高頻電子線路(第二版)課件第四章

1、1第4章 正弦波振蕩器 4.1 反饋振蕩器的原理 4.2 LC 振 蕩 器4.3 振蕩器的頻率穩(wěn)定度4.4 LC振蕩器的設計方法4.5 石英晶體振蕩器 4.6 振蕩器中的幾種現(xiàn)象24.1 反饋振蕩器的原理 一、反饋振蕩器的原理分析一、反饋振蕩器的原理分析 1、反饋振蕩器的組成、反饋振蕩器的組成 反饋振蕩器由放大器和反饋網(wǎng)絡兩大部分組成反饋振蕩器由放大器和反饋網(wǎng)絡兩大部分組成。 反饋型振蕩器的原理框圖如圖反饋型振蕩器的原理框圖如圖4-1所示。由圖可見所示。由圖可見, 反饋型振蕩器是由反饋型振蕩器是由放大器和反饋網(wǎng)絡組成的一個閉合環(huán)放大器和反饋網(wǎng)絡組成的一個閉合環(huán)路路, 放大器通常是以某種選頻網(wǎng)絡

2、放大器通常是以某種選頻網(wǎng)絡(如振蕩回路如振蕩回路)作負載作負載, 是是一調諧放大器一調諧放大器, 反饋網(wǎng)絡一般是由無源器件組成的線性網(wǎng)反饋網(wǎng)絡一般是由無源器件組成的線性網(wǎng)絡。絡。 34( )( )( )isiU sUsU s( )( )( ) ( )( )iiU sT sK s F sU s (4-1) (4-2) (4-3) (4-4) (4-5) (4-6)得 其中T(s)稱為環(huán)路增益稱為環(huán)路增益： 2、自激振蕩的條件分析、自激振蕩的條件分析 根據(jù)圖4.1.1，閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Ku(s)： ( )( )ouSUsKUs( )( )( )ioU sF sUs( )( )( )

3、oiUsK sU s電壓反饋系數(shù)為電壓反饋系數(shù)為F(s)，則開環(huán)電壓放大倍數(shù)為開環(huán)電壓放大倍數(shù)為K(s)：由( )( )( )1( ) ( )1( )uK sK sKsK s F sT s5自激振蕩的條件：就是環(huán)路增益為自激振蕩的條件：就是環(huán)路增益為1, 即即 1)()()(jFjKjT(4-7) 通常又稱為振蕩器的平衡條件振蕩器的平衡條件。 由式(4-5)還可知,)()(,1)(,)()(,1)(sUsUjTsUsUjTiiii形成增幅振蕩增幅振蕩 形成減幅振蕩減幅振蕩(4-8)6二、平衡條件二、平衡條件 根據(jù)前面分析，振蕩器的根據(jù)前面分析，振蕩器的平衡條件平衡條件即為即為 2 , 1 ,

4、021)(1)()()(nnKFjTjFjKjTFKT也可以表示為：(4-9a) (4-9b) 式(4-9a)和(4-9b)分別稱為振幅平衡條件振幅平衡條件和相位平衡條件相位平衡條件。 現(xiàn)以單調諧諧振放大器為例現(xiàn)以單調諧諧振放大器為例來看K(j)與F(j)的意義。 若 由式(4-2)可得bicoUUUU,7LfccbcbcioZjYIUUIUUUUjK)()(4-10) 式中, ZL為放大器的負載阻抗為放大器的負載阻抗LjLccLeRIUZ(4-11) Yf(j)為晶體管的正向轉移導納晶體管的正向轉移導納。 fjfbcfeYUIjY)(4-12) 8 現(xiàn)引入現(xiàn)引入 與與F(j)反號的反饋系數(shù)反

5、號的反饋系數(shù)F(j)cijUUjFeFjFF)()(4-13) 這樣, 振蕩條件可寫為振蕩條件可寫為 1)()()()()(jFZjYjFZjYjTLfLf(4-14) 振幅平衡條件和相位平衡條件分別可寫為振幅平衡條件和相位平衡條件分別可寫為 2 , 1 , 021nnFRYFLfLf(4-15a) (4-15b) 值得說明的是：值得說明的是：（1）平衡時電源供給的能量等于環(huán)路消耗的能量；（2）通常環(huán)路只在某一特定才滿足相位條件。 9三、三、起振條件 為了使振蕩過程中輸出幅度不斷增加為了使振蕩過程中輸出幅度不斷增加, 應使反饋回來應使反饋回來的信號比輸入到放大器的信號大的信號比輸入到放大器的信

