高頻電路李第4章1

1、v高頻正弦波振蕩器在通信系統(tǒng)中起何作用？高頻正弦波振蕩器在通信系統(tǒng)中起何作用？ 本章導讀本章導讀 v反饋型正弦波振蕩器如何構成？它的工作應滿足什么條件？反饋型正弦波振蕩器如何構成？它的工作應滿足什么條件？ v如何識別常用正弦波振蕩器類型并判斷能否正常工作？如何識別常用正弦波振蕩器類型并判斷能否正常工作？ v頻率穩(wěn)定度與哪些因素有關？如何提高頻率穩(wěn)定度？頻率穩(wěn)定度與哪些因素有關？如何提高頻率穩(wěn)定度？ v為什么晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度很高？它如何構成？為什么晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度很高？它如何構成？ 第四章第四章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 v反饋振蕩器必須滿足的起振、平衡和穩(wěn)定三個條件。反饋振蕩器必須

2、滿足的起振、平衡和穩(wěn)定三個條件。 v三點式振蕩器的組成原則。電容三點式改進型電路。三點式振蕩器的組成原則。電容三點式改進型電路。 v晶體振蕩器的構成和特性。晶體振蕩器的構成和特性。 u正弦波振蕩器正弦波振蕩器 振蕩器沒有外加激勵信號，而自動地將直流電源產(chǎn)生的能振蕩器沒有外加激勵信號，而自動地將直流電源產(chǎn)生的能 量轉化為具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流信號。振量轉化為具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流信號。振 蕩器一般由晶體管等有源器件和具有選頻能力的無源網(wǎng)絡所組蕩器一般由晶體管等有源器件和具有選頻能力的無源網(wǎng)絡所組 成。成。 u放大器放大器 輸入為外加激勵信號，直流能量轉換為按信號規(guī)

3、律變化的輸入為外加激勵信號，直流能量轉換為按信號規(guī)律變化的 交流能量的電路。交流能量的電路。 4.1 反饋振蕩器的振蕩條件分析反饋振蕩器的振蕩條件分析 4.1.1 反饋振蕩器振蕩的基本原理反饋振蕩器振蕩的基本原理 反饋振蕩器的原理框圖如圖反饋振蕩器的原理框圖如圖4.1所示。反饋振蕩器是由放大所示。反饋振蕩器是由放大 器和反饋網(wǎng)絡所組成的一個閉環(huán)環(huán)路，其中反饋網(wǎng)絡由無源器器和反饋網(wǎng)絡所組成的一個閉環(huán)環(huán)路，其中反饋網(wǎng)絡由無源器 件組成。件組成。 圖圖4.1 反饋振蕩器的原理框圖反饋振蕩器的原理框圖 5 圖4-1-1 反饋振蕩器的組成 (b)反饋振蕩器 （c）反饋振蕩器的基本結構框圖 與放大器不一樣

4、，反饋振蕩器沒有外加激勵信號，其最初與放大器不一樣，反饋振蕩器沒有外加激勵信號，其最初 的激勵是在接通電源時，電路中存在各種電擾動和熱噪聲等，的激勵是在接通電源時，電路中存在各種電擾動和熱噪聲等， 這些小擾動的幅度很小，具有很寬的頻譜。為了使放大器的這些小擾動的幅度很小，具有很寬的頻譜。為了使放大器的 輸出為一個固定頻率的正弦波，則閉環(huán)環(huán)路必須含有選頻網(wǎng)輸出為一個固定頻率的正弦波，則閉環(huán)環(huán)路必須含有選頻網(wǎng) 絡，通過選頻網(wǎng)絡從很寬的頻譜資源中選出需要的工作頻率，絡，通過選頻網(wǎng)絡從很寬的頻譜資源中選出需要的工作頻率， 而將其余的頻率分量抑制掉，因此反饋振蕩器還必須有選頻而將其余的頻率分量抑制掉，因

