課件-通信電路第4章

４.１概述４.２反饋振蕩原理４.３LC振蕩器４.４晶體振蕩器４.５壓控振蕩器４.６集成電路振蕩器４.７實例介紹４.８章末小結(jié)第4章正弦波振蕩器4.2反饋振蕩原理4.2.1并聯(lián)諧振回路中的自由振蕩現(xiàn)象圖4.2.1RLC電路與電壓源的連接當(dāng)諧振電阻較大時,并聯(lián)諧振回路兩端的電壓變化是一個振幅按指數(shù)規(guī)律衰減的正弦振蕩。其振蕩波形如圖4.2.2所示。圖4.2.2RLC欠阻尼振蕩波形

電源

有源器件

選頻網(wǎng)絡(luò)

反饋網(wǎng)絡(luò)4.2.2振蕩過程與振蕩條件

能產(chǎn)生自激振蕩一個基本的條件是必須構(gòu)成正反饋回路，即反饋到輸入端的信號和放大器輸入信號相位相同。利用正反饋方法來獲得等幅的正弦振蕩,這就是反饋振蕩器的基本原理。反饋振蕩器是由主網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個閉合環(huán)路,圖4.2.3反饋振蕩器的組成

一個反饋振蕩器必須滿足三個條件：起振條件（保證接通電源后能逐步建立起振蕩）；平衡條件（保證進入維持等幅持續(xù)振蕩的平衡狀態(tài)）；穩(wěn)定條件（保證平衡狀態(tài)不因外界不穩(wěn)定因素影響而受到破壞）。

１.起振過程與起振條件在圖4.2.3所示閉合環(huán)路中,在×處斷開,并定義環(huán)路增益其中,,,分別是反饋電壓、輸入電壓、主網(wǎng)絡(luò)增益和反饋系數(shù),均為復(fù)數(shù)。圖4.2.3反饋振蕩器的組成

對圖中變壓器同名端的標(biāo)法有何要求？

在剛接通電源時,電路中存在各種電擾動,如接通電源瞬間引起的電流突變,電路中的熱噪聲等等,這些擾動均具有很寬的頻譜。如果選頻網(wǎng)絡(luò)是由ＬＣ并聯(lián)諧振回路組成,則其中只有角頻率為諧振角頻率ω0的分量才能通過反饋產(chǎn)生較大的反饋電壓。如果在諧振頻率處,與原輸入電壓同相,并且具有更大的振幅,則經(jīng)過線性放大和反饋的不斷循環(huán),振蕩電壓振幅就會不斷增大。所以,要使振幅不斷增長的條件是:也可分別寫成：即

φT(ω0)=2nπ(n=０,１,２,…)(4.2.5)

式（4．2．4）和（4．2．5）分別稱為振幅起振條件和相位起振條件。

(4.2.4)(4.2.3)

２平衡過程與平衡條件振蕩幅值的增長過程不可能無止境地延續(xù)下去,因為放大器的線性范圍是有限的。當(dāng)放大器增益下降而導(dǎo)致環(huán)路增益下降到１時,振幅的增長過程將停止,振蕩器達到平衡,進入等幅振蕩狀態(tài)。

φT(ω0)=2nπn=０,１,２,…(4.2.8)（4．2．7）和（4．2．8）分別稱為振幅平衡條件和相位平衡條件。(4.2.6)也可分別寫成：(4.2.7)所以,反饋振蕩器的平衡條件為:反饋振蕩器的工作原理

根據(jù)振幅的起振條件和平衡條件,環(huán)路增益的模值應(yīng)該具有隨振幅Ui增大而下降的特性。只要保證起振時環(huán)路增益幅值大于１即可。同時要保證與同相滿足相位平衡。保證為正反饋。滿足起振和平衡條件的環(huán)路增益特性

