高頻振蕩器精品課件5

5、RC振蕩器4、晶體振蕩器3、頻率穩(wěn)定度的意義和表征2、三點(diǎn)式振蕩器1、反饋型振蕩器的原理6、例題高頻振蕩器第五章概述

本章討論的是自激式振蕩器，它是在無(wú)需外加激勵(lì)信號(hào)的情況下，能將直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定波形、一定頻率和一定幅度的交變能量電路。振蕩器的分類：按波形分：正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器按工作方式：負(fù)阻型振蕩器和反饋型振蕩器按選頻網(wǎng)絡(luò)所采用的原件分：

LC振蕩器、RC振蕩器和晶體振蕩器等類型概述

振蕩器電路屬于一種信號(hào)發(fā)生器類型，即表現(xiàn)為沒(méi)有外加信號(hào)的情況下，能自動(dòng)生成具有一定頻率、一定波形、一定振幅的周期性交變振蕩信號(hào)的電子線路。作為提供載頻，分析用輔助頻率，測(cè)量用的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和頻率標(biāo)準(zhǔn)。振蕩器種類：

按振蕩原理分：

反饋振蕩器負(fù)阻振蕩器

按振蕩頻率分：低頻振蕩器、高頻振蕩器

微波振蕩器

按振蕩波形分：

正弦波振蕩器蕩、非正弦振器按選頻網(wǎng)絡(luò)所采用的原件分：LC振蕩器、RC振蕩器和晶體振蕩器等類型

其主要特性有振蕩頻率、頻率穩(wěn)定度、振蕩幅度和振蕩波形等。主要是頻率及穩(wěn)定度?！?.1反饋振蕩器工作原理

實(shí)際中的反饋振蕩器是由反饋放大器演變而來(lái)，如右圖。自激振蕩建立的物理過(guò)程若開關(guān)K撥向“1”時(shí)，該電路則為調(diào)諧放大器，當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，放大器輸出負(fù)載互感耦合變壓器L2上的電壓為，調(diào)整互感M及同名端以及回路參數(shù)，可以使vi=vo

。此時(shí)，若將開關(guān)K快速撥向“2”點(diǎn)，則集電極電路和基極電路都維持開關(guān)K接到“1”點(diǎn)時(shí)的狀態(tài)，即始終維持著與vi相同頻率的正弦信號(hào)。這時(shí)，調(diào)諧放大器就變?yōu)樽约ふ袷幤鳌?/p>

在電源開關(guān)閉合的瞬間，電流的跳變?cè)诩姌OLC振蕩電路中激起振蕩。選頻網(wǎng)絡(luò)帶寬極窄，在回路兩端產(chǎn)生正弦波電壓vo，并通過(guò)互感耦合變壓器反饋到基級(jí)回路，這就是激勵(lì)信號(hào)。

由于晶體管特性的非線性，振幅會(huì)自動(dòng)穩(wěn)定到一定的幅度。因此振蕩的幅度不會(huì)無(wú)限增大。

起始振蕩信號(hào)十分微弱，但是由于不斷地對(duì)它進(jìn)行放大—選頻—反饋—再放大等多次循環(huán)，于是一個(gè)與振蕩回路固有頻率相同的自激振蕩便由小到大地增長(zhǎng)起來(lái)。平衡條件：

振蕩幅值的增長(zhǎng)過(guò)程不可能無(wú)止境地延續(xù)下去,因?yàn)榉糯笃鞯木€性范圍是有限的。隨著振幅的增大,放大器逐漸由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū),工作于非線性的甲乙類狀態(tài),其增益逐漸下降。當(dāng)放大器增益下降而導(dǎo)致環(huán)路增益下降到１時(shí),振幅的增長(zhǎng)過(guò)程將停止,振蕩器達(dá)到平衡,進(jìn)入等幅振蕩狀態(tài)。振蕩器進(jìn)入平衡狀態(tài)以后,直流電源補(bǔ)充的能量剛好抵消整個(gè)環(huán)路消耗的能量。反饋型自激振蕩器的電路構(gòu)成必須由三部分組成可以補(bǔ)充由振蕩回路電阻產(chǎn)生損耗的能量使能量在正確的時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充到電路中的控制設(shè)備包含兩個(gè)(或兩個(gè)以上)儲(chǔ)能元件的振蕩回路4.1反饋振蕩器的原理

