項(xiàng)目三信號(hào)發(fā)生與處理電路

1、項(xiàng)目三 信號(hào)發(fā)生與處理電路模塊 波形發(fā)生器授課班級(jí)××××時(shí)間××年×月×日授課班級(jí)時(shí) 間年 月 日年 月 日年 月 日年 月 日年 月 日年 月 日年 月 日授課章節(jié)目的和要求1、了解波形發(fā)生電路的類型、應(yīng)用2、掌握其原理及設(shè)計(jì)、調(diào)試、檢測(cè)方法重點(diǎn)和難點(diǎn)波形發(fā)生電路原理及設(shè)計(jì)圖7.1 波形發(fā)生器實(shí)物（信號(hào)發(fā)生器） 7.1波形發(fā)生器概述在調(diào)試硬件時(shí)，常常需要加入一些信號(hào)，以觀察電路工作是否正常，一般我們通過(guò)一種數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器即波形發(fā)生器實(shí)現(xiàn)。波形發(fā)生器也稱為振蕩器，是一種不需要外加激勵(lì)信號(hào)，而能將直流電源的能量轉(zhuǎn)變

2、為交流能量輸出的電路。它與放大器的最大本質(zhì)的區(qū)別，在于它的工作不需要外加的信號(hào)激勵(lì)。波形發(fā)生器在廣播、通訊、測(cè)量和遙控等技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。除此之外，還應(yīng)用在電源技術(shù)、電聲技術(shù)等其他工業(yè)技術(shù)當(dāng)中。7.1.1波形的分類按照波形的形狀可以分為正弦波和非正弦波。其中，常見的非正弦波有方波、矩形波、鋸齒波、三角波、階躍波、脈沖波和復(fù)雜波等。具體的波形如圖7.2所示。按振蕩器產(chǎn)生的振蕩波形來(lái)分，可以分為正弦振蕩器和非正弦振蕩器兩大類。不同的波形，應(yīng)用的領(lǐng)域也不同。一般家用電器里面的波形都是正弦波，而計(jì)算機(jī)和數(shù)碼產(chǎn)品里應(yīng)用的是方波，電視信號(hào)是復(fù)雜波等等。本課題主要介紹的是正弦波振蕩器。圖7.2 常見波

3、形的種類7.1.2波形發(fā)生器的組成波形發(fā)生器一般需要起振、選頻、穩(wěn)幅等幾個(gè)環(huán)節(jié)。因此，波形發(fā)生器由以下幾個(gè)部分組成： （1）放大器：具有放大作用，它將電源的直流電能轉(zhuǎn)換成交流能量。（2）正反饋網(wǎng)絡(luò)：它與放大器共同滿足振蕩條件。（3）選頻網(wǎng)絡(luò)：選擇某一個(gè)頻率，使之成為單一頻率的振蕩。（4）穩(wěn)幅電路：限制輸出波形幅度，到達(dá)穩(wěn)幅目的，改善波形。7.1.3 振蕩的基本條件。我們這章主要介紹的是正弦波振蕩器。、1.自激振蕩原理信號(hào)發(fā)生電路能產(chǎn)生各種波形的輸出信號(hào)，都是基于自激振蕩原理。自激振蕩原理的方框圖如圖7.3所示：圖7.3 自激振蕩器方框圖它是由基本放大器A和正反饋網(wǎng)絡(luò)F組成的閉合正反饋環(huán)路。=