6、號大, 即振蕩開始時應為增幅即振蕩開始時應為增幅振蕩振蕩, 因而由式因而由式(4-8)可知可知1)(jT稱為自激振蕩的起振條件, 也可寫為 , 2 , 1 , 021)(nnFRYjTFLfTLf(4-16a) (4-16b) 式(4-16a)和(4-16b)分別稱為起振的振幅條件起振的振幅條件和相位條件相位條件, 其中起振的相位條件即為正反饋條件起振的相位條件即為正反饋條件。 100UoUb(a)A反饋特性放大特性0UoUb(b)F1AK 圖 4-2 振幅條件的圖解表示 起振過程起振過程：開始增幅振蕩 非線性 穩(wěn)幅振蕩11四、穩(wěn)定條件 1、振蕩器穩(wěn)定概念的提出振蕩器穩(wěn)定概念的提出： 2、振蕩

7、器的穩(wěn)定條件振蕩器的穩(wěn)定條件 振蕩器的穩(wěn)定條件分為振蕩器的穩(wěn)定條件分為振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件。 (1) 振幅穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件 要使振幅穩(wěn)定，振蕩器在其平衡點必須具有阻止振幅要使振幅穩(wěn)定，振蕩器在其平衡點必須具有阻止振幅變化的能力。具體來說，就是在平衡點附近，當不穩(wěn)定因變化的能力。具體來說，就是在平衡點附近，當不穩(wěn)定因素使振幅增大時，環(huán)路增益將減小，從而使振幅減小。素使振幅增大時，環(huán)路增益將減小，從而使振幅減小。 振幅穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件為：為：0iAiUUiUT(4-17) 12由于反饋網(wǎng)絡為線性網(wǎng)絡, 即反饋系數(shù)大小F不隨輸入信號改變, 故振幅穩(wěn)定條件又可寫

8、為振幅穩(wěn)定條件又可寫為 0iAiUUiUK (4-18) 13(2)、相位穩(wěn)定條件、相位穩(wěn)定條件 我們知道，一個正弦信號的相位我們知道，一個正弦信號的相位和它的頻率和它的頻率之間之間的關系：的關系：dtdtd (4-19a) (4-19b) 設振蕩器原在1 時處于相位平衡，即有：01L(4-20) 1()0fLF相位穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件為： 14012 (fF )L(fF )L, 圖 4-4 互感耦合振蕩器 15五、振蕩線路舉例五、振蕩線路舉例互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器 圖圖4-4是一是一LC振蕩器的實際電路振蕩器的實際電路, 圖中反饋網(wǎng)絡由圖中反饋網(wǎng)絡由L和和L1間的互感間的互感M擔任擔任

9、, 因而稱為因而稱為互感耦合式的反饋振蕩器互感耦合式的反饋振蕩器, 或稱為變壓器耦合振蕩器或稱為變壓器耦合振蕩器。 分析教材圖分析教材圖4-4的的正反饋過程正反饋過程。164.2 LC 振 蕩 器 一、一、振蕩器的組成原則 1、振蕩基本電路、振蕩基本電路三端式的概念三端式的概念 基本電路就是通常所說的三端式基本電路就是通常所說的三端式(又稱三點式又稱三點式)的振蕩器的振蕩器, 即即LC回路的三個端點與晶體管的三個電極分別連接而成的電回路的三個端點與晶體管的三個電極分別連接而成的電路路, 如圖如圖4-5所示。所示。 Ic.VUb.Uc.X2X1X3I.圖 4-5三端式振蕩器的組成 17 2、三端

