第5章正弦波振荡器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,5,章 正弦波振荡器,5.1,概述,5.2,反馈振荡器,5.3,振荡器的分析方法,5.4,互感耦合振荡器,5.4.1,单管互感耦合振荡器,5.4.2,差分对管互感耦合振荡器,5.5,三点式振荡器,5.5.1,构成三点式振荡器的原则,5.5.2,电容三点式振荡器,考毕兹振荡器,5.5.3,电感三点式振荡器,哈特莱振荡器,5.5.4,电容三点式与电感三点式振荡器比较,5.5.5,改进型电容三点式振荡器,5.6,振荡器频率稳定度,5.6.1,频率准确度和频率稳定度,5.6.2,频率稳定度分析,5.6.3,提高频率稳定度措施,5.7,石英晶体振荡器,5.7.1,并联型石英晶体振荡器,5.7.2,串联型石英晶体振荡器,振荡器,就是自动地将,直流能量,转换为具有一定波形,参数的,交流振荡信号,的装置。和放大器一样也是能量转换,器。它与放大器的区别在于，,不需要外加信号,的激励，其输,出信号的,频,率，,幅度和波形,仅仅由,电路本身的参数,决定。,振荡器,分类,正弦振荡,低频正弦振荡器,高频正弦振荡器,微波振荡器,非正弦波振荡器,矩形波振荡器,三角波振荡器,锯齿波振荡器,5.1,概 述,应用范围：在发射机、接收机、测量仪器（信号发生,器）、计算机、医疗、仪器乃至电子手表等许多方面振荡器,都有着广泛的应用。,主要技术指标：,1.,振荡频率,f,及频率范围,:,2.,频率稳定度,:,调频广播和电视发射机要求,:10,-5,10,-7,左右,标准信号源,:10,-6,10,-12,要实现与火星通讯,:10,-11,要为金星定位,:10,-12,3.,振荡的幅度和稳定度,:,4.,频谱,(,残波辐射,):,讨论内容,:,从振荡原理入手研究振荡器判据、寻求振荡,条件的分析方法，讨论各种振荡电路，基本线索是振荡器的,频率稳定度。,右图是反馈放大器的方框图,由该图知,:,5.2.1,当放大器接成负反馈时，,5.2.1,式中取正号，当,负反馈变成自激振荡器。其,振幅条件为,5.2,反馈振荡器,反馈放大器方框图,相位条件为,而振荡器往往直接引入的正反馈，如,上图,(+),号所示。,此时式,5.2.1,式变为,5.2.2,当其,时，,就会产生自激振荡,。其,振幅条件为：,相位条件为：,要使振荡器能够起振,，,在刚接通电源后,，,，,当达,到平衡时,，,。,这就是振荡器振幅平衡条件,。,5.3,振荡器的分析方法,分析振荡器有两种方法：即,瞬态分析法,和,稳态分析法,。,这里只介绍,稳态分析法,。,稳态分析方法考虑问题的基础是：振荡器在起振时是小,信号，属于线性电路。因此，可按线性电路的分析方法来,处,理。而振荡器在平衡时虽属大信号非线性电路，但是对基波,而言则属准线性电路，当引入平均参数后，即可按线性电路,来近似处理，使问题的分析得到简化。所以稳态分析法是适,应在线性理论基础之上的。由前面分析可知，,正反馈是产生,自激振荡的必要条件,。而正反馈只是反馈放大器的特殊形,式，我们试图将振荡器与反馈放大器联系起来，如图所示。,根据反馈理论，整个反馈放大器的,“,闭环增益,”,A,f,(s),为,5.3.1,其中,为,放大器的电压增益,为,反馈网络的反馈系数,反馈放大器,为开环电压增益,为反馈放大器的特征多项式,由式,5.3.1,可知，若令,U,L,(s)=0,，则,A,f,(s),趋于无穷,就是说在,没有输入信号激励的情况下,就能自动地将直流能量转换为交,流能量。因此，我们说,振荡器是反馈放大器的特殊形式,。