３平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性和穩(wěn)定條件由于振蕩電路中存在各種干擾，如溫度變化、電壓波動、噪聲、外界干擾等，這些不穩(wěn)定因素將引起放大器和回路的參數(shù)發(fā)生變化,結(jié)果使Ｔ（ω0）或φT（ω0）變化,破壞原來的平衡條件。因此，為使振蕩器的平衡狀態(tài)能夠存在，只有使它成為穩(wěn)定的平衡——具有返回原先平衡狀態(tài)能力的平衡。

當(dāng)環(huán)路增益下降到1時，振幅的增長過程將停止，振蕩器達到平衡狀態(tài)，即進入等幅振蕩狀態(tài)。

振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件

在平衡點Ui=UiA附近，當(dāng)不穩(wěn)定因素使ui的振幅Ui增大時，環(huán)路增益減小，使反饋電壓振幅Uf減小，從而阻止Ui增大；反之，當(dāng)不穩(wěn)定因素使ui的振幅Ui減小時，環(huán)路增益增大，使反饋電壓振幅Uf增大，從而阻止Ui減小。

UiO|T(ωo)|

A1UiA?

如果環(huán)路增益特性存在著兩個平衡點A和B，其中，A點是穩(wěn)定的，而B是不穩(wěn)定點，如右圖所示。振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件|T(ωo)|BAUiUiAUiB1

若某種原因使Ui大于UiB，則|T(ωo)|隨之增大，勢必使Ui進一步增大，從而更偏離平衡點B，最后到達平衡點A；

反之，若某種原因使Ui小于UiB，則|T(ωo)|隨之減小，從而進一步加速Ui減小，直到停止振蕩。

通過上述討論可見，要使平衡點穩(wěn)定，|T(ωo)|必須在UiA附近具有負(fù)斜率變化

tuiOωωo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變化的能力。振幅穩(wěn)定條件為相位穩(wěn)定條件為4.2.3反饋振蕩電路判斷基本組成：放大器，反饋環(huán)節(jié)，選頻網(wǎng)絡(luò)，穩(wěn)定環(huán)節(jié)根據(jù)上述反饋振蕩電路的基本原理和應(yīng)當(dāng)滿足的起振、平衡和穩(wěn)定三個條件,判斷一個反饋振蕩電路能否正常工作,需考慮以下幾點：①可變增益放大器件(晶體管,場效應(yīng)管或集成電路)應(yīng)有正確的直流偏置,開始時應(yīng)工作在甲類狀態(tài),便于起振。②開始起振時,環(huán)路增益幅值A(chǔ)F(ω0)應(yīng)大于1。由于反饋網(wǎng)絡(luò)通常由無源器件組成,反饋系數(shù)F小于1,故A(ω0)必須大于1。共射、共基電路都可以滿足這一點。為了增大A(ω0),負(fù)載電阻不能太小。③環(huán)路增益相位在振蕩頻率點應(yīng)為2π的整數(shù)倍,即環(huán)路應(yīng)是正反饋。④選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有負(fù)斜率的相頻特性。因為在振蕩頻率點附近,可以認(rèn)為放大器件本身的相頻特性為常數(shù),而反饋網(wǎng)絡(luò)通常由變壓器、電阻分壓器或電容分壓器組成,其相頻特性也可視為常數(shù),所以相位穩(wěn)定條件應(yīng)該由選頻網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。

注意LC并聯(lián)回路阻抗的相頻特性和LC串聯(lián)回路導(dǎo)納的相頻特性是負(fù)斜率,而LC并聯(lián)回路導(dǎo)納的相頻特性和LC串聯(lián)回路阻抗的相頻特性是正斜率。以上第①點可根據(jù)直流通路進行判斷,其余3點可根據(jù)交流等效電路進行判斷。