4、=由于自激振蕩是一種沒(méi)有輸入,仍有一定大小輸出的電路，因此必須有： 為非零值=A=A(+)=A+AF=+=即：1、自激振蕩器是由放大器A和反饋網(wǎng)絡(luò)F組成的閉合環(huán)路，其能形成自激振蕩須滿足：=1稱 AF=1為自激振蕩條件。由于A、F為復(fù)數(shù)形式。故自激振蕩條件又可表示為：| |=1及其中n=0,1,2上式中第一項(xiàng)|AF|=1為自激振蕩的幅度條件，第二項(xiàng)為自激振蕩的相位條件。說(shuō)明信號(hào)在環(huán)內(nèi)經(jīng)過(guò)放大電路的和反饋網(wǎng)絡(luò)后的相移之和為2n。即反饋信號(hào)必須與放大器的輸入信號(hào)同相，也就是振蕩電路必須引入正反饋。相位條件是產(chǎn)生自激振蕩的必要條件，幅度條件則是自激產(chǎn)生的充分條件，兩者缺一不可。相位條件意味著振蕩電路

5、必須是正反饋；振幅條件可以通過(guò)調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到。以上就是振蕩電路工作的兩個(gè)基本條件，為了獲得某個(gè)指定頻率f0的正弦波，可在放大電路或者反饋電路中，加入具有選頻特性的網(wǎng)絡(luò)，使只有某一個(gè)選定頻率f0的信號(hào)滿足振蕩條件，而其他頻率的信號(hào)不滿足振蕩條件。2.振蕩器的起振與穩(wěn)幅當(dāng)振蕩電路接通電源時(shí)，隨著電路中的電流從零開始突然增大，電路中就產(chǎn)生了電沖擊，它包含了從低頻到高頻的各種頻率成分，其中必有一種頻率的信號(hào)滿足振蕩器的相位平衡條件，產(chǎn)生正反饋。如果此時(shí)放大器的放大倍數(shù)足夠大，滿足|AF|1的條件，則經(jīng)過(guò)電路的不斷放大后，輸出信號(hào)在很短的時(shí)間內(nèi)就由小變大，由弱變強(qiáng)，使電路振蕩起來(lái)。隨著電路輸

6、出信號(hào)的增大，晶體管的工作范圍進(jìn)入了截止區(qū)和飽和區(qū)，電路的放大倍數(shù)A自動(dòng)的衰減，從而限制了振蕩幅度的無(wú)限增大。最后當(dāng)|AF|=1時(shí)，電路就有了穩(wěn)定的信號(hào)輸出。從電路的起振到形成穩(wěn)定的振蕩所需要的時(shí)間是極短的。3.振蕩器的組成一個(gè)反饋放大電路若能同時(shí)滿足自激振蕩的幅度和相位平衡條件，就一定能產(chǎn)生自激振蕩，但并不見得一定能產(chǎn)生正弦波自激振蕩，即輸出信號(hào)不一定是正弦波。這是因?yàn)?，若同時(shí)有多種頻率的正弦波信號(hào)都滿足自激振蕩條件，則反饋放大電路就能夠在多種頻率下產(chǎn)生振蕩。它的輸出信號(hào)就是一個(gè)由多種頻率的正弦波信號(hào)合成的非正弦波信號(hào)。為了獲得單一頻率的正弦波振蕩，可在反饋放大電路中引入選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相

7、位平衡條件的一個(gè)頻率），使反饋放大電路對(duì)不同頻率的正弦波信號(hào)產(chǎn)生不同的相位移和放大倍數(shù)，使電路只讓某一特定頻率的正弦波信號(hào)滿足自激振蕩條件，保證電路輸出正弦波信號(hào)。根據(jù)振蕩電路對(duì)起振、振幅和振蕩頻率的要求，振蕩器由以下幾個(gè)部分組成：放大電路：具有放大信號(hào)的作用，并將電源的直流電能轉(zhuǎn)換成振蕩信號(hào)的交流能量。反饋網(wǎng)絡(luò)：它是形成反饋、滿足振蕩器相位平衡的條件。選頻網(wǎng)絡(luò)：在正弦波振蕩電路中，它的作用是選擇某一頻率，使之滿足振蕩條件，形成單一頻率的振蕩。由R、C元件組成的選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路稱為RC振蕩電路，用于產(chǎn)生低頻信號(hào)的場(chǎng)合；由L、C組成的網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路稱為L(zhǎng)C振蕩電路，用于產(chǎn)生高頻信號(hào)的場(chǎng)合。由石