这,是稳态分析方法的基本依据。,5.3.2,这就是,反馈放大器的特征方程,。解此方程就可得,振荡频,率、振幅平衡条件和起振条件,。所谓巴克好森准则、矩阵法,欲满足振荡条件就必须,网孔电流法等都是以此为基础的。,其基本步骤是：,1.,画出,交流等效电路,2.,画出,Y,参数等效电路,；,3.,求出,特征方程,D(s)=0,；,4.,由,ReD(s)=0,求,振幅平衡,条件，,ImD(s)=0,求,振荡频率；,5.,微变参数,代替平均参数,求得起振条件,。,5.4,互感耦合振荡器,振荡器分类,互感耦合振荡器,石英晶体振荡器,三 点 式 振 荡 器,电感反馈振荡器,电容反馈振荡器,基本型,克拉泼振荡器,西勒振荡器,5.4.1,单管互感耦合振荡器,互感耦合振荡器,(,或,变压器反馈振荡器,),又称为,调谐型,振,荡器,，根据回路,(,选频网络,),的三极管不同电极的连接点又可,分为,集电极调谐型,、,发射极调谐型,和,基极调谐型,。如图,5.4-1,所示。这里我们只讨论集电极调谐型，而集电极调谐型又可,分为,共射,和,共基,两种类型，均得到广泛应用。两者相比，共,基电路的功率增益较小，输入阻抗较低，所以难于起振，但,截止频率较高。此外，共基电路内部反馈比较小，工作比较,稳定。,三种互感耦合振荡器,以上三种电路，变压器的,同名端,如图所示。它必须满足,振,荡的相位条件,，在此基础上,适当,调节,反馈,量,M,以满足振荡,的,振幅,条件,。下面利用,“,切环注入法,”,判断电路是否满足相,位条件。,(1),在电路中某一个合适的位置,(,往往是放大器的,输入端,),把电路断开,，,(,用,X,号表示,),；,(2),在断开出的一侧,(,往往是放大器的输入端,),对地引入,一个,外加电压源,该电压源的频率从低到高覆盖回路的谐,振频率；,(3),看经过放大器反馈网络之后转回到断开处另一侧对,地的电压 是否与 同相，为同相则其中必有某一个频率满,足自激振荡的相位条件,(,注意这里是实际方向,),，电路有振荡,的可能。,如果电路又同时满足振幅条件就可以产生正弦振荡了。,下面用巴克好森准则分析集电极调谐型反馈振荡器的振荡条,件。,设工作频率远小于振荡器的特征频率，忽略其内部反馈,的影响，用平均参数画出了,图,(a),的大信号等效电路，,如图,所示,。它与变压器耦合放大器区别在于,次级负载就是放大器,输入端的,G,ie,。其 为,故,5.4.1,式中,其中,互感耦合振荡器大信号等效电路,而,5.4.2,根据巴克好森准则，,即,5.4.3,可得,5.4.4,即,5.4.5,解上述方程组得,5.4.6,起振时，应用微变参数代替平均参数，因此互感耦合振,荡器的起振条件是：,5.4.7,上式说明，,r,越大,，,M,越小,，,电路起振所需要的跨导,g,m,就越大,。,当,M=0,时,，,起振需要的跨导,g,m,为无穷大,。,这表明,电路已不再是振荡器了,。,由式,5.4.6,还可以看出，,振荡器的频率和晶体管的参数有,关,。（,G,=G,oe,+,2,G,ie,）实际上，管子的极间电容对高频振荡,频率影响较大，这一点是不希望的。因为这些参数与温度有,关。,5.4.2,差分对管互感耦合振荡器,如图所示。两差分对管的集电极分别接有由,L,1,、,C,1,、,R,1,和,L,2,、,C,2,、,R,2,组成并联谐振回路。反馈电压 和输出电压 分别由两管的集电极取出。振荡器的闭环回路由,BG,1,差分振荡器,的集电极经互感线圈耦合到,BG,2,的基极，然后通过共发耦合,电路回到,BG,1,的集电极。