高頻電子線路第四章 正弦波振蕩器

1、高頻電子線路第四章 正弦波振蕩器第1頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五振蕩器是一種不需外加信號(hào)激勵(lì)而能自動(dòng)將直流能量變換為周期性交變能量的裝置。從能量的觀點(diǎn)看，放大器是一種在輸入信號(hào)控制下，將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榘摧斎胄盘?hào)規(guī)律變化的交變能量的電路。而振蕩器是不需要輸入信號(hào)控制，就能自動(dòng)地將直流電源的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟l率和幅度的交變能量的電路。第2頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五(1) 振蕩器構(gòu)成振蕩器正常工作，必須有以下四個(gè)部分：放大器或有源器件：至少有一個(gè)起能量變換作用的換能機(jī)構(gòu)。正反饋通路或負(fù)阻：必須有一個(gè)能夠補(bǔ)充元器件能量損耗的正反饋通路或

2、負(fù)阻器件，保證穩(wěn)定的振蕩。選頻網(wǎng)絡(luò)：振蕩器具有單一頻率。穩(wěn)幅：一個(gè)對(duì)振蕩強(qiáng)度具有自動(dòng)調(diào)整作用的非線性元件。實(shí)際的放大器都有非線性限幅作用，使得振蕩幅度不會(huì)無(wú)限大。也可外加具有自動(dòng)調(diào)節(jié)振蕩強(qiáng)度的非線性元件，以保證獲得需要的輸出波形。第3頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五按振蕩波形分類：正弦波振蕩器、非正弦波振蕩器按工作機(jī)理分類：反饋振蕩器、負(fù)阻振蕩器按選頻網(wǎng)絡(luò)分類：LC振蕩器、RC振蕩器、晶體振蕩器(2) 振蕩器分類第4頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五通信系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用混頻器的本振信號(hào)；調(diào)制的載波信號(hào)，解調(diào)的本地振蕩信號(hào)；時(shí)鐘、定時(shí)電路，電子測(cè)量

3、設(shè)備的基準(zhǔn)信號(hào)。工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)廣泛應(yīng)用的高頻電加熱設(shè)備微波爐，電療設(shè)備。(3) 振蕩器應(yīng)用第5頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五正弦波振蕩器是一個(gè)含有非線性元件和儲(chǔ)能元件的閉環(huán)系統(tǒng)，它是一個(gè)非線性動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，可采用求解非線性微分方程或計(jì)算機(jī)輔助分析法。本章定性分析闡明振蕩器的振蕩特性，在進(jìn)行電路分析時(shí)，仍采用電路參數(shù)的準(zhǔn)線性分析法。在振蕩的初始階段，系統(tǒng)內(nèi)流通的信號(hào)比較微弱，因此，可以引用線性系統(tǒng)的分析方法，來(lái)確定這一時(shí)期振蕩器的工作狀態(tài)。振蕩建立后，用準(zhǔn)線性方法分析，獲得重要的具有指導(dǎo)意義的結(jié)論。(4) 對(duì)正弦波振蕩器的分析第6頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18

4、分，星期五LC諧振回路是LC振蕩器的重要組成部分，正弦波振蕩器則是基于二階RLC回路的自由振蕩現(xiàn)象?？紤]了回路損耗后，回路將產(chǎn)生振幅衰減的阻尼振蕩。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.1 反饋振蕩器的原理與分析(1/5)第7頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五振幅衰減由于回路存在損耗,維持等幅振蕩措施： 適時(shí)地補(bǔ)充維持回路內(nèi)部的能量平衡的交變能量。反饋振蕩器 采用負(fù)阻器件，抵消回路存在損耗，如隧道二極管。負(fù)阻振蕩器4.1 反饋振蕩器的原理4.1.1 反饋振蕩器的原理與分析(2/5)第8頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五反饋型正弦波振蕩器達(dá)到穩(wěn)定振蕩的基本條

5、件：起振條件：首先，要讓振蕩器發(fā)生自激振蕩。平衡條件：其次，保證振蕩器環(huán)路中的能量補(bǔ)充恰好抵消能量消耗，達(dá)到環(huán)路平衡。穩(wěn)定條件：最后，還要保證振蕩器是穩(wěn)定的，如果外加干擾使得振蕩器偏離了環(huán)路平衡狀態(tài)，振蕩器系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.1 反饋振蕩器的原理與分析(3/5)第9頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五閉環(huán)電壓增益開(kāi)環(huán)電壓增益電壓反饋系數(shù)反饋系統(tǒng)的環(huán)路增益：4.1 反饋振蕩器的原理4.1.1 反饋振蕩器的原理與分析(4/5)第10頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五在某一頻率 上若 ， 將趨于無(wú)窮大，表明即使沒(méi)