8、英晶體組成的選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路稱為石英晶體振蕩電路。4振蕩電路的分析穩(wěn)幅電路：用與穩(wěn)定振蕩器輸出信號(hào)的振幅，改善波形。對(duì)振蕩器的分析一般采用以下步驟：（1）檢查是否具有基本組成部分；（2）檢查放大電路是否具有放大作用；（3）分析是否存在滿足相位平衡條件，若無(wú)，則判斷不能產(chǎn)生正弦波振蕩，若有，則繼續(xù)第四步；（4）分析是否滿足幅值平衡條件。一般振蕩器的幅度平衡條件容易滿足，主要是檢查電路的相位平衡條件，即判斷電路是否有正反饋。5正弦振蕩電路的分類為了保證振蕩電路產(chǎn)生單一的正弦波，電路中必須包含選頻網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)元件的不同，可以將振蕩器分為RC振蕩器、LC振蕩器和石英晶體正弦波振蕩器。7.2 R

9、C正弦波振蕩器7.2.1.電路的組成RC正弦波振蕩器電路，如圖7.4所示。選頻網(wǎng)絡(luò)由RC電路組成的振蕩電路稱為RC正弦波振蕩器。RC正弦波振蕩電路有橋式振蕩電路，雙T網(wǎng)絡(luò)式和移相式振蕩電路等類型。這里我們選取最常用的文氏電橋振蕩電路來(lái)介紹。如圖7-4所示： （a）RC橋式正弦波振蕩電路 （b）橋式畫法 圖7.4 RC正弦波振蕩電路在圖7.4（a）中的運(yùn)放和電阻R1、Rf組成同相比例運(yùn)算放大器，RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成振蕩器的反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)。設(shè)電阻R1和電容C1相串聯(lián)的阻抗為Z1，電阻R2和電容C2相并聯(lián)的阻抗為Z2。因該電路的、Rf 、Z1和Z2四個(gè)器件組成電橋的四個(gè)臂，如圖7.4（b），電橋

10、的對(duì)角線頂點(diǎn)接到放大電路的兩個(gè)輸入端，所以該電路又稱為文氏電橋振蕩電路。根據(jù)RC串、并聯(lián)電路的諧振頻率f0為：，該頻率即為振蕩器的振蕩頻率。根據(jù)反饋放大器的分析方法可知，RC選頻網(wǎng)絡(luò)與同相比例運(yùn)算放大器組成電壓串聯(lián)反饋電路。在諧振時(shí)，為了調(diào)節(jié)方便，通常取R1= R2， C1= C2，RC選頻網(wǎng)絡(luò)諧振條件和電壓串聯(lián)反饋放大器反饋系數(shù)的定義式可得：根據(jù)反饋極性的判別方法可知，由RC選頻網(wǎng)絡(luò)和同相比例運(yùn)算放大器所組成的放大電路是正反饋放大器，滿足振蕩的位相條件可得該電路要產(chǎn)生振蕩的條件是運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)要等于3。即由此可得該電路產(chǎn)生振蕩要滿足的條件是R2=2R1。7.2.2.振蕩的建立和穩(wěn)幅

11、的措施電路接通電源的瞬間，相當(dāng)于給振蕩電路注入一個(gè)階躍信號(hào)，根據(jù)頻譜分析的理論可知，階躍信號(hào)是由不同頻率、不同幅度的正弦波信號(hào)疊加而成的。在這些信號(hào)中含有與RC選頻網(wǎng)絡(luò)諧振頻率f0相同的正弦波信號(hào)。振蕩器對(duì)該頻率信號(hào)的放大作用等于3，滿足振蕩的幅度條件；而對(duì)其它頻率信號(hào)的放大作用小于3，不滿足振蕩的幅度條件；所以該振蕩器將輸出頻率為f0的正弦波信號(hào)。為了使振蕩器接通電源后容易起振，讓振蕩電路在剛接通電源時(shí)的電壓放大倍數(shù)略大于3，對(duì)f0信號(hào)進(jìn)行有效的放大，使f0信號(hào)的幅度逐漸增大。當(dāng)f0信號(hào)的幅度達(dá)到一定值時(shí)，應(yīng)將振蕩放大器電壓放大倍數(shù)的值降到3，使振蕩器輸出信號(hào)的幅度保持穩(wěn)定，該功能由振蕩器的