5、此反饋振蕩器還必須有選頻 網(wǎng)絡。一個反饋振蕩器要正常的工作，必須滿足三個條件：網(wǎng)絡。一個反饋振蕩器要正常的工作，必須滿足三個條件： 起振條件、平衡條件以及穩(wěn)定條件。起振條件、平衡條件以及穩(wěn)定條件。 4.1.2 振蕩器的起振條件和平衡條件振蕩器的起振條件和平衡條件 在圖在圖4.1所示的電路中，在所示的電路中，在“”處斷開，定義環(huán)路的閉環(huán)增益處斷開，定義環(huán)路的閉環(huán)增益 為為 f i U TAF U 1起振條件起振條件 為了使振蕩器的輸出振蕩電壓在接通直流電源后由小增大，為了使振蕩器的輸出振蕩電壓在接通直流電源后由小增大， 則要求反饋電壓幅度必須大于輸入信號幅度，反饋電壓相位必須則要求反饋電壓幅度必

6、須大于輸入信號幅度，反饋電壓相位必須 與放大器輸入相位相同，也就是要求是正反饋，即與放大器輸入相位相同，也就是要求是正反饋，即 1T 振幅起振振幅起振 條件條件 T 2n 相位起振相位起振 條件條件 在起振的開始階段，振蕩的幅度還很小，電路尚未進入非線性區(qū)，振蕩器在起振的開始階段，振蕩的幅度還很小，電路尚未進入非線性區(qū)，振蕩器 可以作為線性電路來處理，即可用小信號電路等效模型分析起振條件?？梢宰鳛榫€性電路來處理，即可用小信號電路等效模型分析起振條件。 2平衡條件平衡條件 振蕩幅度的增長過程不會一直無止境地進行下去，當反饋信振蕩幅度的增長過程不會一直無止境地進行下去，當反饋信 號正好等于輸出電壓

7、所需的輸入電壓時，振蕩幅度不再增大，號正好等于輸出電壓所需的輸入電壓時，振蕩幅度不再增大， 電路進入平衡狀態(tài)。則振蕩的平衡條件為電路進入平衡狀態(tài)。則振蕩的平衡條件為 1T 振幅平衡振幅平衡 條件條件 T 2n 相位平衡相位平衡 條件條件 綜上所述，反饋振蕩器既要滿足起振條件，又要滿足平衡條件，綜上所述，反饋振蕩器既要滿足起振條件，又要滿足平衡條件， 其中起振與平衡的相位條件都是滿足正反饋的要求。而對于振幅其中起振與平衡的相位條件都是滿足正反饋的要求。而對于振幅 起振與平衡條件，則要求振蕩電路的環(huán)路增益具有隨振蕩器的輸起振與平衡條件，則要求振蕩電路的環(huán)路增益具有隨振蕩器的輸 入電壓的增加而下降的

8、特性，如圖入電壓的增加而下降的特性，如圖4.2所示。所示。 圖圖4.2 滿足起振與平衡條件的環(huán)路增益特性滿足起振與平衡條件的環(huán)路增益特性 起振時，起振時，T1，Ui迅速增大，隨著振蕩幅度的增大，迅速增大，隨著振蕩幅度的增大，T下降，下降，Ui的增長速的增長速 度變緩，直到度變緩，直到T=1，Ui停止增長，振蕩進入平衡狀態(tài)，在相應的平衡振幅停止增長，振蕩進入平衡狀態(tài)，在相應的平衡振幅 UiA上維持等幅振蕩，因此將上維持等幅振蕩，因此將A點稱為振幅平衡點。由于反饋網(wǎng)絡為線性網(wǎng)點稱為振幅平衡點。由于反饋網(wǎng)絡為線性網(wǎng) 絡，反饋系數(shù)為常數(shù)，因此只要放大器的放大特性滿足圖絡，反饋系數(shù)為常數(shù)，因此只要放大器

9、的放大特性滿足圖4.2所示曲線關系所示曲線關系 就滿足了起振與平衡條件了。由于放大器在小信號工作時是線性狀態(tài)，增就滿足了起振與平衡條件了。由于放大器在小信號工作時是線性狀態(tài)，增 益大；而隨著輸入信號的增大，放大器工作在截止區(qū)與飽和區(qū)，進入非線益大；而隨著輸入信號的增大，放大器工作在截止區(qū)與飽和區(qū)，進入非線 性狀態(tài)，此時的輸出信號幅度增加有限，即增益將隨輸入信號的增加而下性狀態(tài)，此時的輸出信號幅度增加有限，即增益將隨輸入信號的增加而下 降。因此一般放大器的增益特性曲線均滿足圖降。因此一般放大器的增益特性曲線均滿足圖4.2所示的形狀。所示的形狀。 4.1.3 振蕩平衡的穩(wěn)定條件振蕩平衡的穩(wěn)定條件