例4.1

判斷圖例4.2.6所示各反饋振蕩電路能否正常工作。其中（ａ）、（ｂ）是交流等效電路,（ｃ）是實用電路。圖例4.2.6圖示三個電路均為兩級反饋,且兩級中至少有一級是共射電路或共基電路,所以只要其電壓增益足夠大,振蕩的振幅條件容易滿足。而相位條件一是要求正反饋,二是選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有負(fù)斜率特性。（ａ）圖由兩級共射反饋電路組成,其瞬時極性如圖中所標(biāo)注,所以是正反饋。ＬＣ并聯(lián)回路同時擔(dān)負(fù)選頻和反饋作用,且在諧振頻率點反饋電壓最強。在討論選頻網(wǎng)絡(luò)的相頻特性時,一定要注意先分別判斷此選頻網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出參數(shù)是電壓，還是電流，然后才能決定究竟是應(yīng)采用其阻抗特性還是導(dǎo)納特性。對于（ａ）圖,ＬＣ并聯(lián)回路輸入是V2管集電極電流ic2,輸出是反饋到V1管b、e兩端的電壓ube1,對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)是阻抗（輸出電壓與輸入電流的比值），所以應(yīng)采用其阻抗特性。根據(jù)附圖,可知并聯(lián)回路的阻抗相頻特性是負(fù)斜率。綜上所述,(a)圖電路也滿足相位條件,因此能夠正常工作。（ｂ）圖由共基—共集兩級反饋組成。根據(jù)瞬時極性判斷法,如果把圖中諧振時的ＬＣ并聯(lián)回路作為一個純電阻看待,則應(yīng)該是正反饋。根據(jù)圖中信號的流程，V2管的輸出發(fā)射極電流在Re2上產(chǎn)生電壓，此電壓就是LC并聯(lián)回路的輸入，而LC回路的輸出就是流入Re1的電流,對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)是導(dǎo)納，所以這里應(yīng)采用其導(dǎo)納特性。由于并聯(lián)回路導(dǎo)納的相頻特性是正斜率,因此不滿足相位穩(wěn)定條件。也可以從另一個角度考慮，由于LC并聯(lián)回路在諧振頻率點阻抗趨于無窮大，近似于開路，因此正反饋支路斷開，這個電路不會起振。綜上所述,（ｂ）圖電路不能正常工作。

（ｃ）圖與（ｂ）圖不同之處在于用串聯(lián)回路置換了并聯(lián)回路。由于LC串聯(lián)回路在諧振頻率點阻抗趨于零,正反饋最強,且LC串聯(lián)回路導(dǎo)納的相頻特性是負(fù)斜率,滿足相位穩(wěn)定條件,所以（ｃ）圖電路能正常工作。(c)圖中在V2的發(fā)射極與V1的基極之間增加了一條負(fù)反饋支路,用以穩(wěn)定電路的輸出波形。4.2.4振蕩器的頻率穩(wěn)定度

1.頻率穩(wěn)定度定義反饋振蕩器若滿足起振、平衡、穩(wěn)定三個條件,就能夠產(chǎn)生等幅持續(xù)的振蕩波形。當(dāng)受到外界不穩(wěn)定因素影響時,振蕩器的相位或振蕩頻率可能發(fā)生些微變化,雖然能自動回到平衡狀態(tài),但振蕩頻率在平衡點附近隨機變化這一現(xiàn)象卻是不可避免的。為了衡量實際振蕩頻率ｆ相對于標(biāo)稱振蕩頻率ｆ0變化的程度,提出了頻率穩(wěn)定度這一性能指標(biāo)。