一、反饋振蕩器的原理分析

1、反饋振蕩器的組成

反饋振蕩器由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成。反饋型振蕩器的原理框圖如圖4-1所示。由圖可見(jiàn),反饋型振蕩器是由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合環(huán)路,放大器通常是以某種選頻網(wǎng)絡(luò)(如振蕩回路)作負(fù)載,是一調(diào)諧放大器,反饋網(wǎng)絡(luò)一般是由無(wú)源器件組成的線性網(wǎng)絡(luò)。

(5-1)

(5-2)

(5-3)

(5-4)

(5-5)

(5-6)得其中T(s)稱為環(huán)路增益：

2、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)Ku(s)：電壓反饋系數(shù)為F(s)，則開環(huán)電壓放大倍數(shù)為K(s)：由自激振蕩的條件：就是環(huán)路增益為1,即(5-7)通常又稱為振蕩器的平衡條件。由式(4-5)還可知形成增幅振蕩形成減幅振蕩(5-8)二、平衡條件根據(jù)前面分析，振蕩器的平衡條件即為也可以表示為：(5-9a)(5-9b)式(4-9a)和(4-9b)分別稱為振幅平衡條件和相位平衡條件。

現(xiàn)以單調(diào)諧諧振放大器為例來(lái)看K(jω)與F(jω)的意義。若由式(4-2)可得(5-10)式中,ZL為放大器的負(fù)載阻抗(5-11)Yf(jω)為晶體管的正向轉(zhuǎn)移導(dǎo)納。(5-12)現(xiàn)引入與F(jω)反號(hào)的反饋系數(shù)F′(jω)(5-13)這樣,振蕩條件可寫為

(5-14)振幅平衡條件和相位平衡條件分別可寫為

(5-15a)(5-15b)值得說(shuō)明的是：（1）平衡時(shí)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。三、起振條件

為了使振蕩過(guò)程中輸出幅度不斷增加,應(yīng)使反饋回來(lái)的信號(hào)比輸入到放大器的信號(hào)大,即振蕩開始時(shí)應(yīng)為增幅振蕩,因而由式(4-8)可知稱為自激振蕩的起振條件,也可寫為(5-16a)(5-16b)式(4-16a)和(4-16b)分別稱為起振的振幅條件和相位條件,其中起振的相位條件即為正反饋條件。起振過(guò)程：開始增幅振蕩非線性穩(wěn)幅振蕩

放大器增益A與輸出電壓幅度Vo之間的關(guān)系叫振蕩特性，F(xiàn)與Vo之間的關(guān)系叫反饋特性。起振的幅度條件可用右上圖表示。起振條件與平衡條件圖解(軟激勵(lì)起振)

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，振蕩特性可能不是單調(diào)下降的，而如右下圖所示。其靜態(tài)工作點(diǎn)太低，ICQ太小，因而A0太小，以至不滿足。這種振蕩器電路一般不能自行起振，而必須給以一個(gè)較大幅度的初始激勵(lì)，使動(dòng)態(tài)點(diǎn)越過(guò)不穩(wěn)定平衡點(diǎn)B才能起振，這叫硬激勵(lì)起振，設(shè)計(jì)電路要力加避免。硬激勵(lì)起振特性四、穩(wěn)定條件

1、振蕩器穩(wěn)定概念的提出：

2、振蕩器的穩(wěn)定條件振蕩器的穩(wěn)定條件分為振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件。

(1)振幅穩(wěn)定條件

要使振幅穩(wěn)定，振蕩器在其平衡點(diǎn)必須具有阻止振幅變化的能力。具體來(lái)說(shuō)，就是在平衡點(diǎn)附近，當(dāng)不穩(wěn)定因素使振幅增大時(shí)，環(huán)路增益將減小，從而使振幅減小。

振幅穩(wěn)定條件為：(5-17)由于反饋網(wǎng)絡(luò)為線性網(wǎng)絡(luò),即反饋系數(shù)大小F不隨輸入信號(hào)改變,故振幅穩(wěn)定條件又可寫為