10、振蕩器在工作時，不可避免地要受到各種外界因素變化的影響，振蕩器在工作時，不可避免地要受到各種外界因素變化的影響， 如溫度改變、電源電壓波動等，這些變化將使放大器的放大倍數(shù)和如溫度改變、電源電壓波動等，這些變化將使放大器的放大倍數(shù)和 反饋系數(shù)改變，破壞了原來的平衡條件，對振蕩器的正常工作將產(chǎn)反饋系數(shù)改變，破壞了原來的平衡條件，對振蕩器的正常工作將產(chǎn) 生影響。如果通過放大與反饋的不斷循環(huán)，振蕩器能夠在原平衡點生影響。如果通過放大與反饋的不斷循環(huán)，振蕩器能夠在原平衡點 附近建立起新的平衡狀態(tài)，則原平衡點是穩(wěn)定的，否則原平衡點是附近建立起新的平衡狀態(tài)，則原平衡點是穩(wěn)定的，否則原平衡點是 不穩(wěn)定的。下面

11、分別對振幅穩(wěn)定條件與相位穩(wěn)定條件進行討論。不穩(wěn)定的。下面分別對振幅穩(wěn)定條件與相位穩(wěn)定條件進行討論。 1振幅穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件 振幅穩(wěn)定條件是指振蕩器的工作狀態(tài)在外界各種干擾的作用下偏離振幅穩(wěn)定條件是指振蕩器的工作狀態(tài)在外界各種干擾的作用下偏離 平衡狀態(tài)時，振蕩器在平衡點必須具有阻止振幅變化的能力。具體地平衡狀態(tài)時，振蕩器在平衡點必須具有阻止振幅變化的能力。具體地 講，在振幅平衡點上，當不穩(wěn)定因素使振蕩幅度增大時，環(huán)路增益的講，在振幅平衡點上，當不穩(wěn)定因素使振蕩幅度增大時，環(huán)路增益的 模值應減小，使反饋電壓振幅模值應減小，使反饋電壓振幅Uf減小，從而阻止減小，從而阻止Ui增大；當不穩(wěn)定因增大；

12、當不穩(wěn)定因 素使振蕩幅度減小時，環(huán)路增益的模值應增大，使反饋電壓振幅素使振蕩幅度減小時，環(huán)路增益的模值應增大，使反饋電壓振幅Uf增增 大，從而阻止大，從而阻止Ui減小。因此要求在平衡點附近，環(huán)路增益的模值隨減小。因此要求在平衡點附近，環(huán)路增益的模值隨Ui 的變化率為負值，即振幅穩(wěn)定條件為的變化率為負值，即振幅穩(wěn)定條件為 iiA i 0 UU T U 2021年6月30日星期三12 3、穩(wěn)定狀態(tài)、穩(wěn)定狀態(tài) 1）振幅穩(wěn)定條件：）振幅穩(wěn)定條件： 0 T ui Q Q Q IQ U IQ U IQ U 1 平衡點附近，振蕩特性具平衡點附近，振蕩特性具 有負的斜率，即：有負的斜率，即： 0 IQ U U

13、 T 2021年6月30日星期三13 并非所有平衡點都是穩(wěn)定的，分析下圖所示電路：并非所有平衡點都是穩(wěn)定的，分析下圖所示電路： 0 T ui Q IQ U IQ U 1 Q B點是不平衡點。它將影響振蕩器自由振蕩的產(chǎn)生，即若要使該振點是不平衡點。它將影響振蕩器自由振蕩的產(chǎn)生，即若要使該振 蕩器進入穩(wěn)定的平衡點，在起振時給晶體管加一電沖激，并使沖蕩器進入穩(wěn)定的平衡點，在起振時給晶體管加一電沖激，并使沖 激電壓大于激電壓大于UIB，這樣自由振蕩就可以產(chǎn)生，這種起振時需要外加，這樣自由振蕩就可以產(chǎn)生，這種起振時需要外加 沖激的電振蕩稱為沖激的電振蕩稱為“硬激勵硬激勵”，與此相對，那些沖激能自由產(chǎn)生，