長期頻穩(wěn)度主要取決于元器件的老化特性,短期頻穩(wěn)度主要取決于電源電壓和環(huán)境溫度的變化以及電路參數(shù)的變化等等,而瞬時頻穩(wěn)度則與元器件的內(nèi)部噪聲有關(guān)。通常所講的頻率穩(wěn)定度一般指短期頻穩(wěn)度,定義為(4.2.11)其中，(Δf0)i=|fi-f0|是第ｉ次測試時的絕對頻率偏差； 是絕對頻率偏差的平均值,也就是絕對頻率準(zhǔn)確度?？梢?頻率穩(wěn)定度是用均方誤差值來表示的相對頻率偏差程度。2.提高LC振蕩器頻率穩(wěn)定度的措施反饋振蕩器的振蕩頻率通常主要由選頻網(wǎng)絡(luò)中元件的參數(shù)決定,同時也和放大器件的參數(shù)有關(guān)。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(fù)載的微小變化,從而對回路Ｑ值和振蕩頻率產(chǎn)生影響,造成頻率不穩(wěn)定。針對這些原因,主要可采取以下措施來提高ＬＣ振蕩器的頻率穩(wěn)定度。

提高頻率穩(wěn)定度的措施1）提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性是指其諧振頻率w0在外界因素變化時保持穩(wěn)定的能力。由下式可知，提高回路的標(biāo)準(zhǔn)性，也就是提高回路元件L、C的標(biāo)準(zhǔn)性。溫度是引起L、C變化的主要因素。為了穩(wěn)頻，振蕩回路應(yīng)采用溫度系數(shù)小的元件；或采用溫度補償?shù)姆椒ǎㄈ缭诨芈分胁⒙?lián)溫度系數(shù)為負(fù)的電容）2）減少晶體管對振蕩頻率的影響在反饋型振蕩器中極間電容將影響頻率穩(wěn)定度，在設(shè)計電路時應(yīng)盡可能減少晶體管和回路之間的耦合。3）提高回路的品質(zhì)因數(shù)要使相位穩(wěn)定，回路的相頻特性應(yīng)具有負(fù)的斜率，斜率越大，相位越穩(wěn)定。根據(jù)LC回路的特性，回路的Q值越大，回路的相頻特性斜率就越大，即回路的Q值越大，相位越穩(wěn)定。從相位與頻率的關(guān)系可得，此時的頻率也越穩(wěn)定。4）減少電源、負(fù)載等的影響電源電壓的波動，會使晶體管的工作點、電流發(fā)生變化，從而改變晶體管的參數(shù)，對和產(chǎn)生影響，從而間接影響振蕩頻率。為了減小其影響，振蕩器通常采用穩(wěn)壓電源供電和設(shè)計穩(wěn)定的偏置點。負(fù)載電阻并聯(lián)在回路的兩端，這會降低回路的有載品質(zhì)因數(shù)，從而使振蕩器的頻率穩(wěn)定度下降。通常在振蕩器的后面接緩沖放大器以減小負(fù)載對振蕩器頻率的影響，射極跟隨器就是緩沖放大器的一種常用電路。采用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋振蕩器統(tǒng)稱為LC振蕩器。按其反饋網(wǎng)絡(luò)分類：互感耦合電容耦合自耦變壓器耦合4.3LC振蕩器三點式振蕩器4.3.1互感耦合振蕩器

圖4.3.1集電極調(diào)諧型互感耦合振蕩器電路互感耦合振蕩器的缺點：1、頻率穩(wěn)定度不高,且由于互感耦合元件分布電容的存在,限制了振蕩頻率的提高,因此只適用于較低頻段。2、因高次諧波的感抗大，故取自變壓器次級的反饋電壓中高次諧波振幅較大，所以導(dǎo)致輸出振蕩信號中高次諧波分量較大，波形不理想?！纠?.2】判斷圖例4.3.2所示兩級互感耦合振蕩電路能否正常工作。