(5-18)(2)、相位穩(wěn)定條件我們知道，一個(gè)正弦信號(hào)的相位φ和它的頻率ω之間的關(guān)系：

(5-19a)(5-19b)設(shè)振蕩器原在ω1

時(shí)處于相位平衡，即有：(5-20)相位穩(wěn)定條件為：

振蕩器的相位平衡條件是φT（ω0）＝２ｎπ。在振蕩器工作時(shí),某些不穩(wěn)定因素可能破壞這一平衡條件。如電源電壓的波動(dòng)或工作點(diǎn)的變化可能使晶體管內(nèi)部電容參數(shù)發(fā)生變化,從而造成相位的變化,產(chǎn)生一個(gè)偏移量Δφ。由于瞬時(shí)角頻率是瞬時(shí)相位的導(dǎo)數(shù),所以瞬時(shí)角頻率也將隨著發(fā)生變化。為了保證相位穩(wěn)定,要求振蕩器的相頻特性φT（ω）在振蕩頻率點(diǎn)應(yīng)具有阻止相位變化的能力。具體來(lái)說(shuō),在平衡點(diǎn)ω=ω0附近,當(dāng)不穩(wěn)定因素使瞬時(shí)角頻率ω增大時(shí),相頻特性φT（ω0）應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)-Δφ,從而產(chǎn)生一個(gè)-Δω,使瞬時(shí)角頻率ω減小；圖4-4互感耦合振蕩器

5.2.1

振蕩器的組成原則（相位判?。?/p>

由LC回路引出三個(gè)端點(diǎn)分別與晶體管的三個(gè)電極相連構(gòu)成,稱為三端式(又稱三點(diǎn)式)振蕩器．圖中由電抗元件Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３構(gòu)成了決定振蕩頻率的并聯(lián)諧振回路，同時(shí)也充當(dāng)了正反饋網(wǎng)絡(luò)．§5.2三點(diǎn)式振蕩器首先，回路要諧振，即在諧振頻率處回路應(yīng)呈純電阻性,因而有：其次，要構(gòu)成正反饋，則其中放大器已倒相，所以要求反饋網(wǎng)絡(luò)也倒相，由圖有

因此Ｘ1、Ｘ2應(yīng)為同性質(zhì)的電抗元件，且Ｘ３要與Ｘ1、Ｘ2

電抗性質(zhì)相反

綜上所述，從相位平衡條件判斷電路能否振蕩的原則為：

(1)X1、X2應(yīng)為同性質(zhì)的電抗元件?！磁c晶體管發(fā)射極相連的兩個(gè)電抗元件性質(zhì)相同，要么均為感性元件，要么均為容性元件。

(2)X3與X1、X2的電抗性質(zhì)相反?！磁c晶體管基極相連的兩個(gè)電抗元件性質(zhì)相反。可以簡(jiǎn)稱為：“射同余異”

按照三端式振蕩器的組成原則，三端式振蕩器有兩種基本電路,如圖所示。圖

(a)稱為電容反饋（電容三端式）振蕩器,也稱為考必茲(Colpitts)振蕩器．(a)電容反饋振蕩器;

(b)電感反饋振蕩器圖

(b)稱為電感反饋（電感三端式）振蕩器，又稱為哈特萊(Hartley)振蕩器．下圖是一些常見(jiàn)振蕩器的高頻電路,請(qǐng)自行判斷它們是由哪種基本線路演變而來(lái)的。幾種常見(jiàn)振蕩器的高頻電路4.2.3電容反饋振蕩器交流等效為圖4─8電容反饋振蕩器電路(a)實(shí)際電路;(b)交流等效電路;(c)高頻等效電路YL當(dāng)忽略晶體管結(jié)電容的影響后。(4-25)(4-26)B=0時(shí)符合相位條件，，因此解出振蕩頻率ω1為，即：(4-27)(4-28)(4-29)(4-30)(4-31)5.2.3

電感三點(diǎn)式振蕩器

下圖是一電感反饋振蕩器的實(shí)際電路，交流等效電路和高頻等效電路

。(1)振蕩器的振蕩頻率式中的L為回路的總電感：(2)反饋系數(shù)