14、與此相對，那些沖激能自由產(chǎn)生 振蕩的現(xiàn)象稱為振蕩的現(xiàn)象稱為“軟激勵軟激勵”。 14 (a) (b) V/ CE u t 振蕩的建立、穩(wěn)定與穩(wěn)幅 0 0 V/ BE u t mA/ C i 0 t mA/ C i 0 CE U C I CC U V/ CE u 0 T u i Q IQ U IQ U 1 Q 2相位穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件 相位平衡的穩(wěn)定條件是指相位平衡遭到破壞時，電路本身能夠建立起相相位平衡的穩(wěn)定條件是指相位平衡遭到破壞時，電路本身能夠建立起相 位平衡的條件。由于正弦信號的角頻率位平衡的條件。由于正弦信號的角頻率與相位與相位的關系為的關系為 d dt dt 此相位的變化會引起角頻率

15、的變化，角頻率的變化也會引起相位的此相位的變化會引起角頻率的變化，角頻率的變化也會引起相位的 變化。圖變化。圖4.3所示是滿足相位穩(wěn)定條件的回路的相頻特性。所示是滿足相位穩(wěn)定條件的回路的相頻特性。 圖圖4.3 滿足相位穩(wěn)定條件的回路的相頻特性滿足相位穩(wěn)定條件的回路的相頻特性 相位穩(wěn)定相位穩(wěn)定 條件條件 4.1.4 反饋振蕩器的判斷反饋振蕩器的判斷 反饋振蕩器是由放大器與反饋網(wǎng)絡所構成的閉環(huán)系統(tǒng)，其必須反饋振蕩器是由放大器與反饋網(wǎng)絡所構成的閉環(huán)系統(tǒng)，其必須 滿足起振、平衡和穩(wěn)定三個條件，判斷一個電路能否正常工作，滿足起振、平衡和穩(wěn)定三個條件，判斷一個電路能否正常工作， 應分別從振幅與相位兩個方面

16、予以討論。應分別從振幅與相位兩個方面予以討論。 1、振幅條件、振幅條件 由于放大器件一般都是滿足圖由于放大器件一般都是滿足圖4.2所示的振幅特性，故平衡與穩(wěn)所示的振幅特性，故平衡與穩(wěn) 定的振幅條件都是滿足的，僅需對起振的振幅條件進行討論。定的振幅條件都是滿足的，僅需對起振的振幅條件進行討論。 (1) 在起振時，放大器應具有正確的直流偏置，開始時應工作在在起振時，放大器應具有正確的直流偏置，開始時應工作在 甲類狀態(tài)。甲類狀態(tài)。 (2) 開始起振時，環(huán)路增益開始起振時，環(huán)路增益T應大于應大于1；由于反饋網(wǎng)絡；由于反饋網(wǎng)絡F是一個常是一個常 數(shù)，且小于數(shù)，且小于1，因此要求放大器的增益，因此要求放大

17、器的增益A大于大于1；對于共射或者；對于共射或者 共基組態(tài)的放大器，負載設計合理，可以滿足這一要求。共基組態(tài)的放大器，負載設計合理，可以滿足這一要求。 (1) 對于放大器的起振與平衡的相位條件，都是要求環(huán)路是正反饋。對于放大器的起振與平衡的相位條件，都是要求環(huán)路是正反饋。 2相位條件相位條件 (2) 對于平衡的穩(wěn)定條件，要求環(huán)路應具有負斜率的相頻特性曲線。對于平衡的穩(wěn)定條件，要求環(huán)路應具有負斜率的相頻特性曲線。 由于工作頻率范圍僅在振蕩頻率點附近，故可認為放大器本身的相由于工作頻率范圍僅在振蕩頻率點附近，故可認為放大器本身的相 頻特性為常數(shù)，且反饋網(wǎng)絡一般由電感分壓器、電容分壓器組成，其頻特性