10、式振蕩電路的構成原則、三端式振蕩電路的構成原則 根據(jù)諧振回路的性質根據(jù)諧振回路的性質, 諧振時回路應呈純電阻性諧振時回路應呈純電阻性, 因而因而有：有：0321XXX(4-21) 因此三個電抗元件不能是同性質元件三個電抗元件不能是同性質元件。一般情況下, 回路Q值很高, 因此回路電流遠大于晶體管的基極電流 ?b 、集電極電流 ? c以及發(fā)射極電流 ?e, 故由圖4-5有21bcUjX IUjX I (4-22a) (4-22b) 因此X1、 X2應為同性質的電抗元件應為同性質的電抗元件。 18 綜上所述，從綜上所述，從相位平衡條件判斷圖相位平衡條件判斷圖4-5電路能否振蕩的原電路能否振蕩的原則

11、為：則為： (1) X1、 X2應為同性質的電抗元件應為同性質的電抗元件。 即與晶體管發(fā)射極相連的兩個電抗元件性質相同，要么均為感性元件，要么均為容性元件。 (2) X3與與X1、 X2的電抗性質相反。的電抗性質相反。即與晶體管基極相連的兩個電抗元件性質相反。 可以簡稱為：可以簡稱為：“射同余異射同余異”或或“射同基反射同基反”。19 三端式振蕩器有兩種基本電路三端式振蕩器有兩種基本電路, 如圖如圖4-6所示。所示。 圖圖4-6 (a)中中X1和和X2為容性為容性, X3為感性為感性, 滿足三端式振蕩器滿足三端式振蕩器的組成原則的組成原則, 反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡是由是由電容元件完成電容元件完成的的

12、, 稱為稱為電容電容反饋振蕩器反饋振蕩器, 也稱為也稱為考必茲考必茲(Colpitts)振蕩器。振蕩器。 LC2C1V(a)CL2L1V(b)X2X1X3X3X1X2 圖 4-6兩種基本的三端式振蕩器(a) 電容反饋振蕩器; (b) 電感反饋振蕩器 20 圖圖4-6 (b)中中X1和和X2為感性為感性, X3為容性為容性, 滿足三端式振蕩滿足三端式振蕩器的組成原則器的組成原則, 反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡是由是由電感元件完成電感元件完成的的, 稱為稱為電感電感反饋振蕩器反饋振蕩器, 也稱為也稱為哈特萊哈特萊(Hartley)振蕩器。振蕩器。 LC2C1V(a)CL2L1V(b)X2X1X3X3X1X2

13、圖 4-6兩種基本的三端式振蕩器(a) 電容反饋振蕩器; (b) 電感反饋振蕩器 21例例4-14-1： （見教材）見教材）解：解： 詳細分析、講解詳細分析、講解22 圖圖 4-7是一些常見振蕩器的高頻電路是一些常見振蕩器的高頻電路, 讀者不妨讀者不妨 自行判斷它們是由哪種基本線路演變而來的。自行判斷它們是由哪種基本線路演變而來的。 (d)Cbc(a)(b)(c)(e)(f)圖 4-8 幾種常見振蕩器的高頻電路 23二、二、電容反饋振蕩器 圖圖 4-8(a)是一是一電容反饋振蕩器的實際電路電容反饋振蕩器的實際電路, 圖圖(b)是是其其交流等效電路交流等效電路。 1、元器件作用分析、元器件作用分

14、析 CbR1R2CeReC1C2EcLLc(a)VLC2C1V(b)24gieUb.C1C2egieUb.(c)goegLbUb.gmI. 圖 4-9電容反饋振蕩器電路(a) 實際電路; (b) 交流等效電路; (c) 高頻等效電路2、電路的振蕩頻率及起振條件、電路的振蕩頻率及起振條件 電路的高頻小信號等效電路如圖電路的高頻小信號等效電路如圖4-9(c)所示。其中做了如所示。其中做了如下簡化：下簡化： 25 A、忽略了晶體管內部反饋的影響，即、忽略了晶體管內部反饋的影響，即Yre=0 B、忽略了晶體管的輸入輸出電容的影響、忽略了晶體管的輸入輸出電容的影響 C、忽略了晶體管集電極電流對輸入信號的