(3)起振條件

哈特萊電路的優(yōu)點(diǎn)：L1、L2之間有互感，反饋較強(qiáng)，容易起振；

電路的缺點(diǎn)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，因此對(duì)高次諧波的反饋較強(qiáng)，使波形失真大；電感反饋三端電路的振蕩頻率不能做得太高，這是因?yàn)轭l率太高，L太小且分布參數(shù)的影響太大。振蕩頻率調(diào)節(jié)方便，只要調(diào)整電容C的大小即可。而且C的改變基本上不影響電路的反饋系數(shù)。

電感三點(diǎn)式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是便于用改變電容的方法來(lái)調(diào)整振蕩頻率,而不會(huì)影響反饋系數(shù),。

缺點(diǎn)是反饋電壓取自Ｌ2,而電感線圈對(duì)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。兩種振蕩器共同的缺點(diǎn)是：晶體管輸入輸出電容分別和兩個(gè)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(diǎn)式電路的頻率穩(wěn)定度不高,5.2.4兩種改進(jìn)型電容反饋振蕩器

增加C3,減小了晶體管LC回路的耦合以提高頻率穩(wěn)定度.1、克拉潑振蕩器電路分析優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高．因?yàn)榫w管Coe、Cie的接入系數(shù)小。缺點(diǎn)：可調(diào)頻率范圍低（頻率覆蓋系數(shù)1.1－1.2）因?yàn)楫?dāng)調(diào)整C1C2或C3的值時(shí),會(huì)影響反饋系數(shù)Ｆ或等效負(fù)載ＲＬ，影響到振蕩條件．性能特點(diǎn)下圖是西勒振蕩器的實(shí)際電路和交流等效電路。增加可變電容C4，增加頻率調(diào)整范圍2、西勒振蕩器電路分析§5.3頻率穩(wěn)定度的意義和表征頻率穩(wěn)定，就是在各種外界條件發(fā)生變化的情況下，要求振蕩器的實(shí)際工作頻率與標(biāo)稱頻率間的偏差及偏差的變化最小。振蕩器的頻率穩(wěn)定度則是指在一定時(shí)間間隔內(nèi)，由于各種因素變化，引起的振蕩頻率相對(duì)于標(biāo)稱頻率變化的程度。絕對(duì)準(zhǔn)確度相對(duì)準(zhǔn)確度

短期頻率穩(wěn)定度主要與溫度變化、電源電壓變化和電路參數(shù)不穩(wěn)定性等因素有關(guān)。

長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度主要取決于有源器件和電路元件及石英晶體和老化特性，與頻率的瞬間變化無(wú)關(guān)。

瞬間頻率穩(wěn)定度主要是由于頻率源內(nèi)部噪聲而引起的頻率起伏，它與外界條件和長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度無(wú)關(guān)。5.3.1影響頻率穩(wěn)定度的因素振蕩回路參數(shù)對(duì)頻率的影響因?yàn)檎袷庮l率其相對(duì)頻率變化量為回路品質(zhì)因素Q值對(duì)頻率的影響如右圖，Q值越高，則相同的相角變化引起頻率偏移越小。有源器件的參數(shù)對(duì)頻率的影響振蕩管為有源器件，若它的工作狀態(tài)(電源電壓或周圍溫度等)有所改變，則由式如果晶體管參數(shù)h與hi將發(fā)生變化，即引起振蕩頻率的改變。另外，當(dāng)外界因素(如電源電壓、溫度、濕度等)變化時(shí)，這些參數(shù)隨之而來(lái)的變化就會(huì)造成振蕩器頻率的變化。5.3.2

振蕩器穩(wěn)定頻率的方法

減小外因變化減小溫度的變化，可將振蕩器放在恒溫槽內(nèi)；另使振蕩器遠(yuǎn)離熱源，如采用正、負(fù)溫度系數(shù)不同的L、C，抵消L、C。減小電源的變化，采用二次穩(wěn)壓電源供電；或者振蕩器采取單獨(dú)供電。3)減小濕度和大氣壓力的影響，通常將振蕩器密封起來(lái)。4)減小磁場(chǎng)感應(yīng)對(duì)頻率的影響，對(duì)振蕩器進(jìn)行屏蔽。5)消除機(jī)械振動(dòng)的影響通?？杉酉鹌|圈作減振器。減小負(fù)載的影響，在振蕩器和下級(jí)電路之間加緩沖器，提高回路Q值；本級(jí)采用低阻抗輸出，本級(jí)輸出與下一級(jí)采取松耦合；采取克拉潑或西勒電路，減弱晶體管與振蕩回路之間耦合，使折算到回路內(nèi)的有源器件參數(shù)減小，提高回路標(biāo)準(zhǔn)性，提高頻率穩(wěn)定度。