18、為常數(shù)，且反饋網(wǎng)絡一般由電感分壓器、電容分壓器組成，其 相頻特性也可視為常數(shù)，因此相位平衡的穩(wěn)定狀態(tài)負斜率的相頻特性相頻特性也可視為常數(shù)，因此相位平衡的穩(wěn)定狀態(tài)負斜率的相頻特性 就由選頻網(wǎng)絡實現(xiàn)。由第就由選頻網(wǎng)絡實現(xiàn)。由第1章的知識可知，對于章的知識可知，對于LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡的阻并聯(lián)諧振網(wǎng)絡的阻 抗特性以及抗特性以及LC串聯(lián)諧振回路的導納特性都具有負斜率的相頻特性，串聯(lián)諧振回路的導納特性都具有負斜率的相頻特性， 而對于而對于LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡的導納特性以及并聯(lián)諧振網(wǎng)絡的導納特性以及LC串聯(lián)諧振回路的阻抗特性串聯(lián)諧振回路的阻抗特性 都具有正斜率的相頻特性。都具有正斜率的相頻特性。 18 (a) (

19、b) V/ CE u t 振蕩的建立、穩(wěn)定與穩(wěn)幅 0 0 mA/ C i V/ BE u 1 Q 2 Q 0 V/ BE u t mA/ C i 0 t mA/ C i 0 CE U C I CC U V/ CE u 【例例4.1】 圖圖4.4所示為一所示為一LC振蕩器的實際電路，圖中反饋網(wǎng)絡是由電感振蕩器的實際電路，圖中反饋網(wǎng)絡是由電感L 和和L1之間的互感之間的互感M來實現(xiàn)，稱之為來實現(xiàn)，稱之為LC互感耦合振蕩器，其中電容互感耦合振蕩器，其中電容Cb為耦合為耦合 電容，電容電容，電容Ce為高頻旁路電容，都為大電容。畫出交流等效電路，分析該電為高頻旁路電容，都為大電容。畫出交流等效電路，分析

20、該電 路滿足正反饋時其同名端的位置。路滿足正反饋時其同名端的位置。 圖圖4.4 例例4.1圖圖 C UCC M Rb1 Rb2 Cb Ce Re L L1 解：耦合電容和高頻旁路電容在高頻時作為短路處理；解：耦合電容和高頻旁路電容在高頻時作為短路處理；LC 并聯(lián)回路其接電源的一端作為接地處理；基極偏置電阻交流等并聯(lián)回路其接電源的一端作為接地處理；基極偏置電阻交流等 效為，但該電阻與晶體管效為，但該電阻與晶體管be結電阻相比很大，此處作為斷路處結電阻相比很大，此處作為斷路處 理。理。 該該LC互感耦合振互感耦合振 蕩器的交流等效電蕩器的交流等效電 路如圖路如圖4.4(b)所示，所示， 根據(jù)瞬時極

21、性法，根據(jù)瞬時極性法， 當電路滿足正反饋當電路滿足正反饋 時，其同名端如圖時，其同名端如圖 4.4(b)所示。所示。 例：例：P76 4.1 判斷下圖所示反饋振蕩能否正常工作。判斷下圖所示反饋振蕩能否正常工作。 C Rc1 L Re2 (a) Rc1 V2 Re2 C Re1 Rc2 (b) L V1 4.1.5 頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度 1、頻率穩(wěn)定度的定義、頻率穩(wěn)定度的定義 盡管振蕩器在滿足平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件下，當受到外界不穩(wěn)定因素盡管振蕩器在滿足平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件下，當受到外界不穩(wěn)定因素 的影響時能夠自動回到平衡狀態(tài)，但振蕩頻率在平衡點附近隨機變化的影響時能夠自動回到平衡狀態(tài)，但振蕩頻率在平