12、穩(wěn)幅電路來(lái)實(shí)施。在圖7.4(a)所示的電路中，只要將電阻R2改成負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻即可組成穩(wěn)幅電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)幅的作用。該電路穩(wěn)幅的工作原理是：剛接通電源時(shí)，電阻R2的值比2R1的值大，振蕩放大器的電壓放大倍數(shù)略大于3，振蕩放大器對(duì)f0信號(hào)進(jìn)行有效的放大，使f0信號(hào)的幅度逐漸增大。隨著f0信號(hào)幅度的增大，電阻R2的溫度上升，阻值下降，振蕩放大器的電壓放大倍數(shù)也隨著下降到3，振蕩器輸出信號(hào)幅度將不再增大，保證了振蕩器輸出信號(hào)幅度的穩(wěn)定。在圖7.4（a)所示的電路中，若將RC選頻網(wǎng)絡(luò)中的RC改成如圖7.5所示的可調(diào)節(jié)電路，即可構(gòu)成頻率可變的正弦波信號(hào)發(fā)生器。實(shí)驗(yàn)室中做實(shí)驗(yàn)用的低頻信號(hào)發(fā)生器就是用

13、該電路來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦波振蕩，輸出正弦波信號(hào)。圖7.5 可調(diào)節(jié)RC正弦波振蕩電路7.2.3. RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性 為了方便分析，我們把圖7.6中的反饋網(wǎng)絡(luò)重畫于圖7.6(a)中，在信號(hào)頻率很低時(shí)，可等效成圖7.6（b）電路。在低頻等效電路中，Z1=-jXc1，Z2=R2。低頻時(shí)，由于Xc1>>R2，所以|Uf|<<|UO|。在信號(hào)頻率很高時(shí)，其等效電路如圖7.6（c）所示。在高頻等效電路中，Z1=R1，Z2=-jXc2。高頻時(shí)，由于R1>>Xc2，所以|Uf|<<|UO|。（a）RC串并聯(lián)電路 （b）低頻等效電路 （c）高頻等效電路圖7.6 RC

14、串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及低、高頻率等效電路在高低頻兩端，Uf都很小，說(shuō)明在中間某一頻率上會(huì)出現(xiàn)Uf最大值，即F=Uf/Uo為最大。又由于低頻時(shí)Uf相位超前Uo，而高頻時(shí)Uf相位滯后Uo，說(shuō)明當(dāng)頻率由低到高變化時(shí)，Uf的相位由超前變到滯后，必然有一頻率fo使Uf與Uo同相，即=0°。在圖7.6（a）中=當(dāng) 虛部為零時(shí)： 從以上分析可知，當(dāng)f=fo時(shí)，F(xiàn)=|Uf/Uo|F為最大值,且相角f=0，即Uf與Uo同相位。正是RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的這一特點(diǎn)，可用它來(lái)作為選頻網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)起到正反饋?zhàn)饔?。其頻率特性如圖7.7所示。圖7.7 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性7.3 LC正弦波振蕩器RC正弦波振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)由RC