提高回路的標(biāo)準(zhǔn)性

所謂回路的標(biāo)準(zhǔn)性即指振蕩回路在外界因素變化時(shí)保持其固有諧振頻率不變的能力。要提高回路標(biāo)準(zhǔn)性即要減小L和C，因此可采取優(yōu)質(zhì)材料的電感和電容。

減小相角YF及其變化量YF

為使振蕩器的頻率穩(wěn)定度高，則要求YF的數(shù)值小，且變化量小。可使振蕩器的工作頻率比振蕩管的的特性頻率低很多，即f<<fT并選用電容三端式振蕩電路，使振蕩波形良好。4.4LC振蕩器的設(shè)計(jì)考慮1．振蕩器電路選擇

LC振蕩器一般工作在幾百千赫茲至幾百兆赫茲范圍。振蕩器線路主要根據(jù)工作的頻率范圍及波段寬度來(lái)選擇。在短波范圍,電感反饋振蕩器、電容反饋振蕩器都可以采用。在中、短波收音機(jī)中,為簡(jiǎn)化電路常用變壓器反饋振蕩器做本地振蕩器。2．晶體管選擇從穩(wěn)頻的角度出發(fā),應(yīng)選擇fT較高的晶體管,這樣晶體管內(nèi)部相移較小。通常選擇fT>(3～10)f1max。同時(shí)希望電流放大系數(shù)β大些,這既容易振蕩,也便于減小晶體管和回路之間的耦合。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)（1~4mA）,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。5．反饋回路元件選擇由前述可知,為了保證振蕩器有一定的穩(wěn)定振幅以及容易起振,在靜態(tài)工作點(diǎn)通常應(yīng)選擇當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)確定后,Yf的值就一定,對(duì)于小功率晶體管可以近似為反饋系數(shù)的大小應(yīng)在下列范圍選擇4.5石英晶體振蕩器4.5.1石英晶體振蕩器的特點(diǎn)：特點(diǎn)：1.晶體具有很高的標(biāo)準(zhǔn)性，因此諧振頻率非常穩(wěn)定。而且Q值很高，一般>104。2.頻率范圍小，f0~fq3.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。4.

在ωq、ω0之間相當(dāng)于一個(gè)等效大電感Lq，如在串聯(lián)諧振頻率附近5.利用它可組成泛音振蕩器(4-67)石英晶振的Q值和特性阻抗都非常高。Q值可達(dá)幾萬(wàn)到幾百萬(wàn)。（2）由于石英晶振的接入系數(shù)P=Cq/(C0+Cq)很小，所以外接元器件參數(shù)對(duì)石英晶振的影響很小。因?yàn)槎鳯q較大，Cq與rq很小(1)若忽略q，則晶振兩端呈現(xiàn)純電抗。1、串聯(lián)諧振頻率2、并聯(lián)諧振頻率若忽略q，則晶振兩端呈現(xiàn)純電抗。1、串聯(lián)諧振頻率2、并聯(lián)諧振頻率4.5.2晶體振蕩器電路(Parallel-ModeCrystalOscillators)晶體振蕩器可為并聯(lián)型晶體振蕩器和串聯(lián)型晶體振蕩器。1．并聯(lián)型晶體振蕩器（a）皮爾斯(Pierce)振蕩器在圖-24(a)中，當(dāng)工作在晶體頻率附近，晶體相當(dāng)于一個(gè)電感，構(gòu)成電容三點(diǎn)式，符合平衡條件，因此振蕩器頻率近似等于晶體的頻率，即f1=f0。(a)圖4─24皮爾斯振蕩器(b)(c)但是由于不能改變頻率，故常在C1和晶體管之間加一個(gè)電容C3，如圖-24(b)，這時(shí)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：振蕩條件(4-68)(4-69)(4-70)(4-71)圖4─25并聯(lián)型晶體振蕩器穩(wěn)頻原理圖4─26并聯(lián)型晶體振蕩器的實(shí)用線路忽略rq時(shí)的晶體電抗（b）密勒(Miler)振蕩器