15、的相移，將、忽略了晶體管集電極電流對輸入信號的的相移，將Yfe用跨導用跨導gm表示。表示。（1）振蕩頻率）振蕩頻率 由由4-9可得：可得：21biembboeLIUj cgIg UUj LIgj cg 聯(lián)立求解聯(lián)立求解I的表達式，的表達式，令其虛部為零可得振蕩頻率：令其虛部為零可得振蕩頻率：261212C CCCC(4-23) (4-24) 其中其中：C為回路的總電容 21211()1bFcUCCkF jUCC（2）起振條件）起振條件 由圖4-8(c)可知, 當不考慮不考慮gie的影響的影響時, 反饋系數(shù)反饋系數(shù)F(j)的大小為(4-25) (4-26) 101LC112()1ieoeLggg

16、LCC C27 將將gie折算到放大器輸出端折算到放大器輸出端, 有有2LFieoeLgk ggg(4-27) 因此, 放大器總的負載電導放大器總的負載電導gL為為則由振蕩器的振幅起振條件振幅起振條件YfRLF1, 可以得到 (4-28) (4-29) 1()moeLieFFgggg kk22()bieieFiecUggk gU 21mFFieoeLg kk ggg故有起振條件為：故有起振條件為：通常起振時通常環(huán)路增益取3528三、三、電感反饋振蕩器 圖圖4-9是一電感反饋振蕩器的實際電路和交流等效是一電感反饋振蕩器的實際電路和交流等效電路。電路。 1、振蕩頻率、振蕩頻率CbR1R2CeReL

17、1CEc(a)VL2Ucb.Ub.CL2L1V(b)29gieUb.L1cegieUb.(c)goegLUc.bUb.gmI.CL2M 圖 4-10電感反饋振蕩器電路(a) 實際電路; (b) 交流等效電路; (c) 高頻等效電路 30 同電容反饋振蕩器的分析一樣同電容反饋振蕩器的分析一樣, 振蕩器的振蕩頻率可振蕩器的振蕩頻率可以用回路的諧振頻率近似表示以用回路的諧振頻率近似表示, 即即101LC 式中的L為回路的總電感為回路的總電感, 由圖4-9有MLLL221(4-30) (4-31) 實際上，由相位平衡條件分析, 振蕩器的振蕩頻率表達式振蕩器的振蕩頻率表達式為 )(12211MLLggg

18、LCLoeie(4-32) 312、起振條件、起振條件 工程上在計算反饋系數(shù)時不考慮gie的影響, 反饋系數(shù)的大小為 MLMLjGKF12)(4-33) 由起振條件分析, 同樣可得起振時的gm應滿足FieFLoemKgKggg1)( (4-34) 32 3 3、電容反饋式振蕩器與電感反饋式振蕩器特點、電容反饋式振蕩器與電感反饋式振蕩器特點比較比較 讀教材讀教材P12533四、四、兩種改進型電容反饋振蕩器 前面分析了電容反饋振蕩器和電感反饋振蕩器的原理和特點： 對于電容反饋振蕩器電容反饋振蕩器：輸出波形較好、輸出頻率較高，但振蕩頻率調節(jié)不方便； 對于電感反饋振蕩器電感反饋振蕩器：振蕩頻率調節(jié)比較

19、方便，但輸出波形較差、輸出頻率不能太高。 無論是電容反饋振蕩器還是電感反饋振蕩器，無論是電容反饋振蕩器還是電感反饋振蕩器，晶體管的極晶體管的極間電容均會對振蕩頻率有影響，而極間電容受環(huán)境溫度間電容均會對振蕩頻率有影響，而極間電容受環(huán)境溫度、電、電源電壓等因素的影響較大，故他們的頻率穩(wěn)定度不高，需要源電壓等因素的影響較大，故他們的頻率穩(wěn)定度不高，需要對其進行改進，因此得到兩種改進型電容反饋振蕩器對其進行改進，因此得到兩種改進型電容反饋振蕩器克克拉潑振蕩器和西勒振蕩器。拉潑振蕩器和西勒振蕩器。34 1. 克拉潑振蕩器克拉潑振蕩器 圖圖4-10是克拉潑振蕩器的實際電路和交流等效電路是克拉潑振蕩器的實