15、電路組成，該電路通常用來(lái)產(chǎn)生頻率低于1MHz的低頻信號(hào)，要產(chǎn)生頻率高于1MHz的高頻信號(hào)，必須用LC正弦波振蕩器。LC正弦波振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)由LC諧振電路組成，反饋信號(hào)的耦合方式有變壓器反饋式、電感反饋式和電容反饋式三種類型。7.3.1 LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)1.LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)如圖7.8所示，R為回路的等效損耗電阻（阻尼電阻）。因?yàn)橐话氵x頻網(wǎng)絡(luò)都接在三極管放大電路的輸出端，所以用恒流源IS等效三極管的恒流。圖7.8 LC并聯(lián)電路由諧振電路原理可知，若忽略電阻R的影響，LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率為：諧振時(shí)，電壓與電流同相，電路呈純電阻性。2.LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性當(dāng)外加信號(hào)的頻率f=f0時(shí)，L

16、C并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生諧振，此時(shí)阻抗最大，輸出電壓U0也達(dá)最大值，并且輸出電壓U0與輸出電流I0同相。當(dāng)外加信號(hào)的頻率f偏離f0時(shí)，LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的阻抗很快下降，且相位差不為零，頻率偏離越大，LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的阻抗越下，相位差就越大，其幅頻特性和相頻特性如圖7.9所示。（a）幅頻特性 （b）相頻特性圖7.9 LC并聯(lián)諧振回路的頻率特性Q為品質(zhì)因數(shù)。Q值越大，R值越小，諧振時(shí)阻抗值越大，相角隨頻率變化的程度越急劇，說(shuō)明選頻效果越好。7.3.2變壓器反饋式振蕩電路1.電路組成圖7.10所示為一變壓器反饋式LC振蕩電路。圖中，LC并聯(lián)回路作為三極管的集電極負(fù)載，是振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)。變壓器反饋式振蕩電路由放大電路

17、、反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)三部分組成。電路中三個(gè)線圈作變壓器耦合。線圈L與電容C組成選頻電路，L2是反饋線圈，與負(fù)載相接的L3為輸出線圈。圖7.10 變壓器反饋式振蕩電路利用瞬時(shí)極性法可判斷反饋電路的同名端設(shè)置是否正確，并由此推斷該電路是否能產(chǎn)生振蕩輸出。判斷的方法是：在放大器的輸入端注入一個(gè)正極性的瞬時(shí)信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，從反饋網(wǎng)絡(luò)反饋到輸入端的信號(hào)也是正極性時(shí)，放大器是正反饋，滿足振蕩器的位相條件，當(dāng)振蕩器的幅度條件也滿足時(shí)，振蕩器將產(chǎn)生振蕩輸出正弦波信號(hào)。2.振蕩條件及振蕩頻率集電極輸出信號(hào)與基極的相位差為180°，通過(guò)變壓器的適當(dāng)連接，使L2兩端的反饋交流電壓又產(chǎn)生180

18、6;相移，即可滿足振蕩的相位條件。自激振蕩的頻率基本上由LC并聯(lián)諧振回路決定。即當(dāng)電路電源接通瞬間，在集電極選頻電路中激起一個(gè)很微弱的電流變化信號(hào)。選頻電路只對(duì)諧振頻率fo的電流，呈現(xiàn)很大阻抗。該頻率的電流在回路兩端產(chǎn)生電壓降，這個(gè)電壓降經(jīng)變壓器耦合到L2，反饋到三極管輸入端；對(duì)非諧振頻率的電流，LC諧振回路呈現(xiàn)的阻抗很小，回路兩端幾乎不產(chǎn)生電壓降，L2中也就沒(méi)有非諧振頻率信號(hào)的電壓降，當(dāng)然這些信號(hào)也沒(méi)有反饋。諧振信號(hào)經(jīng)反饋、放大、再反饋就形成振蕩。當(dāng)改變L或C的參數(shù)時(shí)，振蕩頻率將發(fā)生相應(yīng)改變。3.電路特點(diǎn)變壓器反饋式振蕩電路的特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易起振，改變電容大小可方便地調(diào)節(jié)振蕩頻率。在