22、衡點附近隨機變化 卻是不可避免的。頻率穩(wěn)定度就是衡量實際振蕩頻率偏離于標稱振蕩卻是不可避免的。頻率穩(wěn)定度就是衡量實際振蕩頻率偏離于標稱振蕩 頻率的一個程度，是振蕩器的一個很重要的性能指標。頻率的一個程度，是振蕩器的一個很重要的性能指標。 01 fff 相對頻率偏差為：相對頻率偏差為： 0 01 0 f ff f f 頻率穩(wěn)定度在數(shù)量上通常用頻率偏差來表示。頻率偏差是指振蕩器頻率穩(wěn)定度在數(shù)量上通常用頻率偏差來表示。頻率偏差是指振蕩器 的實際頻率和標稱頻率之間的偏差。它可分為絕對偏差和相對偏差。的實際頻率和標稱頻率之間的偏差。它可分為絕對偏差和相對偏差。 設是標稱頻率，是實際工作頻率，則定義絕對頻

23、率偏差為：設是標稱頻率，是實際工作頻率，則定義絕對頻率偏差為： 根據(jù)測試時間的的長短，將頻率穩(wěn)定度分為長期頻率穩(wěn)定度、根據(jù)測試時間的的長短，將頻率穩(wěn)定度分為長期頻率穩(wěn)定度、 短期頻率穩(wěn)定度以及瞬時頻率穩(wěn)定度。短期頻率穩(wěn)定度以及瞬時頻率穩(wěn)定度。 一般所說的頻率穩(wěn)定度主要是指短期頻率穩(wěn)定度，而且由于引起頻一般所說的頻率穩(wěn)定度主要是指短期頻率穩(wěn)定度，而且由于引起頻 率不穩(wěn)的因素很多，一般所指的頻率穩(wěn)定度的大小是指在各種外界條件率不穩(wěn)的因素很多，一般所指的頻率穩(wěn)定度的大小是指在各種外界條件 下頻率變化的最大值。下頻率變化的最大值。 長期頻率穩(wěn)定度：一般指一天以上以致幾個月的時間間隔內長期頻率穩(wěn)定度：一

24、般指一天以上以致幾個月的時間間隔內 的相對變化，其主要取決于元器件的老化特性。的相對變化，其主要取決于元器件的老化特性。 短期頻率穩(wěn)定度：一般指一天以內，以小時、分鐘或秒計的短期頻率穩(wěn)定度：一般指一天以內，以小時、分鐘或秒計的 時間間隔內頻率的相對變化。其主要取決于電源電壓、環(huán)境溫時間間隔內頻率的相對變化。其主要取決于電源電壓、環(huán)境溫 度的變化等。度的變化等。 瞬時頻率穩(wěn)定度：一般指秒或毫秒時間間隔內的頻率相對變瞬時頻率穩(wěn)定度：一般指秒或毫秒時間間隔內的頻率相對變 化，這種頻率變化一般都具有隨機性質。其主要取決于元器件的化，這種頻率變化一般都具有隨機性質。其主要取決于元器件的 內部噪聲，衡量時

25、常用統(tǒng)計規(guī)律表示。內部噪聲，衡量時常用統(tǒng)計規(guī)律表示。 2.提高頻率穩(wěn)定度的措施提高頻率穩(wěn)定度的措施 振蕩器的頻率穩(wěn)定度是極重要的技術指標。因為通信、電子測量儀器等的振蕩器的頻率穩(wěn)定度是極重要的技術指標。因為通信、電子測量儀器等的 頻率是否穩(wěn)定，取決于這些設備中的振蕩器的頻率穩(wěn)定度。比如通信系統(tǒng)的頻率是否穩(wěn)定，取決于這些設備中的振蕩器的頻率穩(wěn)定度。比如通信系統(tǒng)的 頻率不穩(wěn)，就可能使所接收的信號部分甚至完全收不到，另外還有可能干擾頻率不穩(wěn)，就可能使所接收的信號部分甚至完全收不到，另外還有可能干擾 原來正常工作的鄰近頻道的信號。原來正常工作的鄰近頻道的信號。 1)減小外界因素變化的影響減小外界因素變