可見(jiàn)，只要晶體等效為電感，，LC1應(yīng)滿足下列條件：則該電路為一個(gè)電感三點(diǎn)式振蕩器。L1、C1的作用為抑制諧波，故輸出波形較好，但是，由于晶體直接并接于b-e間，且rbe較小，故降低了品質(zhì)因數(shù)，所以頻率穩(wěn)定度較Pirce電路要低。圖4─27密勒振蕩器2、泛音石英晶體的阻抗頻率特性符號(hào)基頻等效電路完整等效電路石英晶體諧振器（c）泛音振蕩器當(dāng)要求頻率較高時(shí)，可采用泛音振蕩器圖4─28泛音晶體皮爾斯振蕩器

LC1用來(lái)破壞基頻和低次泛音的相位條件。例如，要工作在5次泛音上。則必須保證：泛音較高時(shí)，由于接入系數(shù)將減小，因此使等效到c—e兩端的阻抗也減小，不利于起振。故一般最高為7次泛音振蕩。（d）場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)晶體振蕩器振蕩器圖4─29場(chǎng)效應(yīng)管晶體并聯(lián)型振蕩器線路2．串聯(lián)型晶體振蕩器(Series-ModeCrystalOscillators)

基本原則：提供正反饋通路晶體串聯(lián)在諧振回路上，當(dāng)f1=fq時(shí)，晶體相當(dāng)于短路，構(gòu)成一個(gè)電容三點(diǎn)式電路，而當(dāng)頻率偏離fq時(shí)，晶體相當(dāng)于很大的阻抗，破壞了振幅條件，不能振蕩。圖4─30一種串聯(lián)型晶體振蕩器(a)實(shí)際線路;(b)等效電路如果有高頻放大器，則可以直接利用晶體構(gòu)成正反饋，如集成電路XK76。V1V2V3V4V5圖4-31XK76集成晶體振蕩器的內(nèi)部電路

V1、V2和晶體組成兩級(jí)正反饋放大器。

V3是跟隨器，V4、V5是輸出放大器3．使用注意事項(xiàng)(1)石英晶體諧振器的標(biāo)稱頻率都是在出廠前,在石英晶體諧振器上并接一定負(fù)載電容條件下測(cè)定的,實(shí)際使用時(shí)也必須外加負(fù)載電容,并經(jīng)微調(diào)后才能獲得標(biāo)稱頻率。(2)石英晶體諧振器的激勵(lì)電平應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)。(3)晶體頻率是固定的，如需要改變頻率時(shí)，應(yīng)用頻率合成技術(shù)。(4)晶體如果損壞，可利用C0做電容使用，但無(wú)穩(wěn)頻作用。4.5.3高穩(wěn)定晶體振蕩器

一般晶體是10-5量級(jí)的穩(wěn)定度。如果要求更高，一定要采取其它技術(shù)措施。

方法一：采用較低溫度系數(shù)的晶體。如AT（切片），廣泛用于幾兆到幾十兆的振蕩器。圖4─32AT切片的頻率溫度特性方法二：采取恒溫措施

（1）將晶體放在恒溫槽里圖4─33恒溫晶體振蕩器的組成恒溫控制電路晶體振蕩電路（2）.采用溫度補(bǔ)償電路RT為溫敏電阻通過(guò)RT的調(diào)節(jié)，調(diào)整加在變?nèi)荻O管上的電壓，從而補(bǔ)償由溫度引起的晶體頻率的改變穩(wěn)定頻率。圖4─34溫度補(bǔ)償晶振的原理線路5.5RC振蕩器當(dāng)要求產(chǎn)生頻率在幾十千赫以下的正弦波信號(hào)時(shí),如仍采用ＬＣ回路作選頻網(wǎng)絡(luò),則所需回路電感量很大,使元件體積增大,且使用不方便。這時(shí),可以改用ＲＣ電路作選頻網(wǎng)絡(luò),同時(shí)采用晶體管或集成電路作為放大器,組成ＲＣ振蕩器。ＲＣ振蕩器也是一種反饋型振蕩器,用于產(chǎn)生低頻正弦波信號(hào)。