20、際電路和交流等效電路 。它是。它是用用電感電感L和可變電容和可變電容C3（C3C1、C2）的串聯(lián)電路代替原來電的串聯(lián)電路代替原來電感。感。R2R1ReCbEcRc(a)LC1C2C3(b)LRoC1C2C3V 圖 4-11 克拉潑振蕩器電路(a) 實際電路; (b) 交流等效電路 35 由圖由圖4-10可知可知, 回路的總電容回路的總電容為：為： 332111111213CCCCCCCC(4-35) 3111CCpCC (4-36) (4-37) 晶體管以部分接入的形式接入回路，減少了晶體管與晶體管以部分接入的形式接入回路，減少了晶體管與回路間的耦合，其回路間的耦合，其接入系數(shù)接入系數(shù)為：為：

21、22301()LoCRp RRC 設并聯(lián)諧振回路設并聯(lián)諧振回路(電感兩端）的諧振阻抗為電感兩端）的諧振阻抗為R0,則則等效等效到晶體管到晶體管ce兩端的負載電阻兩端的負載電阻為：為：36 因此，因此，C1過大，負載電阻過大，負載電阻RL將很小，放大器的增益就低，將很小，放大器的增益就低，環(huán)路增益就小，可能導致振蕩器停振環(huán)路增益就小，可能導致振蕩器停振。 振蕩器的振蕩器的振蕩頻率振蕩頻率和和反饋系數(shù)反饋系數(shù)分別為：分別為：2132111CCKLCLCF (4-38) (4-39) 37 由上面分析可得由上面分析可得： （1）由于電容C3遠小于電容C1、C2，所以電容C1、C2對振蕩器的振蕩頻率影

22、響不大，因此可以通過調節(jié)可以通過調節(jié)C3調節(jié)振蕩調節(jié)振蕩頻率頻率； （2）由于反饋回路的反饋系數(shù)僅由C1與C2的比值決定，所以調節(jié)振蕩頻率不會影響反饋系數(shù)調節(jié)振蕩頻率不會影響反饋系數(shù)； （3）由于晶體管的極間電容與C1、C2并聯(lián)，因此極間電容極間電容的變化對振蕩頻率的影響很小的變化對振蕩頻率的影響很??； （4）由(4-37)可知，當通過調節(jié)C3調節(jié)振蕩頻率時，負載電阻RL將隨之改變，導致放大器的增益變化，因此調節(jié)頻率調節(jié)頻率時有可能因環(huán)路增益不足而停振，故主要用于固定頻率或窄時有可能因環(huán)路增益不足而停振，故主要用于固定頻率或窄帶的場合。帶的場合。38 2. 西勒振蕩器西勒振蕩器 圖圖4-11是

23、西勒振蕩器的實際電路和交流等效電路。是西勒振蕩器的實際電路和交流等效電路。 它的主要它的主要特點特點, 就是與電感就是與電感L并聯(lián)一可變電容并聯(lián)一可變電容C4，同樣有同樣有C3(310)f1max。同時希望電。同時希望電流放大系數(shù)流放大系數(shù)大些大些,這既容易振蕩這既容易振蕩,也便于減小晶體管和回也便于減小晶體管和回路之間的耦合。路之間的耦合。 62三、直流饋電線路的選擇三、直流饋電線路的選擇 為保證振蕩器起振的振幅條件為保證振蕩器起振的振幅條件,起始工作點應設置在起始工作點應設置在線性放大區(qū)線性放大區(qū);從穩(wěn)頻出發(fā)從穩(wěn)頻出發(fā),穩(wěn)定狀態(tài)應在截止區(qū)穩(wěn)定狀態(tài)應在截止區(qū),而不應在而不應在飽和區(qū)（因為飽和

24、區(qū)的輸出阻抗較?。╋柡蛥^(qū)（因為飽和區(qū)的輸出阻抗較小）,否則回路的有載否則回路的有載品質因數(shù)品質因數(shù)QL將降低。所以將降低。所以,通常應將晶體管的靜態(tài)偏置點通常應將晶體管的靜態(tài)偏置點設置在小電流區(qū)設置在小電流區(qū),電路應采用自偏壓。電路應采用自偏壓。 63四、振蕩回路元件選擇四、振蕩回路元件選擇 從從穩(wěn)頻出發(fā)穩(wěn)頻出發(fā),振蕩回路中電容振蕩回路中電容C應盡可能大應盡可能大,但但C過大過大,不利于波段工作不利于波段工作;電感電感L也應盡可能大也應盡可能大,但但L大后大后,體積大體積大,分分布電容大布電容大,L過小過小,回路的品質因數(shù)過小回路的品質因數(shù)過小,因此應合理地選擇因此應合理地選擇回路的回路的C、