26、化的影響 采用高穩(wěn)定度直流穩(wěn)壓電源以減少電源電壓的變化；采用恒溫或者溫度補采用高穩(wěn)定度直流穩(wěn)壓電源以減少電源電壓的變化；采用恒溫或者溫度補 償?shù)姆椒ㄒ缘窒麥囟鹊淖兓?；采用金屬罩屏蔽的的方式減小外界電磁場的影償?shù)姆椒ㄒ缘窒麥囟鹊淖兓徊捎媒饘僬制帘蔚牡姆绞綔p小外界電磁場的影 響；采用密封、抽空等方式以削弱大氣壓力和濕度變化的影響等。響；采用密封、抽空等方式以削弱大氣壓力和濕度變化的影響等。 由前述可知，引起頻率不穩(wěn)定的原因是外界各種環(huán)境因素如溫度、濕度、由前述可知，引起頻率不穩(wěn)定的原因是外界各種環(huán)境因素如溫度、濕度、 大氣壓力等的變化會引起回路元件、晶體管輸入輸出阻抗以及負載的變化，大氣壓力等的

27、變化會引起回路元件、晶體管輸入輸出阻抗以及負載的變化， 從而對諧振回路的參數(shù)以及品質因數(shù)從而對諧振回路的參數(shù)以及品質因數(shù)Q值產(chǎn)生影響，因此欲提高振蕩頻率的穩(wěn)值產(chǎn)生影響，因此欲提高振蕩頻率的穩(wěn) 定度，可以從兩方面入手：定度，可以從兩方面入手： 2)提高回路的標準性提高回路的標準性 諧振回路在外界因素變化時保持其諧振頻率不變的能力稱為諧振回路的標諧振回路在外界因素變化時保持其諧振頻率不變的能力稱為諧振回路的標 準性，回路的標準性越高，頻率穩(wěn)定度越好。由于振蕩器中諧振回路的總電準性，回路的標準性越高，頻率穩(wěn)定度越好。由于振蕩器中諧振回路的總電 感、總電容包括回路電感、回路電容、晶體管的輸入輸出電感、

28、電容以及負感、總電容包括回路電感、回路電容、晶體管的輸入輸出電感、電容以及負 載電容等，因此，欲提高諧振回路的標準性可采取以下措施：載電容等，因此，欲提高諧振回路的標準性可采取以下措施： (1)用溫度系數(shù)小或者選用合適的具有不同溫度系數(shù)的電感器和電容用溫度系數(shù)小或者選用合適的具有不同溫度系數(shù)的電感器和電容 器；器； (2)注意選擇回路與器件、負載的接入系數(shù)以削弱器件、負載不穩(wěn)定注意選擇回路與器件、負載的接入系數(shù)以削弱器件、負載不穩(wěn)定 因素對回路的影響；因素對回路的影響； (3)實現(xiàn)元器件合理排列，改善安裝工藝、縮短引線，加強引線的機械實現(xiàn)元器件合理排列，改善安裝工藝、縮短引線，加強引線的機械

29、強度；元件與引線安裝牢固，可減小分布電容和分布電感及其變化量。強度；元件與引線安裝牢固，可減小分布電容和分布電感及其變化量。 (4)回路的品質因數(shù)回路的品質因數(shù)Q值越大，則回路的相頻特性曲線在諧振點的變值越大，則回路的相頻特性曲線在諧振點的變 化率越大，其相位越穩(wěn)定，從相位與頻率的關系可得，此時的穩(wěn)頻化率越大，其相位越穩(wěn)定，從相位與頻率的關系可得，此時的穩(wěn)頻 效果越好，因此需選擇高效果越好，因此需選擇高Q值的回路元件。值的回路元件。 4.2 LC三點式正弦波振蕩器三點式正弦波振蕩器 以以LC諧振回路為選頻網(wǎng)絡的反饋振蕩器稱為諧振回路為選頻網(wǎng)絡的反饋振蕩器稱為LC正弦波振蕩器，正弦波振蕩器， 常