19、應(yīng)用時(shí)要特別注意線圈L2的極性，否則沒(méi)有正反饋，無(wú)法振蕩。7.3.3電感三點(diǎn)式LC振蕩器1.電路結(jié)構(gòu) 圖7.11所示為電感三點(diǎn)式LC振蕩器，圖（a）是用晶體管作放大電路;圖（b）是用運(yùn)放作放大電路。特點(diǎn)是電感線圈有中間抽頭，使LC回路有三個(gè)端點(diǎn)，并分別接到晶體管的三個(gè)電極上（交流電路），或接在運(yùn)放的輸入、輸出端。（a）放大部分為晶體管;（b）放大部分為運(yùn)算放大器圖7.11 電感三點(diǎn)式LC振蕩器2. 振蕩條件及頻率在圖7.11(a)中，用瞬時(shí)極性法判斷相位條件，若給基極一個(gè)正極性信號(hào)，晶體管集電極得到負(fù)的信號(hào)。在LC并聯(lián)回路中，1端對(duì)“地”為負(fù)，3端對(duì)“地”為正，故為正反饋，滿足振蕩的相位條件。

20、振蕩的幅值條件可以通過(guò)調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)Au和L2上的反饋量來(lái)實(shí)現(xiàn)。該電路的振蕩頻率基本上由LC并聯(lián)諧振回路決定。式中，L=L1+L2+2M。3.電路特點(diǎn)電感三點(diǎn)式LC振蕩電路，由于L1和L2是由一個(gè)線圈繞制而成的，耦合緊密，因而容易起振，并且振蕩幅度和調(diào)頻范圍大，使得高次諧波反饋較多，容易引起輸出波形的高次諧波含量增大，導(dǎo)致輸出波形質(zhì)量較差。7.3.4電容三點(diǎn)式LC振蕩器1.電路組成電感反饋式振蕩電路克服了變壓器反饋式振蕩電路所存在的缺點(diǎn)，當(dāng)電容C采用可變電容器時(shí)，可獲得較寬振蕩頻率的輸出信號(hào)，最高的振蕩頻率可達(dá)幾十兆赫，但該電路輸出信號(hào)的波形不太好，為了改善振蕩電路輸出信號(hào)的波形，將電

21、路中的電感換成電容，電容換成電感即構(gòu)成電容反饋式振蕩電路。電容反饋式正弦波振蕩電路又稱為電容三點(diǎn)式正弦波振蕩器。圖7.12所示為電容三點(diǎn)式LC振蕩電路。電容C1、C2與電感L組成選頻網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的端點(diǎn)分別與三極管的三個(gè)電極或與運(yùn)放輸入、輸出端相連接。（a）放大部分為晶體管 （b）放大部分為運(yùn)算放大器圖7.12 電容三點(diǎn)式LC振蕩器2. 振蕩條件和振蕩頻率以圖7.12(b)為例，用瞬時(shí)極性法判斷振蕩的相位條件。若反相輸入端為正極性信號(hào)，LC網(wǎng)絡(luò)的1端點(diǎn)產(chǎn)生負(fù)極性信號(hào)；3端點(diǎn)相應(yīng)為正極性信號(hào)，從而構(gòu)成正反饋形式，滿足相位條件（反饋電壓Uf=U2）。幅值條件如前所述，其振蕩頻率為:式中，C=C1&#

22、183;C2/(C1+C2)。3.電路特點(diǎn)由于反饋電壓取自C2，電容對(duì)高次諧波容抗小，反饋中諧波分量少，振蕩產(chǎn)生的正弦波形較好，但這種電路調(diào)頻不方便，因?yàn)楦淖僀1、C2調(diào)頻的同時(shí)，也改變了反饋系數(shù)。其中圖(a)電路的振蕩頻率為式中C為C1、C2與C3相串聯(lián)后的等效電路，但一般情況C1>>C，C2>>C，所以CC3。圖(b)電路的振蕩頻率為:式中，C=C1×C2/(C1+C2)+C3。三端式振蕩器選頻網(wǎng)絡(luò)由三部分電抗組成，有三個(gè)端子對(duì)外，分別接在三極管的三個(gè)極上或集成運(yùn)放的兩個(gè)輸入端和輸出端上。用三極管作放大器時(shí)，從發(fā)射極向另外兩個(gè)極看，應(yīng)是同性質(zhì)的電抗，而集電