6、有外加信號(hào)，也可以維持振蕩輸出。自激振蕩的條件就是環(huán)路增益為1，為振蕩器的平衡條件。形成增幅振蕩形成減幅振蕩4.1 反饋振蕩器的原理4.1.1 反饋振蕩器的原理與分析(5/5)第11頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五振蕩器的平衡條件即為也可以表示為：以上兩式分別稱為振幅平衡條件和相位平衡條件。以單調(diào)諧諧振放大器為例來(lái)看K(j)與F(j)的意義。若有 ，則4.1 反饋振蕩器的原理4.1.2 平衡條件(1/3)式中, ZL為負(fù)載阻抗。Yf(j)為晶體管的正向轉(zhuǎn)移導(dǎo)納。第12頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五與F(j)反號(hào)的反饋系數(shù)F(j)這樣，振蕩條件可

7、寫(xiě)為 振幅平衡條件和相位平衡條件分別可寫(xiě)為4.1 反饋振蕩器的原理4.1.2 平衡條件(2/3)第13頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五平衡狀態(tài)時(shí)，電源供給的能量正好抵消整個(gè)環(huán)路損耗的能量，平衡時(shí)輸出幅度不再變化，因此振幅平衡條件決定了振蕩器輸出振幅大小。由于環(huán)路只有在某一特定頻率上才滿足相位平衡條件，可以認(rèn)為，相位平衡條件決定了振蕩器輸出信號(hào)頻率大小，解T=0得到的根即為振蕩器的振蕩頻率，一般在回路的諧振頻率附近。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.2 平衡條件(3/3)第14頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五起始信號(hào)：振蕩器接通電源瞬間產(chǎn)生電流突變；

8、電路內(nèi)存在各種微弱噪聲。特點(diǎn)：很微弱，占據(jù)頻帶很寬。電擾動(dòng)通過(guò)振蕩環(huán)路選頻、放大、反饋而形成振蕩。為了保證輸出信號(hào)從無(wú)到有，幅度不斷增長(zhǎng)，在振蕩建立過(guò)程中，反饋電壓VF和原輸入電壓Vi(電擾動(dòng))必須同頻同相，并且|VF|Vi|。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.3 振蕩器的起振條件(1/3)第15頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五反饋振蕩器的起振條件相位條件=+=L2,1,02)(0nnFKpjjwj振幅條件1)()(00FKww起振過(guò)程中的信號(hào)分析：起振初始，放大器工作于小信號(hào)狀態(tài)，適當(dāng)設(shè)置晶體管工作點(diǎn)，獲得較高的增益K，可用晶體管小信號(hào)等效電路計(jì)算增益K。振蕩建立過(guò)程中

9、，環(huán)路增益T恒大于1，放大器的輸入Vi不斷增大，放大器從小信號(hào)進(jìn)入大信號(hào)工作狀態(tài)。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.3 振蕩器的起振條件(2/3)第16頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五穩(wěn)幅措施：起振條件為T(mén)=KF1，輸出信號(hào)幅度的不斷增長(zhǎng)，而后限制其增長(zhǎng)，使其達(dá)到平衡，滿足平衡條件T=KF=1。環(huán)路中必須有一非線性器件，其參數(shù)隨信號(hào)的增大而變化，達(dá)到限幅的目的。晶體管本身的非線性使得放大器的放大倍數(shù)K隨輸入信號(hào)的增大而減小。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.3 振蕩器的起振條件(3/3)第17頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五振蕩器進(jìn)入平衡狀態(tài)后，假設(shè)

10、受到外界的擾動(dòng)，將會(huì)破壞其原來(lái)的平衡狀態(tài)。干擾消失后，振蕩器若能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)，則稱之為是穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。否則，是不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.4 穩(wěn)定條件(1/2)1) 振幅穩(wěn)定條件振蕩器平衡時(shí)，環(huán)路增益為1，反饋電壓VF等于放大器輸入電壓Vi。平衡點(diǎn)增益具有負(fù)斜率第18頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五某個(gè)平衡點(diǎn)上，若外界擾動(dòng)使得振蕩器的輸入幅度增大，環(huán)路增益減小，反饋電壓減??；若外界擾動(dòng)使得振蕩器的輸入幅度減小，環(huán)路增益增大，反饋電壓增大，為穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，反之為不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。有自偏置效應(yīng)的振蕩器，振幅穩(wěn)定性更好。自給偏置4.1 反