圖4.3.2

4.3.2三點式振蕩器

１．電路組成法則三點式振蕩器是指ＬＣ回路的三個端點與晶體管的三個電極分別連接而組成的一種振蕩器。先分析在滿足正反饋相位條件時,ＬＣ回路中三個電抗元件應(yīng)具有的性質(zhì)。IIIII三點式振蕩器是指ＬＣ回路的三個端點與晶體管的三個電極分別連接而組成的一種振蕩器。在三點式電路中,ＬＣ回路中與發(fā)射極相連接的兩個電抗元件必須為同性質(zhì),另外一個電抗元件必須為異性質(zhì)。這就是三點式電路組成的相位判據(jù),或稱為三點式電路的組成法則。與發(fā)射極相連接的兩個電抗元件同為電容時的三點式電路,稱為電容三點式電路,也稱為考畢茲電路。與發(fā)射極相連接的兩個電抗元件同為電感時的三點式電路,稱為電感三點式電路,也稱為哈特萊電路。

２．電容三點式電路（又稱考畢茲電路,Ｃｏｐｌｉｔｔｓ）

圖4.3.4電容三點式振蕩電路

由于電容三點式電路已滿足反饋振蕩器的相位條件,只要再滿足振幅起振條件就可以正常工作。因為晶體管放大器的增益隨輸入信號振幅變化的特性與振蕩的三個振幅條件一致,所以只要能起振,必定滿足平衡和穩(wěn)定條件。

其中本電路的反饋系數(shù)Ｆ的取值一般為１／８～１／２。

為了使電容三點式電路易于起振,應(yīng)選擇跨導(dǎo)ｇm及rb′e較大的晶體管,其負(fù)載ＲL和回路諧振電阻Ｒe0也要大,而接入系數(shù)ｎ要合理選擇。實踐表明,如果選用截止頻率ｆT大于振蕩頻率五倍以上的晶體管作放大器,負(fù)載ＲL不要太?。ǎ眐Ω以上）,接入系數(shù)ｎ取值合適,一般都能滿足起振條件。

３.電感三點式電路（又稱哈特萊電路Ｈａｒｔｌｅｙ）圖4.3.6電感三點式振蕩電路振蕩角頻率ω0=其中L=L1+L2+2M,M為互感系數(shù)起振條件式中(4.3.3)(4.3.4)本電路反饋系數(shù)Ｆ的取值一般為１／１０～１／２。

(4.3.5)電容三點式振蕩器和電感三點式振蕩器優(yōu)缺點電容三點式振蕩器的優(yōu)點：反饋電壓取自Ｃ2,而電容對晶體管非線性特性產(chǎn)生的高次諧波呈現(xiàn)低阻抗,所以反饋電壓中高次諧波分量很小,因而輸出波形好,接近于正弦波。缺點：反饋系數(shù)因與回路電容有關(guān),如果用改變回路電容的方法來調(diào)整振蕩頻率,必將改變反饋系數(shù),從而影響起振。電感三點式振蕩器的優(yōu)點：便于用改變電容的方法來調(diào)整振蕩頻率,而不會影響反饋系數(shù)。缺點：反饋電壓取自Ｌ2,而電感線圈對高次諧波呈現(xiàn)高阻抗,所以反饋電壓中高次諧波分量較多,輸出波形較差。

電容三點式振蕩器和電感三點式振蕩器共同缺點兩種振蕩器共同的缺點是：晶體管輸入輸出電容分別和兩個回路電抗元件并聯(lián),影響回路的等效電抗元件參數(shù),從而影響振蕩頻率。由于晶體管輸入輸出電容值隨環(huán)境溫度、電源電壓等因素而變化,所以三點式電路的頻率穩(wěn)定度不高,一般在１０-3量級。[例４.３]在圖例4.3所示振蕩器交流等效電路中,三個ＬＣ并聯(lián)回路的諧振頻率分別是： ,試問ｆ1、ｆ2、ｆ3滿足什么條件時該振蕩器能正常工作？解:由圖可知,只要滿足三點式組成法則,該振蕩器就能正常工作。在并聯(lián)LC回路的電抗頻率曲線中，感抗XL為正值，且感性區(qū)頻率低于諧振頻率，容抗XC為負(fù)值，且容性區(qū)頻率高于諧振頻率。由此可以確定f1、f2、f3與振蕩器振蕩頻率之間的關(guān)系。圖4.3.7例4.3圖在兩種情況下,振蕩頻率的表達式均為:LC1C2C3RLBA兩種改進型的電容反饋振蕩器R'LECRLLC2C3C1Rb1Rb2CbReRcAB圖4.3.9克拉潑振蕩電路