图,A,与,D,同相，环路满足正反馈特性。,再调节互感,M,使之满足振幅平衡条件，电路便可进入振荡状,态。,与单管振荡器比较，差分对管振荡器更为优越：,1.,输出回路不在反馈环路内,，,只要,BG,2,不工作在饱和区内,，,负,载与环路就处于隔离状态,，,振荡器的频率稳定度和幅度稳定,度都会有所提高,；,2.,输出不含有偶次谐波,，,且奇次谐波成分比较小,，,故失真大,为减小,。,5.5,三点式振荡器,什么叫三点式振荡器,?,所谓,三点式振荡器,就是对于交流,等效电路而言,，,由,LC,回路引出,三个,端点,分别与,晶体管三个电,极,相连,的振荡器,。,依靠电容产生反馈电压构成的振荡器则称为,电容三点式,振荡器,，又称,考毕兹,振荡器,。,依靠电感产生反馈电压构成的振荡器则称为,电感三点式,振荡器,，又称,哈特莱,振荡器,。,构成三点式的基点是如何取出满足相位条件的正反馈电,压。,5.5.1,构成三点式振荡器的原则,(,相位判据,),假设,:(1,),不计晶体管的电抗效应；,(2)LC,回路由纯电阻元件组成，即,为满足相位条件，回路引出的三个端点应如何与晶体管的三,个电极相连接？,如图所示,，,振荡器的振荡频率十分接近回路的谐振,频率,，于是有,即,5.5.2,5.5.3,5.5.1,三点式振荡器的相位判据,放大器已经倒相,即 与 差,180,，,所以要求反馈电,压 必须与 反相才能满足相位条件,，如图,5.5-1,所示。,5.5.4,因此，,X,be,必须与,X,ce,同性质,，,才能保证 与 反相,。,由,5.5.3,和,5.5.4,式，归结起来，,X,be,和,X,ce,性质相同,；,X,cb,和,X,ce,、,X,be,性质相反,。,这就是三点式振荡器的相位判据,。也,可以这样来记忆，,与发射极相连接的两个电抗性质相同,，,另,一个电抗则性质相反,。,三点式振荡器的相位判据,：,射同它反,5.5.2,电容三点式振荡器,考毕兹振荡器,图所示电路是电容三点式的典型电路。,LC,回路的三个端点分别与三个电极相连，且,X,ce,和,X,be,为容抗，,X,cb,为感抗。故属电容反馈三点式振荡器，又称考毕兹振荡器。,电容三点式振荡器,其中,ZL,为高频扼流圈，防止高频交流接地。,R,b1,、,R,b2,、,R,e,为偏置电阻。下面分析该电路的振荡条件，图,(a),画了交,流等效电路。,(b),为,Y,参数等效电路。,电容三点式振荡器的等效电路,容易判断振荡器属并,-,并联接，电压取样电流求和的反,馈放大器。设其信号源电流为 ，负载电流为 ，显然,5.5.5,式中，,Y,i,网络,aa-bb,的大信号输入导纳；,Y,r,网络,aa-bb,的大信号反向传输导纳；,Y,f,网络,aa-bb,的大信号正向传输导纳；,Y,o,网络,aa-bb,的大信号输出导纳。,实际上 ，这只不过是虚构的。而,意味着式,5.5.5,是线性齐次方程。即,其系数行列式为,0,，即,5.5.6,5.5.7,因网络,aa-bb,是两个网络,(,有源和无源,),并,-,并联接，所,以,式中，,T,表示晶体管，,n,表示无源网络。即,5.5.8,这就是反映振荡器满足平衡条件,。使用上述方法时，应,使两个网络的电压、电流方向符合电压取样、电流求和的条,件。,5.5.9,式中,y,T,是晶体管参数，可以测得和计算出,y,n,则,可以由具体网络根据,y,参数的定义求得。