11、饋振蕩器的原理4.1.4 穩(wěn)定條件(1/5)第19頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五若振蕩幅度加大，放大器增益以及環(huán)路增益自動(dòng)降低；若振蕩幅度減小，放大器增益增大，保證T=KF=1。如果反饋F不隨輸入變化而變化，則： 并非所有的平衡點(diǎn)都是穩(wěn)定的。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.4 穩(wěn)定條件(2/5)2) 振幅穩(wěn)定條件的討論第20頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五正弦振蕩的角頻率是相位隨時(shí)間的變化率，相位瞬時(shí)變化必然引起頻率變化，相位穩(wěn)定條件即是頻率穩(wěn)定條件。在頻率OSC處(平衡點(diǎn))，經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)，反饋電壓與輸入電壓相位差2(2n)。外界擾動(dòng)使得振蕩器

12、的頻率上升，經(jīng)過(guò)環(huán)路后，反饋電壓的相位應(yīng)該滯后才能使外界干擾消除；同理，若振蕩器的頻率下降，經(jīng)過(guò)環(huán)路后，反饋電壓的相位應(yīng)該超前，達(dá)到相位穩(wěn)定。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.4 穩(wěn)定條件(3/5)3) 相位穩(wěn)定條件第21頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五LC并聯(lián)諧振環(huán)路恰好具有負(fù)斜率相頻特性，因而以LC并聯(lián)諧振回路作為振蕩器的選頻回路，一定是相位穩(wěn)定的(頻率穩(wěn)定的)。振蕩器相位穩(wěn)定(即頻率穩(wěn)定)，環(huán)路中應(yīng)含有一負(fù)斜率變化的相頻特性，即相位穩(wěn)定是靠T隨w增加而降低來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而有：4.1 反饋振蕩器的原理4.1.4 穩(wěn)定條件(4/5)3) 相位穩(wěn)定條件的討論第22頁(yè)，共65

13、頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五 w j 1Q 2Q 0w L由圖可知，當(dāng)諧振回路的Q值越高， 越接近于諧振回路的諧振頻率 ，振蕩器的頻率穩(wěn)定度也就越高。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.4 穩(wěn)定條件(5/5)ww12第23頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五變壓器反饋LC 振蕩器放大部分選頻部分正反饋部分振蕩頻率放大器在小信號(hào)時(shí)工作于甲類，以保證起振時(shí)有較大的環(huán)路增益。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.5 振蕩電路舉例-電感耦合振蕩器(1/3)第24頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五4.1 反饋振蕩器的原理LC+CBE變壓器反饋式振蕩器交流

14、通路N1N2M+在回路諧振頻率上構(gòu)成正反饋，滿足了振蕩的相位條件。表示瞬時(shí)極性起振時(shí)放大器工作于甲類， 。隨著振蕩幅度的增大，放大器進(jìn)入非線性工作區(qū)，且由于自給偏置效應(yīng)進(jìn)入乙類或丙類非線性工作狀態(tài)，使 減小，直至 ，進(jìn)入平衡狀態(tài)。4.1.5 振蕩電路舉例-電感耦合振蕩器(2/3)第25頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五起始時(shí)小信號(hào)線性放大大信號(hào)工作，丙類直到 ，進(jìn)入平衡狀態(tài)。4.1 反饋振蕩器的原理4.1.5 振蕩電路舉例-互感耦合振蕩器(3/3)第26頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五諧振時(shí)回路應(yīng)呈純電阻性, 因而 回路Q值一般很高，回路電流遠(yuǎn)大于

15、晶體管的基極電流?b、集電極電流?c以及發(fā)射極電流?e, 故有X1、 X2應(yīng)為同性質(zhì)的電抗元件。4.2 LC 振蕩器4.2.1 LC振蕩器的組成原則(1/5)X1與X2的電抗性質(zhì)相同；X3與X1、X2的電抗性質(zhì)相反。第27頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五具體化：與晶體管發(fā)射極相連的兩個(gè)電抗是同性質(zhì)的；不與發(fā)射極相連的另一電抗與它們的電抗性質(zhì)相反。對(duì)晶體管:射同余異 對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管:源同余異三端式振蕩器的兩種基本型：(1)電容反饋振蕩器(考必茲(Colpitts)振蕩器); (2)電感反饋振蕩器(哈特萊(Hartley)振蕩器).4.2 LC 振蕩器4.2.1 LC振蕩器的組

