为频率的相对偏差513、频率稳定度的分类

长期频率稳定度：一般是指一天以上甚至几个月的时间间隔内频率的相对变化。

短期频率稳定度：一般是指一天以内，以小时、分钟或秒记的时间间隔内频率的相对变化。

瞬时频率稳定度：一般是指秒或毫秒的时间间隔内频率的相对变化。

一般所说的频率稳定度是指短期稳定度，而且由于引起频率不稳的因素很多，一般笼统说振荡器的频率稳定度多大，是指在各种外界条件下频率变化的最大值。52对频稳度的要求视用途不同而异。电视发射机数量级；高精度信号发生器数量级；数量级以上。做频率标准用普通信号发生器数量级；例如：中波广播电台发射机数量级；53二、振荡器的稳频原理由相位平衡条件：有设回路Q值较高,根据第2章并联谐振回路的讨论可知,振荡回路在ω0附近的幅角φL可以近似表示为：因此相位平衡条件可以表示为：即：(4-45)(4-44)54对式(4-46)两端对0求偏导数，考虑到QL值较高,可得：由上式可得，振荡频率是0、QL和f+F’的函数，即它们的变化将导致振荡频率的变化。因而有：上式反映了振荡器频率的不稳定因素。(4-47)(4-46)551、回路谐振频率的影响

ω0由构成回路的电感L和电容C决定,它不但要考虑回路的线圈电感、调谐电容和反馈电路元件外,还应考虑并在回路上的其它电抗,如晶体管的极间电容,后级负载电容(或电感)等。设回路电感和电容的总变化量分别为ΔL、ΔC则由

而因而有：由此可见：回路元件L、C的稳定度将影响振荡器的频率稳定度。可得：(4-48)56)('Ffφφ+-LC的不稳定对频率稳定度的影响LC变化时，造成谐振频率变化，因此使相频曲线平移。那么振荡频率的变化量就是谐振频率的变化量。572、回路QL对频率的影响ΔQ一般是由负载变化引起的。

在L、C、φF、φf都不变的情况下，QL的变化同样引起△ω1，而且越大，由QL引起的△ω1越明显。QL的不稳定对频率稳定度的影响58对频率的影响

3、

的不稳定对频率稳定度的影响59三、提高频率稳定度的措施

1.提高振荡回路的标准性

谐振回路在外界因素变化时，保持其谐振频率不变的能力，称为谐振回路的标准性。

振荡回路的标准性：是指回路元件电感和电容的标准性。温度是影响的主要因素：温度的改变,导致电感线圈和电容器极板的几何尺寸将发生变化,而且电容器介质材料的介电系数及磁性材料的导磁率也将变化,从而使电感、电容值改变。选用温度系数较小的电感、电容。选用具有不同温度系数的电感和电容构成谐振回路

通常电感为正温度系数，电容的温度系数有正有负。将振荡器放在恒温槽内。602.减少晶体管的影响

在上节分析反馈型振荡器原理时已提到,极间电容将影响频率稳定度,在设计电路时应尽可能减少晶体管和回路之间的耦合。另外,应选择fT较高的晶体管,fT越高,高频性能越好,可以保证在工作频率范围内均有较高的跨导,电路易于起振;而且fT越高,晶体管内部相移越小。

3.提高回路的品质因数

要使相位稳定,回路的相频特性应具有负的斜率,斜率越大,相位越稳定。根据LC回路的特性,回路的Q值越大,回路的相频特性斜率就越大,即回路的Q值越大,相位越稳定。从相位与频率的关系可得,此时的频率也越稳定。614.减少电源、负载等的影响

电源电压的波动,会使晶体管的工作点、电流发生变化,从而改变晶体管的参数,降低频率稳定度。为了减小其影响,振荡器电源应采取必要的稳压措施。

负载电阻并联在回路的两端,这会降低回路的品质因数,从而使振荡器的频率稳定度下降。为了减小其影响，应减小负载对回路的耦合，可以在负载与回路之间加射极跟随器等措施。

624.4LC振荡器的设计方法

概述：由振荡器的原理可以看出，振荡器实际为一个具有反馈的非线性系统，要精确计算是很困难的，而且也不必要。因此，振荡器的设计通常是进行一系列设计考虑和近似估算，选择合理的线路和工作点，确定元件的数值，而工作状态和元件的准确数字需要在调整、调试综最后确定。63一、振荡器电路选择