25、L。在短波范圍。在短波范圍,C一般取幾十至幾百皮法一般取幾十至幾百皮法,L一一般取般取0.1至幾十微亨。至幾十微亨。 64五、反饋回路元件選擇五、反饋回路元件選擇 由前述可知由前述可知,為了保證振蕩器有一定的穩(wěn)定振幅以為了保證振蕩器有一定的穩(wěn)定振幅以及容易起振及容易起振,在靜態(tài)工作點通常應選擇：在靜態(tài)工作點通常應選擇：3 5fLY R F (4-51) 當靜態(tài)工作點確定后靜態(tài)工作點確定后,Yf的值就一定的值就一定,對于小功率晶體管可以近似為：260.1 0.5cQfmIYgmVF(4-51)反饋系數(shù)反饋系數(shù)的大小應在下列范圍選擇654.5 石英晶體振蕩器 一、石英晶體振蕩器頻率穩(wěn)定一、石英晶體

26、振蕩器頻率穩(wěn)定度度 石英晶體振蕩器之所以能獲得石英晶體振蕩器之所以能獲得很高的頻率穩(wěn)定度很高的頻率穩(wěn)定度,由第由第2章可知章可知,是由于石英晶體諧振器與一般的諧振回路相比具有是由于石英晶體諧振器與一般的諧振回路相比具有優(yōu)良的特性優(yōu)良的特性,具體表現(xiàn)為具體表現(xiàn)為: (1) 石英晶體諧振器具有很高的標準性。石英晶體諧振器具有很高的標準性。 (2) 石英晶體諧振器與有源器件的接入系數(shù)石英晶體諧振器與有源器件的接入系數(shù)p很小很小,一般一般為為10-310-4。 (3) 石英晶體石英晶體諧振器具有非常高的諧振器具有非常高的Q值。值。66 二、二、 晶體振蕩器電路晶體振蕩器電路 晶體振蕩器的電路類型很多晶

27、體振蕩器的電路類型很多,但根據(jù)晶體在電路中的作但根據(jù)晶體在電路中的作用用,可以將晶體振蕩器歸為兩大類可以將晶體振蕩器歸為兩大類:并聯(lián)型晶體振蕩器并聯(lián)型晶體振蕩器和和串串聯(lián)型晶體振蕩器聯(lián)型晶體振蕩器。 1并聯(lián)型晶體振蕩器并聯(lián)型晶體振蕩器 （1）皮爾斯電路）皮爾斯電路電容反饋式并聯(lián)晶體振蕩器電容反饋式并聯(lián)晶體振蕩器 圖圖4-17示出了一種典型的晶體振蕩器電路示出了一種典型的晶體振蕩器電路,當振蕩器的當振蕩器的振蕩頻率振蕩頻率在晶體的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率之間在晶體的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率之間時晶時晶體呈感性體呈感性,該電路滿足三端式振蕩器的組成原則該電路滿足三端式振蕩器的組成原則,而且該電

28、而且該電路與電容反饋的振蕩器對應路與電容反饋的振蕩器對應,通常稱為通常稱為皮爾斯皮爾斯(Pierce)振蕩振蕩器。器。 67 圖4-21 皮爾斯振蕩器(電容反饋式) CeEc(a)C1C2C3(b)C1VCEBC2Ub.gmUb.C3CqLqrqC068 A、 振蕩頻率振蕩頻率 皮爾斯振蕩器的工作頻率應由皮爾斯振蕩器的工作頻率應由C1、C2、C3及晶體構成的及晶體構成的回路決定回路決定,即由即由晶體電抗晶體電抗Xe與外部電容相等與外部電容相等的條件決定的條件決定,設外部設外部電容為電容為CL,則則1123101111eLLXCCCCC(4-52) (4-53) 由圖有 1(1)2qqLoqLo