16、成原則(2/5)第28頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五如圖所示，X1和X2為容性，X3為感性，滿足三端式振蕩器的組成原則，反饋網(wǎng)絡(luò)是由電容元件完成的，稱為電容反饋振蕩器，也稱為考必茲(Colpitts)振蕩器。4.2 LC 振蕩器4.2.1 LC振蕩器的組成原則(3/5)第29頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五 4.2 LC 振蕩器4.2.1 LC振蕩器的組成原則(4/5)如圖所示，X1和X2為感性，X3為容性，滿足三端式振蕩器的組成原則，反饋網(wǎng)絡(luò)是由電感元件完成的，稱為電感反饋振蕩器，也稱為哈萊特(Hartley)振蕩器。第30頁(yè)，共65頁(yè)，20

17、22年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五()113322 6CLCLCL()332211 5CLCLCL=()332211 3CLCLCL=()332211 2CLCLCL321www= 321www= 123www= w X 例4-1：4.2 LC 振蕩器4.2.1 LC振蕩器的組成原則(5/5)第31頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五(a)(b)4.2 LC 振蕩器4.2.2 電容反饋振蕩器 (1/6)圖(a)是一電容反饋振蕩器的實(shí)際電路，圖(b)是其交流等效電路。第32頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五(1)忽略晶體管內(nèi)部反饋影響(Yre=0);

18、(2)忽略晶體管的輸入、輸出電容，或?qū)⑵浒诨芈冯娙軨1、C2中;(3)忽略晶體管集電極電流ic對(duì)輸入信號(hào)ub的相移，將Yfe用跨導(dǎo)gm表示。gL表示除晶體管以外的電路中所有電導(dǎo)折算到CE兩端后的總電導(dǎo)。將gie折算到放大器輸出端，有1.電路的起振分析4.2 LC 振蕩器4.2.2 電容反饋振蕩器 (2/6)第33頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五因此，放大器總的負(fù)載電導(dǎo)gL為由振蕩器的振幅起振條件 ，可得4.2 LC 振蕩器4.2.2 電容反饋振蕩器 (3/6)第34頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五只要晶體管的跨導(dǎo)滿足上式，振蕩器就可以振蕩。上

19、式右邊第一項(xiàng)表示輸出電導(dǎo)和負(fù)載電導(dǎo)對(duì)振蕩的影響，F(xiàn)越大越易振蕩；第二項(xiàng)表示輸入電阻對(duì)振蕩的影響，gie、F越大越不易振蕩。因此考慮晶體管輸入電阻對(duì)回路的加載作用，反饋系數(shù)F并非越大越好。gm、gie、goe一定時(shí)，可調(diào)整F、 來(lái)保證起振。反饋系數(shù)F一般取0.10.5。為保證振蕩器有一定的穩(wěn)定振幅，起振時(shí)環(huán)路增益一般取35。4.2 LC 振蕩器4.2.2 電容反饋振蕩器 (4/6)第35頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五2.電路的振蕩頻率考必茲振蕩器的振蕩頻率稍高于回路的振蕩頻率。 考慮晶體管輸入、輸出電阻時(shí)，回路有載Q會(huì)下降，振蕩頻率會(huì)升高。4.2 LC 振蕩器4.2.2

20、 電容反饋振蕩器 (5/6)第36頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五考畢茲電路的優(yōu)點(diǎn)：1)振蕩波形好。2)頻率穩(wěn)定度較高，適當(dāng)加大回路的電容量，就可以減小不穩(wěn)定因素對(duì)振蕩頻率的影響。3)電容三端電路的工作頻率可以做得較高，可直接利用振蕩管的輸出、輸入電容作為回路振蕩電容。工作頻率可做到幾十MHz到幾百M(fèi)Hz。缺點(diǎn)：調(diào)整C1或C2改變振蕩頻率時(shí)，反饋系數(shù)改變。但只要在L兩端并上一個(gè)可變電容器，令C1與C2為固定電容，則調(diào)整頻率時(shí)基本上不影響反饋系數(shù)。4.2 LC 振蕩器4.2.2 電容反饋振蕩器 (6/6)第37頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五4.2