克拉潑電路的頻率穩(wěn)定度比電容三點式電路要好。在實際電路中,根據(jù)所需的振蕩頻率決定Ｌ、Ｃ3的值,然后?。?、Ｃ2遠大于Ｃ3即可。但是Ｃ3不能取得太小,否則將影響振蕩器的起振。LC1C2C3C4ABC4LC2C3C1Rb1Rb2CbReRcAB兩種改進型的電容反饋振蕩器EC

６小結(jié)以上所介紹的五種ＬＣ振蕩器均是采用ＬＣ元件作為選頻網(wǎng)絡(luò)。由于ＬＣ元件的標(biāo)準(zhǔn)性較差,因而諧振回路的Ｑ值較低,空載Ｑ值一般不超過３００,有載Ｑ值就更低,所以ＬＣ振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高,一般為１０-3量級,即使是克拉潑電路和西勒電路也只能達到１０-4～１０-5量級。如果需要頻率穩(wěn)定度更高的振蕩器,可以采用晶體振蕩器。4.4.1石英晶體及其特性石英是礦物質(zhì)硅石的一種,化學(xué)成分是ＳiＯ2,形狀是呈角錐形的六棱結(jié)晶體。將石英晶體按一定方位切割成片,兩邊敷以電極,焊上引線,再用金屬或玻璃外殼封裝即構(gòu)成晶體振蕩器。石英晶體具有壓電效應(yīng)。當(dāng)交流電壓加在晶體兩端,晶體先隨電壓變化產(chǎn)生機械形變,然后機械振動又使晶體表面產(chǎn)生交變電荷。當(dāng)晶體幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時,它本身有一個固有的機械振動頻率。當(dāng)外加交流電壓的頻率等于晶體的固有頻率時,晶體片的機械振動最大,晶體表面電荷量最多,外電路中的交流電流最強,于是產(chǎn)生了諧振。4.4晶體振蕩器石英晶振的固有頻率十分穩(wěn)定,它的溫度系數(shù)（溫度變化１℃所引起的固有頻率相對變化量）在１０-6以下。另外,石英晶振的振動具有多諧性,即除了基頻振動外,還有奇次諧波泛音振動。對于石英晶振,既可利用其基頻振動,也可利用其泛音振動。前者稱為基頻晶體,后者稱為泛音晶體。晶片厚度與振動頻率成反比,工作頻率越高,要求晶片越薄,因而機械強度越差,加工越困難,使用中也易損壞。由此可見,在同樣的工作頻率上,泛音晶體的切片可以做得比基頻晶體的切片厚一些。所以在工作頻率較高時,常采用泛音晶體。通常在工作頻率小于20MHz時采用基頻晶體,大于20MHz時采用泛音晶體。圖4.4.1石英晶體諧振器(a)符號；(b)基頻等效電路；(c)完整等效電路

返回

圖4.４.1是石英晶振的符號和等效電路。其中：安裝電容C0約１pF～１０ｐF

動態(tài)電感Lq約10-3H～102H

動態(tài)電容Cq約10-4pF～10-1pF

動態(tài)電阻rq約幾十歐到幾百歐由以上參數(shù)可以看到：１）石英晶振的Ｑ值和特性阻抗ρ都非常高。Ｑ值可達幾萬到幾百萬,因為

（2）由于石英晶振的接入系數(shù)n=Cq／(C0+Cq)很小,所以外接元器件參數(shù)對石英晶振的影響很小。綜合以上兩點,不難理解石英晶振的頻率穩(wěn)定度是非常高的。由圖4.４.１（ｂ）可以看到,石英晶振可以等效為一個串聯(lián)諧振回路和一個并聯(lián)諧振回路。若忽略ｒq,則晶振兩端呈現(xiàn)純電抗,其電抗頻率特性曲線如下圖中兩條實線所示。CoCqLqRqfsfp電容性電容性電感性fXqO