,假设，振荡器的工作频率远低于,f,T,，且忽略内部反馈的,影响和不计晶体管的电抗效应，有,5.5.9,5.5.10,由,下图,，根据,y,参数的定义，可求得无源网络,|y,n,|,为,将式,5.5.10,和,5.5.11,代入式,5.5.9,得,整理得,无源网络,5.5.12,令其虚部等于,0,可求得振荡频率为,5.5.13,式中,可见，,电容三点式振荡器的振荡频率略高于回路的谐振,频率,，,且与晶体管的参数有关,。,令其实部等于,0,，并近似认为 ，可求得其,振荡,平,衡条件为,5.5.14,用微变参数代替平均参数，可求得起振时所要求的最小,跨导,(g,m,),min,，其起振条件为,5.5.15,因,5.5.16,代入上式得,从,图（,a,）,可以看出，,反馈电压 不仅取决于电容,C,2,，,还与晶体管的输入导纳,g,ie,有关,。当,g,ie,较小时，,g,ie,的分路作,用可以忽略，此时第一项起主要作用,5.5.17,当,，,利于起振,。,当,g,ie,较大时，,g,ie,的分流作用不能忽略，此时第二项起主,要作用，,则,，,难于起振,。,所以不能简单地认为反馈系数越大，就越易起振，而应,该有一定范围。另外反馈系数的大小还会影响振荡波形的好,坏，反馈系数过大会产生较大的波形失真。通常,F0.01,1,且一般取得较小。,以上的讨论，没有考虑线圈的损耗，如考虑到,r,的影响,则起振条件应该修正，如,图（,b,）,所示。,将,r,经过两次折算，折算到,ce,两端和,g,oe,并联，所以起振,条件应修正为,5.5.18,图（,a,）影响起振因素,图（,b,）起振条件修正,5.5.3,电感三点式振荡器,哈特莱振荡器,电感三点式振荡器电路如图所示。是从,L,2,取得的,故称为电感反馈三点式振荡器。通常,L,1,、,L,2,同绕在一个骨架,上，它们之间存在着互感，且耦合系数,M1,。,电感三点式等效电路,下面利用基尔霍夫定律列出网孔方程来分析其振荡条件,.,由,图,(c),列出回路方程：,5.5.19,令上面方程组系数行列式,D,的虚部等于零，得,得,5.5.20,可见，,g,略低于回路谐振角频率,0,，,且振荡频率与晶,体管参数有关,。通常,故,5.5.21,式中,L=L,1,+L,2,+2M,为求起振条件，设式,5.5.20,第三个方程中 的系数为,0,此时令,5.5.20,式的系数行列式的实部等于,0,，即,可得振荡平衡条件,5.5.22,因此振荡条件是,5.5.23,故起振条件可写成：,5.5.24,5.5.25,至于反馈系数的选取，为兼顾振荡的振荡波形，通常取,F=0.10.5,。,5.5.4,电容三点式与电感三点式振荡器比较,电容三点式,:,1.,输出波形好，接近于正弦波；,2.,因晶体管的输入输出电容与回路电容并联，可,适当增加回路电容提高稳定性；,3.,工作频率可以做得较高（利用极间电容）,缺点：调整频率困难，起振困难。,电感三点式：优点是起振容易，调整方便；缺点是输出波形,不好，在频率较高时，不易起振。,优点,5.5.5,改进型电容三点式振荡器,前面研究的三种振荡器，其振荡频率,不仅取决于,LC,回,路,参数，还与晶体管的内部参数,(G,oe,、,G,ie,、,C,oe,、,C,ie,),有关，,而晶体管的参数又随环流温度、电源电压的变化而变化，因,此其频率稳定度不高。以电容三点式为例，如图所示,C,ie,和,C,oe,分别与回路电容并联，其振荡频率可近似写成,如何减小晶体管电容,C,oe,、,C,ie,对频率的影响呢？,1.,加大回路电容,C,1,和,C,2,的值，但它限制了振荡频率的提高，,同时为确保,的不变，减小了,L,的值，随之带来,Q,值下降，,5.5.26,使振,荡幅度下降甚至停振。