LC振荡器一般工作在几百千赫兹至几百兆赫兹范围。振荡器线路主要根据工作的频率范围及波段宽度来选择。

在短波范围：电感反馈振荡器、电容反馈振荡器都可以采用。

若要求输出频率调节范围较宽：选择电感反馈振荡器；

若要求频率稳定度较高：常采用克拉泼、西勒电路。在中、短波收音机中,为简化电路常用变压器反馈振荡器做本地振荡器。64二、晶体管选择从稳频的角度出发,应选择fT较高的晶体管,这样晶体管内部相移较小。通常选择fT>(3～10)f1max。同时希望电流放大系数β大些,这既容易振荡,也便于减小晶体管和回路之间的耦合。三、直流馈电线路的选择为保证振荡器起振的振幅条件,起始工作点应设置在线性放大区;从稳频出发,稳定状态应在截止区,而不应在饱和区（因为饱和区的输出阻抗较小）,否则回路的有载品质因数QL将降低。所以,通常应将晶体管的静态偏置点设置在小电流区,电路应采用自偏压。

65四、振荡回路元件选择从稳频出发,振荡回路中电容C应尽可能大,但C过大,不利于波段工作;电感L也应尽可能大,但L大后,体积大,分布电容大,L过小,回路的品质因数过小,因此应合理地选择回路的C、L。在短波范围,C一般取几十至几百皮法,L一般取0.1至几十微亨。66五、反馈回路元件选择由前述可知,为了保证振荡器有一定的稳定振幅以及容易起振,在静态工作点通常应选择：

当静态工作点确定后,Yf的值就一定,对于小功率晶体管可以近似为：反馈系数的大小应在下列范围选择(4-49)67主要要求：

熟悉石英振荡器的性能特点掌握典型石英晶体振荡器的组成和工作原理4.5石英晶体振荡器68一、石英晶体振荡器频率稳定度石英晶体振荡器之所以能获得很高的频率稳定度,由第2章可知,是由于石英晶体谐振器与一般的谐振回路相比具有优良的特性,具体表现为:(1)石英晶体谐振器具有很高的标准性。

(2)石英晶体谐振器与有源器件的接入系数p很小,一般为10-3~10-4。

(3)石英晶体谐振器具有非常高的Q值，一般为104~106。69二、石英晶体振荡电路

晶体振荡器的电路类型很多,但根据晶体在电路中的作用,可以将晶体振荡器归为两大类：并联型晶体振荡器和串联型晶体振荡器。并联型晶体振荡器串联型晶体振荡器

fs<f<

fp，晶体起等效感性作用。晶体作为高Q元件与其它元件构成振动所需的并联谐振回路。

f=fs，晶体工作在串联谐振状态，晶体起选频短路线的作用。701．并联型晶体振荡器

(1)皮尔斯电路——电容反馈式并联晶体振荡器图4-18示出了一种典型的晶体振荡器电路,当振荡器的振荡频率在晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时晶体呈感性,该电路满足三端式振荡器的组成原则,而且该电路与电容反馈的振荡器对应,通常称为皮尔斯(Pierce)振荡器。电路中的石英晶体只有等效为电感元件，振荡电路才能成立

图4-18皮尔斯电路711)振荡频率皮尔斯振荡器的工作频率应由C1、C2、C3及晶体构成的回路决定,由图有实际上，CL与晶体的静电容C0并联，引入接入系数p’：所以有(4-53)(4-52)(4-54)722）反馈系数反馈系数F的大小为由于晶体的品质因数Qq很高,故其并联谐振电阻Ro也很高,虽然接入系数p较小,但等效到晶体管CE两端的阻抗RL仍较高,所以放大器的增益较高,电路很容易满足振幅起振条件。

(4-55)73(2)密勒(Miler)振荡器

——电感反馈式并联晶体振荡器

则该电路为一个电感三点式振荡器。L、C1的作用为抑制谐波，故输出波形较好，但是，由于晶体直接并接于b-e间，且rbe较小，故降低了品质因数，所以频率稳定度较Pirce电路要低。

密勒振荡器

右图可见，只要晶体等效为电感，LC1应满足下列条件：74

2．串联型晶体振荡器在串联型晶体振荡器中,晶体接在振荡器要求低阻抗的两点之间,通常接在反馈电路中。

应将振荡回路的振荡频率调谐到石英晶体的串联谐振频率上，使石英晶体的阻抗最小，电路的正反馈最强，满足振荡条件。而对于其它频率的信号，晶体的阻抗较大，正反馈减弱，电路不能起振。

753．使用注意事项使用石英晶体谐振器时应注意以下几点:(1)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。