29、qCCpCCCCCpff (4-55) (4-54) 實際上，CL與晶體的靜電容C0并聯(lián)，引入接入系數(shù)p： 所以有 69圖4-22 并聯(lián)型晶體振蕩器穩(wěn)頻原理Xq110Xe1CL1CL70 B、 反饋系數(shù)反饋系數(shù) 反饋系數(shù)反饋系數(shù)F的大小為的大小為 由于由于晶體的品質因數(shù)晶體的品質因數(shù)Qq很高很高,故其并聯(lián)諧振電阻故其并聯(lián)諧振電阻Ro也很高也很高,雖然接入系數(shù)雖然接入系數(shù)p較小較小,但等效到晶體管但等效到晶體管CE兩端的阻兩端的阻抗抗RL仍較高仍較高,所以放大器的增益較高所以放大器的增益較高,電路很容易滿足振電路很容易滿足振幅起振條件。幅起振條件。 圖圖4-23為一實際的并聯(lián)晶體振蕩電路。為一實

30、際的并聯(lián)晶體振蕩電路。 12CFC(4-56) 71圖4-23 并聯(lián)型晶體振蕩器的實用線路(C1、C2與石英晶體構成諧振） 20012 VC1V68 k3/15 pF20 pF15 k33 k7503DG6C300 pF4700 pF301 kC2f1(MHz)1515C1(pF)600350120C2(pF)75051032072圖4-24 密勒振蕩器（電感反饋式） EcVC2LCeC1（2）彌勒電路）彌勒電路電感反饋式并聯(lián)晶體振蕩器電感反饋式并聯(lián)晶體振蕩器73圖4-25 泛音晶體皮爾斯振蕩器 VLC13/15 pF430 pF220 pF20 pF5.6 H74圖4-26 場效應管晶體并聯(lián)

31、型振蕩器線路 4.7 k 24 V輸出1 M1 000 pF1 000 pF1 000 pF75 2串聯(lián)型晶體振蕩器串聯(lián)型晶體振蕩器 在串聯(lián)型晶體振蕩器中在串聯(lián)型晶體振蕩器中,晶體接在振蕩器要求低阻晶體接在振蕩器要求低阻抗的兩點之間抗的兩點之間,通常接在反饋電路通常接在反饋電路中。圖中。圖4-23示出了一串示出了一串聯(lián)型晶體振蕩器的實際線路和等效電路。聯(lián)型晶體振蕩器的實際線路和等效電路。 76 圖4-27一種串聯(lián)型晶體振蕩器 (a)實際線路;(b)等效電路 EcVLC2C1(a)C1C2LVJT(b)77 3使用注意事項使用注意事項 使用石英晶體諧振器時使用石英晶體諧振器時應注意以下幾點應注意

32、以下幾點: (1) 石英晶體諧振器的標稱頻率都是在出廠前石英晶體諧振器的標稱頻率都是在出廠前,在石英在石英晶體諧振器上并接一定負載電容條件下測定的晶體諧振器上并接一定負載電容條件下測定的,實際使用時實際使用時也必須外加負載電容也必須外加負載電容,并經(jīng)微調后才能獲得標稱頻率并經(jīng)微調后才能獲得標稱頻率。 (2) 石英晶體諧振器的激勵電平應在規(guī)定范圍石英晶體諧振器的激勵電平應在規(guī)定范圍內。內。 (3) 在在并聯(lián)型晶體振蕩器并聯(lián)型晶體振蕩器中中,石英晶體起等效電感的作石英晶體起等效電感的作用用,若作為容抗若作為容抗,則在石英晶片失效時則在石英晶片失效時,石英諧振器的支架電石英諧振器的支架電容還存在容還

33、存在,線路仍可能滿足振蕩條件而振蕩線路仍可能滿足振蕩條件而振蕩,石英晶體諧振石英晶體諧振器失去了穩(wěn)頻作用。器失去了穩(wěn)頻作用。78 (4)晶體振蕩器中一塊晶體只能穩(wěn)定一個頻率晶體振蕩器中一塊晶體只能穩(wěn)定一個頻率,當要求當要求在波段中得到可選擇的許多頻率時在波段中得到可選擇的許多頻率時,就要采取別的電路措就要采取別的電路措施施,如頻率合成器如頻率合成器,它是用一塊晶體得到許多穩(wěn)定頻率它是用一塊晶體得到許多穩(wěn)定頻率,頻率頻率合成器的有關內容將在第合成器的有關內容將在第8章介紹。章介紹。79三、 高穩(wěn)定晶體振蕩器 影響晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度的因素仍然是溫度、電影響晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度的因素仍然是溫度、電