5.4.1文氏電橋振蕩器

串并聯(lián)選頻電路在ω=ω0處的相移為零,所以,為了形成正反饋,必須采用同相放大器。通?？梢圆捎脙杉?jí)共射電路組成,或者采用同相集成運(yùn)算放大器。后者所組成的振蕩電路如圖（a）所示。（a）圖可以改畫成如（b）圖所示的文氏電橋電路形式,因而稱為文氏電橋振蕩器。與ＬＣ振蕩器相同,ＲＣ振蕩器也必須滿足起振、平衡、穩(wěn)定三個(gè)條件。文氏電橋振蕩電路

。文氏電橋振蕩器的反饋系數(shù)（即串并聯(lián)選頻電路的傳輸系數(shù)）為：其中震蕩角頻率或所以所以,在N(ω)=處,有ω1=0.3ω0,ω2=3.3ω0?？梢?jiàn),串并聯(lián)選頻電路的幅頻特性不對(duì)稱,且選擇性較差。由于串并聯(lián)選頻電路組成的反饋網(wǎng)絡(luò)在振蕩頻率f0處的增益為1/3,所以同相運(yùn)放的起始增益必須大于３,才能滿足環(huán)路增益大于１的振幅起振條件。文氏電橋振蕩器由于串并聯(lián)選頻電路的選頻特性差,不能有效地濾除高次諧波分量,所以,放大器必須工作在線性區(qū),才能保證輸出波形非線性失真小。為此,采用了以下兩個(gè)方法：

(１)引入負(fù)反饋以減小和限制放大器的增益,使在開始時(shí)放大器增益略大于３,這樣,環(huán)路增益僅在振蕩頻率ｆ0及其附近很窄的頻率段略大于１,滿足振幅起振條件,而在其余頻段均不滿足正反饋振幅起振條件。

(２)在負(fù)反饋支路上采用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。

起振后,振蕩電壓振幅逐漸增大,加在Ｒt上的平均功率增加,溫度升高,使Ｒt阻值減小,負(fù)反饋加深,放大器增益迅速下降。這樣,放大器在線性工作區(qū)就會(huì)具有隨振幅增加而增益下降的特性,滿足振幅平衡和穩(wěn)定條件?？梢?jiàn),文氏電橋振蕩器是依靠外加熱敏電阻形成可變負(fù)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)振幅的平衡和穩(wěn)定,這種方法稱為外穩(wěn)幅；而像ＬＣ振蕩器那樣依靠晶體管本身的非線性特性來(lái)穩(wěn)定振幅的方法稱為內(nèi)穩(wěn)幅。串并聯(lián)選頻電路的相頻特性具有負(fù)斜率,所以滿足相位穩(wěn)定條件。5.4.2RC相移振蕩器

一節(jié)導(dǎo)前移相或滯后移相電路實(shí)際能產(chǎn)生的相移量小于90°(當(dāng)相移趨近90°時(shí),增益已趨于零）,所以,至少要三節(jié)ＲＣ移相電路才能產(chǎn)生180°相移。由三節(jié)移相電路和反相放大器就可以組成正反饋振蕩器。由三節(jié)導(dǎo)前移相電路和集成運(yùn)放組成的ＲＣ相移振蕩器。該振蕩器的振蕩頻率ｆ0和振幅起振條件分別為：RC相移振蕩電路ＲＣ相移振蕩器是采用內(nèi)穩(wěn)幅的振蕩電路,ＲＣ移相電路的選頻性能又很差,因而輸出波形不好,頻率穩(wěn)定度低,只能用在性能要求不高的設(shè)備中。5.4.3微波諧振腔諧振腔是在微波頻率下工作的諧振元件，它是一個(gè)任意形狀的由導(dǎo)電壁（或?qū)Т疟冢┌鼑?，并能在其中形成電磁振蕩的介質(zhì)區(qū)域，它具有儲(chǔ)存電磁能及選擇一定頻率信號(hào)的特性。和低頻LC振蕩回路相似，它