21、 LC 振蕩器4.2.3 電感反饋振蕩器 (1/4)下圖是一電感反饋振蕩器的實(shí)際電路和交流等效電路。第38頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五下圖高頻小信號(hào)等效電路：同電容反饋振蕩器的分析一樣, 振蕩器的振蕩頻率可以用回路的諧振頻率近似表示, 即式中，的L為回路的總電感, 由上圖有：4.2 LC 振蕩器4.2.3 電感反饋振蕩器 (2/4)第39頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五由相位平衡條件分析, 振蕩器的振蕩頻率表達(dá)式為在計(jì)算反饋系數(shù)時(shí)不考慮gie的影響，反饋系數(shù)的大小為 由起振條件 分析，同樣可得起振時(shí)的gm應(yīng)滿足4.2 LC 振蕩器4.2.3

22、電感反饋振蕩器 (3/4)第40頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五哈特萊電路的優(yōu)點(diǎn)：1、L1、L2之間有互感，反饋較強(qiáng)，容易起振；2、只要調(diào)整電容C，即可方便調(diào)節(jié)振蕩頻率；3、而且C的改變基本上不影響電路的反饋系數(shù)。缺點(diǎn)：1、振蕩波形不好，因?yàn)榉答侂妷菏窃陔姼猩汐@得，而電感對(duì)高次諧波呈高阻抗，對(duì)高次諧波的反饋較強(qiáng)，使波形失真大；2、電感反饋三端電路的振蕩頻率不能太高，因?yàn)轭l率太高，L太小且分布參數(shù)的影響太大。4.2 LC 振蕩器4.2.3 電感反饋振蕩器 (4/4)第41頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五C3 C1 ， C3 (310)f1max。同

23、時(shí)希望電流放大系數(shù)大些,這既容易振蕩,也便于減小晶體管和回路之間的耦合。第55頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五 4.4 LC振蕩器的設(shè)計(jì)方法 3直流饋電線路的選擇 為保證振蕩器起振的振幅條件, 起始工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在線性放大區(qū); 從穩(wěn)頻出發(fā), 穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)在截止區(qū), 而不應(yīng)在飽和區(qū),否則回路的有載品質(zhì)因數(shù)QL將降低。所以, 通常應(yīng)將晶體管的靜態(tài)偏置點(diǎn)設(shè)置在小電流區(qū), 電路應(yīng)采用自偏壓。 4振蕩回路元件選擇 從穩(wěn)頻出發(fā), 振蕩回路中電容C應(yīng)盡可能大,但C過(guò)大, 不利于波段工作; 電感L也應(yīng)盡可能大, 但 L大后, 體積大, 分布電容大, L 過(guò)小, 回路的品質(zhì)因數(shù)過(guò)小,因此應(yīng)合

24、理地選擇回路的C、L。在短波范圍, C一般取幾十至幾百皮法, L一般取0.1至幾十微亨。第56頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五 4.5 石英晶體振蕩器 4.5 晶體振蕩器 利用石英晶體的壓電效應(yīng)和反壓電效應(yīng)對(duì)正弦波振蕩器進(jìn)行控制的振蕩器稱為晶體振蕩器。晶體振蕩器也是反饋振蕩器，決定頻率的元件是晶體而不是LC諧振回路。 晶體振蕩器突出的優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度很高的正弦波。 晶體振蕩器可以比較容易地實(shí)現(xiàn)10-410-6的頻率穩(wěn)定度。 對(duì)晶體施加恒溫控制，還可提高到10-710-8數(shù)量級(jí)。 目前晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度的極限是10-1210-13第57頁(yè)，共65頁(yè)，20

25、22年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五 4.5 石英晶體振蕩器 下圖是一種典型的晶體振蕩器電路,當(dāng)振蕩器的振蕩頻率在晶體的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率之間時(shí)晶體呈感性,該電路滿足三端式振蕩器的組成原則,而且該電路與電容反饋的振蕩器對(duì)應(yīng),通常稱為皮爾斯(Pierce)振蕩器。第58頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五 4.5 石英晶體振蕩器 皮爾斯振蕩器的工作頻率應(yīng)由C1、C2、C3及晶體構(gòu)成的回路決定,即由晶體電抗Xe與外部電容相等的條件決定,設(shè)外部電容為CL,則由圖有第59頁(yè)，共65頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)18分，星期五 4.5 石英晶體振蕩器 由于晶體的品質(zhì)因數(shù)Qq很高,故其并聯(lián)諧振電阻Ro也很高,雖然接入系數(shù)p較小,但等效到晶體管CE兩端的阻抗RL仍較高,所以放大器的增益較高,電路很容易滿足振幅起振條件。并聯(lián)型晶體振蕩