石英晶振產(chǎn)品還有一個標(biāo)稱頻率ｆN。ｆN的值位于ｆs與ｆp之間,這是指石英晶振兩端并接某一規(guī)定負(fù)載電容ＣL時石英晶振的振蕩頻率。CL的電抗頻率曲線如圖4.4.2中虛線所示。負(fù)載電容CL的值載于生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說明書中,通常為30pF(高頻晶體),或100pF(低頻晶體),或標(biāo)示為∞(指無需外接負(fù)載電容,常用于串聯(lián)型晶體振蕩器)。由于Cq／C0很小,所以ｆp與ｆs間隔很小,因而在ｆs～ｆp感性區(qū)間,石英晶振具有陡峭的電抗頻率特性,曲線斜率大,利于穩(wěn)頻。若外部因素使諧振頻率增大,則根據(jù)晶振電抗特性,必然使等效電感Ｌ增大,但由于振蕩頻率與Ｌ的平方根成反比,所以又促使諧振頻率下降,趨近于原來的值。

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,具體表現(xiàn)為:(1)石英晶體諧振器具有很高的標(biāo)準(zhǔn)性。

(2)石英晶體諧振器與有源器件的接入系數(shù)p很小,一般為10-3~10-4，所以外接元器件參數(shù)對石英晶振的影響很小。

(3)石英晶體諧振器具有非常高的Q值。4.4.2晶體振蕩器電路根據(jù)石英晶振在振蕩器中的作用原理,晶體振蕩器可分成兩類。一類是工作在略高于fs，將其作為等效電感元件用在三點式電路中,工作在感性區(qū),稱為并聯(lián)型晶體振蕩器；

另一類將其作為一個短路元件串接于正反饋支路上,工作在它的串聯(lián)諧振頻率fs上,稱為串聯(lián)型晶體振蕩器。晶體只能工作在上述兩種方式，不能工作在低于fs和高于fp呈容性的頻段內(nèi)，否則，頻率穩(wěn)定度將明顯下降。

１.皮爾斯（Ｐｉｅｒｃｅ）振蕩電路并聯(lián)型晶體振蕩器的工作原理和三點式振蕩器相同,只是將其中一個電感元件換成石英晶振。石英晶振可接在晶體管ｃ、ｂ極之間或ｂ、ｅ極之間,所組成的電路分別稱為皮爾斯振蕩電路和密勒振蕩電路。

圖4.4.3皮爾斯振蕩電路

由圖4.４.３（ｂ）可以看出,皮爾斯電路類似于克拉潑電路,但由于石英晶振中Ｃq極小,Ｑq極高,所以皮爾斯電路具有以下一些特點：（１）振蕩回路與晶體管、負(fù)載之間的耦合很弱。晶體管ｃ、ｂ端,ｃ、ｅ端和ｅ、ｂ端的接入系數(shù)分別是:

以上三個接入系數(shù)一般均小于１０-3～１０-4,所以外電路中的不穩(wěn)定參數(shù)對振蕩回路影響很小,提高了回路的標(biāo)準(zhǔn)性。

（２）振蕩頻率幾乎由石英晶振的參數(shù)決定,而石英晶振本身的參數(shù)具有高度的穩(wěn)定性。振蕩頻率

（３）由于振蕩頻率ｆ0一般調(diào)諧在標(biāo)稱頻率ｆN上,位于晶振的感性區(qū)內(nèi),電抗曲線陡峭,穩(wěn)頻性能極好。（４）由于晶振的Ｑ值和特性阻抗都很高,