30、用的電路有互感耦合振蕩器和三點式振蕩器?；ジ旭詈险袷幤魇浅Ｓ玫碾娐酚谢ジ旭詈险袷幤骱腿c式振蕩器。互感耦合振蕩器是 以互感耦合方式實現(xiàn)正反饋，其振蕩頻率穩(wěn)定度不高，且由于互感以互感耦合方式實現(xiàn)正反饋，其振蕩頻率穩(wěn)定度不高，且由于互感 耦合元件分布電容的存在，限制了其振蕩頻率的提高，只適合于較耦合元件分布電容的存在，限制了其振蕩頻率的提高，只適合于較 低頻段。三點式振蕩器是指低頻段。三點式振蕩器是指LC回路的三個電抗元件與晶體管的三個回路的三個電抗元件與晶體管的三個 電極組成的一種振蕩器，使諧振回路既是晶體管的集電極負載，又電極組成的一種振蕩器，使諧振回路既是晶體管的集電極負載，又 是正反饋選頻

31、網(wǎng)絡，其工作頻率可達到幾百兆赫茲，在實際中得到是正反饋選頻網(wǎng)絡，其工作頻率可達到幾百兆赫茲，在實際中得到 了廣泛的應用。了廣泛的應用。 4.2.1 三點式振蕩器的電路組成法則三點式振蕩器的電路組成法則 三點式電路的基本結構如圖三點式電路的基本結構如圖4.5所示。所示。 0 cbeceb XXX 則電路中三個電抗元件不能同時為感抗或容抗，必須由兩種則電路中三個電抗元件不能同時為感抗或容抗，必須由兩種 不同性質的電抗元件組成。不同性質的電抗元件組成。 圖圖4.5 三點式電路結構三點式電路結構 要產(chǎn)生振蕩，電路應首先滿足相要產(chǎn)生振蕩，電路應首先滿足相 位平衡條件，即電路構成正反饋，位平衡條件，即電路

32、構成正反饋， 此時此時LC回路中三個電抗元件的性質回路中三個電抗元件的性質 應滿足一定的條件。為了便于分析應滿足一定的條件。為了便于分析 ，這里略去晶體管的電抗效應。設，這里略去晶體管的電抗效應。設 LC回路由三個純電抗元件構成，其回路由三個純電抗元件構成，其 電抗值分別為電抗值分別為Xbe、Xce和和Xbc，當回，當回 路諧振時，回路等效阻抗為純電阻路諧振時，回路等效阻抗為純電阻 ，則，則 當回路諧振時，放大器的輸出電壓當回路諧振時，放大器的輸出電壓 與輸入電壓與輸入電壓 反相，為了滿反相，為了滿 足正反饋的條件，則反饋電壓足正反饋的條件，則反饋電壓 需要與輸出電壓需要與輸出電壓 反相，這樣

33、反相，這樣 與與 的相位才能相同，使電路滿足正反饋條件。一般情況下，回路的的相位才能相同，使電路滿足正反饋條件。一般情況下，回路的Q值很高值很高 ，因此回路的諧振電流，因此回路的諧振電流 遠大于晶體管的基極、集電極、發(fā)射極電流，這遠大于晶體管的基極、集電極、發(fā)射極電流，這 里忽略晶體管基極、集電極與發(fā)射極電流，則由圖里忽略晶體管基極、集電極與發(fā)射極電流，則由圖4.5有有 C U I U F U C U I U C U I beFI XI jUU ceC XI jU 要滿足放大器的輸出電壓要滿足放大器的輸出電壓 與輸入電壓與輸入電壓 反相，要求反相，要求Xbe、Xce為同性為同性 質電抗元件，即

34、同為電感或同為電容，而質電抗元件，即同為電感或同為電容，而Xbc則須為異性質電抗元件。則須為異性質電抗元件。 C U I U u 綜上所述，從相位平衡條件判斷三點式振蕩器能否振蕩的原則是：綜上所述，從相位平衡條件判斷三點式振蕩器能否振蕩的原則是： 與發(fā)射極相連的為同性質電抗元件，不與發(fā)射極相連的為異性質電抗與發(fā)射極相連的為同性質電抗元件，不與發(fā)射極相連的為異性質電抗 元件。為了便于記憶，可將上述規(guī)則簡單的記為元件。為了便于記憶，可將上述規(guī)則簡單的記為“射同它異射同它異”。 2021年6月30日星期三 30 Ic . V Ub . Uc . X2X1 X3 I . nX1、 X2應為同性質的電抗元件應為同性質的電抗元件 nX3與與X1、X2的電