34、源電壓和負載變化源電壓和負載變化,其中最主要的還是溫度的影響其中最主要的還是溫度的影響。 圖4-28 AT切片的頻率溫度特性T ( )806040200 20 40 40 20 (106)ffAT80 圖圖4-25是一種恒溫晶體振蕩器的組成框圖。它由是一種恒溫晶體振蕩器的組成框圖。它由兩大部分組成兩大部分組成:晶體振蕩器和恒溫控制電路。晶體振蕩器和恒溫控制電路。 圖4-29 恒溫晶體振蕩器的組成 直流放大器功率放大器電橋感溫電阻加熱電阻晶振調諧放大器輸出放大器檢波器恒溫槽AGC電壓81圖4-30 溫度補償晶振的原理線路RTRTEc(T) EcE824.6 振蕩器中的幾種現(xiàn)象一、 間歇振蕩 1、

35、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生原因 LC振蕩器在建立振蕩的過程中振蕩器在建立振蕩的過程中,有有兩個互有聯(lián)系的兩個互有聯(lián)系的暫態(tài)過暫態(tài)過程程：一個是回路上：一個是回路上高頻振蕩的建立過程高頻振蕩的建立過程；另一個是；另一個是偏壓的建立偏壓的建立過程過程?；芈酚袃δ茏饔谩；芈酚袃δ茏饔?要建立穩(wěn)定的振蕩器需要有一定的時間。要建立穩(wěn)定的振蕩器需要有一定的時間。 回路的回路的Q值越低，值越低，K0F值越大，振蕩建立越快；由于回路偏壓值越大，振蕩建立越快；由于回路偏壓的穩(wěn)幅作用，因此上述過程受偏壓變化的影響，當這兩個暫態(tài)的穩(wěn)幅作用，因此上述過程受偏壓變化的影響，當這兩個暫態(tài)過程能協(xié)調一致時，高頻振蕩和偏壓就能一致趨于穩(wěn)

36、定，從而過程能協(xié)調一致時，高頻振蕩和偏壓就能一致趨于穩(wěn)定，從而得到穩(wěn)定振蕩。得到穩(wěn)定振蕩。 當當高頻振蕩建立較快高頻振蕩建立較快，而，而偏壓電路偏壓電路由于時間常數(shù)過大而由于時間常數(shù)過大而變變化過慢時化過慢時，就會，就會產(chǎn)生間歇振蕩產(chǎn)生間歇振蕩。（讀教材。（讀教材P144）83圖4-31 間歇振蕩時Ub與Eb的波形84 2、防止產(chǎn)生間歇振蕩的措施、防止產(chǎn)生間歇振蕩的措施 (1) 起振時起振時K0F不能太大。不能太大。 (2) 適當選擇適當選擇Cb、Ce，使它們的值適當小一些，以使偏壓，使它們的值適當小一些，以使偏壓UBB的變化跟上的變化跟上Ub的變化，具體數(shù)值由實驗決定。的變化，具體數(shù)值由實驗

37、決定。 (3) 通常高通常高Q值的晶體振蕩電路不會出現(xiàn)間歇振蕩。值的晶體振蕩電路不會出現(xiàn)間歇振蕩。85二、頻率拖曳現(xiàn)象 1 1、產(chǎn)生的條件、產(chǎn)生的條件：以：以耦合振蕩回路作為放大器負載耦合振蕩回路作為放大器負載，在，在一定條件下會出現(xiàn)頻率拖曳現(xiàn)象。一定條件下會出現(xiàn)頻率拖曳現(xiàn)象。 圖4-32變壓器反饋振蕩器(a)實際電路; (b)耦合回路的等效電路(a)C1CbVCeC2MRbRrEcL1L2C2L2L1r1r2C1(b)86圖4-33 阻抗ZL的幅角L的頻率特性87 (分析見教材）分析見教材） 由圖由圖4-33可以看出以下幾點可以看出以下幾點: (1)II始終大于始終大于I,且有且有II01,I01; (2)當當02遠低于遠低于01時時,02對對I影響較大影響較大;當當02遠大于遠大于01時時,0