23、極與基極間應(yīng)接與上述兩電抗性質(zhì)相反的電抗。用集成運(yùn)放作放大器時(shí)，從同相輸入端向反相入端及輸出端看去時(shí)，應(yīng)是同性質(zhì)的電抗，反相輸入端和輸出端之間的電抗應(yīng)是與上述兩電抗性質(zhì)相反的電抗。7.4 石英晶體振蕩器有些電路要求振蕩頻率的穩(wěn)定性非常高（如無(wú)線電通信的發(fā)射機(jī)頻率）。其f / fo達(dá)108-1010HZ數(shù)量級(jí)，用前面所討論的電路很難實(shí)現(xiàn)這種要求。采用石英晶體振蕩器，則可以滿足這樣高的穩(wěn)定性。其外形及結(jié)構(gòu)如圖7.13所示。 圖7.13石英晶體外形及結(jié)構(gòu)圖（a）石英晶體外形圖；（b）石英晶體結(jié)構(gòu)圖7.4.1 石英晶體石英晶體的特性及等效電路石英晶體之所以能做成諧振器是基于它的壓電效應(yīng)。若在晶片兩面施

24、加機(jī)械力，則沿受力方向產(chǎn)生電場(chǎng)，晶片兩側(cè)產(chǎn)生異性電荷。若在晶片兩面加一交變電場(chǎng)，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。當(dāng)外加電場(chǎng)的頻率等于晶體的固有頻率時(shí)，機(jī)械振動(dòng)幅值明顯加大，這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”。由于石英晶體的這種特性，可以把它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等效成如圖7.14所示中（a）圖（a）等效電路；(b)頻率特性；(c)符號(hào)圖7.14 石英晶體的等效電路、頻率特性及符號(hào)的等效電路，石英晶體的頻率特性及符號(hào)如圖7.14所示中（b）、（c）所示。由等效電路可知，石英晶體振蕩器應(yīng)有兩個(gè)諧振頻率。在低頻時(shí)，可把靜態(tài)電容Co看作開路。若f=fs時(shí)，L、C、R串聯(lián)支路發(fā)生揩振，XL=XC，它的等效阻抗Zo=R，為最小值串聯(lián)諧振

25、頻率為當(dāng)頻率高于fs時(shí)，XL>XC，L、C、R支路呈現(xiàn)感性，Co與LC構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，其振蕩頻率為：式中，C=C·Co/(C+Co)。通常Co>>C，所以fp與fs非常接近，fp略大于fs，也就是說(shuō)感性區(qū)非常窄，其頻率特性如圖7.14（b）所示。由圖可知，低頻時(shí)，兩條支路的容抗起主要作用，電路呈現(xiàn)容性。隨著頻率的增加，容抗逐步減小。當(dāng)f=fs時(shí)，LC串聯(lián)諧振，Zo=R，呈現(xiàn)電阻性；當(dāng)ffs時(shí)，LC支路呈現(xiàn)感性；當(dāng)f=fp時(shí)，并聯(lián)諧振，阻抗呈現(xiàn)純阻性；當(dāng)ffs時(shí)，Co支路起主要作用，電路又呈現(xiàn)容性。圖7.14(c)為石英晶體的表示符號(hào)。7.4.2 石英晶體振蕩器石英晶體正弦波振蕩電路有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種類型,如圖7.15所示。其中（a）圖為并聯(lián)型石英晶體振蕩電路，圖（b）為串聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路。 (a) 并聯(lián)型石英晶體振蕩電路 (b) 串聯(lián)型石英晶體振蕩電路圖7.15 并、串聯(lián)型石英晶體振蕩電路由圖（a）可見，只要將電容三點(diǎn)式正