(2)石英晶体谐振器的激励电平应在规定范围内。

(3)在并联型晶体振荡器中,石英晶体起等效电感的作用,若作为容抗,则在石英晶片失效时,石英谐振器的支架电容还存在,线路仍可能满足振荡条件而振荡,石英晶体谐振器失去了稳频作用。76(4)晶体振荡器中一块晶体只能稳定一个频率,当要求在波段中得到可选择的许多频率时,就要采取别的电路措施,如频率合成器,它是用一块晶体得到许多稳定频率,频率合成器的有关内容将在第8章介绍。77三、高稳定晶体振荡器

影响晶体振荡器频率稳定度的因素仍然是温度、电源电压和负载变化,其中最主要的还是温度的影响。其中AT切片的温度特性最好，如下图所示。图4-25AT切片的频率温度特性78

图4-26是一种恒温晶体振荡器的组成框图。它由两大部分组成:晶体振荡器和恒温控制电路。图4-26恒温晶体振荡器的组成79图4-27温度补偿晶振的原理线路804.6负阻振荡器_略一、负阻振荡器原理

反馈振荡器的原理：选频网络（有耗损）+反馈放大（能量补充）。能量补充使用负阻网络实现？二、负阻器件

严格的负阻器件是不存在的（因为违反能量守恒），但某一特定的局部范围（交流）是存在的。如图4-30三、负阻振荡电路814.7压控振荡器一、压控振荡器的概念压控振荡器的基本原理：通过电压控制LC震荡的某个参数（通常是电容量——改变变容二极管的电容)，从而使振荡器的振荡频率在一定范围内变化。

图4-35压控振荡器的频率与控制电压关系

1、压控振荡器的基本原理：通过改变控制电压改变变容二极管的电容，从而改变振荡频率。如图4-37所示。

理想压控振荡器输出信号频率为：82

图4-37压控振荡器线路

83

2、压控振荡器的主要性能指标：调谐范围、压控灵敏度、线性度、相位噪声、频谱纯度、输出信号幅值和功耗等。

压控灵敏度定义为单位控制电压引起的振荡频率的变化量,用S表示,即(4-59)

调谐范围：是指VCO输出信号频率范围。压控特性的非线性程度：与变容管变容指数及电路形式有关。相位噪声：定义为偏离中心频率（载频）处，单位频率内单边带噪声谱密度与载波功率之比。频谱纯度：输出信号幅度：84

3、集成压控振荡器——POS-1060简介其特点、封装和参数见教材P168-169854.8振荡器中的几种现象_略一、间歇振荡

1、产生原因

LC振荡器在建立振荡的过程中,有两个互有联系的暂态过程：一个是回路上高频振荡的建立过程；另一个是偏压的建立过程。回路有储能作用,要建立稳定的振荡器需要有一定的时间。回路的Q值越低，K0F值越大，振荡建立越快；由于回路偏压的稳幅作用，因此上述过程受偏压变化的影响，当这两个暂态过程能协调一致时，高频振荡和偏压就能一致趋于稳定，从而得到稳定振荡。当高频振荡建立较快，而偏压电路由于时间常数过大而变化过慢时，就会产生间歇振荡。（读教材P144）86图4-31间歇振荡时Ub与UBB的波形872、防止产生间歇振荡的措施

(1)起振时K0F不能太大。

(2)适当选择Cb、Ce，使它们的值适当小一些，以使偏压UBB的变化跟上Ub的变化，具体数值由实验决定。

(3)通常高Q值的晶体振荡电路不会出现间歇振荡。88二、频率拖曳现象

1、产生的条件：以耦合振荡回路作为放大器负载，在一定条件下会出现频率拖曳现象。

图4-32变压器反馈振荡器(a)实际电路;(b)耦合回路的等效电路89图4-33阻抗ZL的幅角φL的频率特性90(分析见教材）由图4-33可以看出以下几点:(1)ωII始终大于ωI,且有ωII>ω01,ωI<ω01;(2)当ω02远低于ω01时,ω02对ωI影响较大;当ω02远大于ω01时,ω02对ωII影响较大。

(3)当两个回路耦合越紧，k值越大，ωI与ωII相差越大。

2、频率拖曳现象的定义：在以紧耦合谐振回路作为放大器负载的振荡器中，当变化一个回路的谐振频率时，振荡器频率具有非单值变化的现象。91

图4-34ωI、ωII与ω02的关系曲线及拖曳

92三、振荡器的频率占据现象在一般LC振荡器中,若从外部引入一频率为fs的信号,当fs接近振荡器原来的振荡频率f1时,会发生占据现象,表现为当fs接近f1时,振荡器受外加信号影响,振荡频率向接近fs的频率变化,而当fs进一步接近原来f1时,振荡频率甚至等于外加信号频率fs,产生强迫同步。

93图4-35占据现象94图4-36说明占据过程的瞬时电压矢量图

(a)fs小于f