这种方法只适用于频率不高的场,合。,2.,同时减小接入系数,p,ce,和,p,be,，而又不改变反馈系数，这就是,图所示的克拉泼,(Clapp),振荡器。,这种电路就是在,L,支路中串,接一个可变的小电容器,C,3,，,所以又叫做串联型电容三点式反,馈振荡器,，,它是在电容三点式的基础上进行了改进,。,晶体管电容,C,oe,、,C,ie,对振荡频率的影响,克拉泼振荡器,所以可采用电容三点式的分析方法。,故,5.5.27,式中,5.5.28,5.5.29,可见，,g,只取决于,L,、,C,3,，,而与,C,1,、,C,2,基本无关,。,于是,可以增加,C,1,、,C,2,(,不必减小电感,L),以减小晶体管极间电容对频,率的影响,，,提高了频率稳定度,，,改变,C,3,即可改变振荡频率而,不影响反馈系数,，,改变,C,1,、,C,2,可调节反馈系数而不会影响振,荡频率,。,起振条件可以用式,5.5.18,来得出，问题是如何求得,g,L,，,由下图所示。,克拉泼振荡器的起振条件,故,5.5.30,因而起振条件为,5.5.31,而基本放大器谐振时增益为,5.5.32,(1),若,C,1,g,L,(,分路作用增强,)(g,m,),min,难于起振,;,A,uo,振荡幅度减小,(2),若,C,3,0,g,L,(g,m,),min,难于起振,;,A,uo,振荡幅度减小,(3),若,Q,0,g,L,(g,m,),min,易于起振。,A,uo,振荡幅度增大,频率稳定性提高,克拉泼振荡器存在的问题是当增大,C,1,和减小,C,3,时引起,振荡幅度下降,，,难于起振,。原因在于,p,ce,下降，使得,g,L,增大，,因为,g,L,和,0,3,成正比，解决这一矛盾，,可以保持,C,3,不变,，,而,由,5.5.31,和,5.5.32,式可见：,在电感,L,两端并联一个小的可变电容,，,用以改变振荡频率,。,这就是西勒,(Seiler),振荡器,。因为,C,4,与,L,并联，所以又成为并,联型电容三点式振荡器。,如下图所示,西勒振荡器的原理图,由于,C,1,、,C,2,远小于,C,4,，所以回路电容,5.5.33,再看起振条件，利用式,5.5.18,将,图,(a),再变换一下，,如下图所示,，求出,g,L,。,5.5.34,5.5.35,西勒振荡器的起振条件,p,ce,与,C,4,无关，改变,C,4,不会影响,p,ce,，也不会影响,g,L,；,C,4,0,g,L,(g,m,),min,利于起振,;,A,uo,振荡幅度增加,这样，可以补偿由于频率增加引起的,G,m,下降，使振荡,幅度下降，使振荡幅度变化不大。因此，作为波段振荡器的,波段覆盖可以较宽，,k,a,1.61.8,，且在波段内幅度较均匀，,其工作频率也较高，可达到数百兆赫。这是一种性能较好的,振荡器。,C,3,的选取应综合考虑波段覆盖系数，频率稳定度和起振，,在保证起振的条件下，,C,3,应选得小一点好。,可见：,5.6,振荡器的频率稳定度,频率稳定度是振荡器非常重要的电气指标之一。例如电,子钟时钟频率不稳，直接影响计时的精度；,FM,广播如,FM,发射,频率非常稳定，就可实现自动播音，取代有线广播。,5.6.1,频率准确度和频率稳定度,评价振荡频率的主要指标是频率准确度和稳定度。,频率准确度表明实际工作频率偏离标称频率的程度。它,可以分为绝对频率准确度和相对频率准确度。,定义：,绝对频率准确度,相对频率准确度,5.6.1,5.6.2,式中，,f,为实际工作频率，,f,o,为标称频率。,频率稳定度,：,是在指定时间间隔内频率准确度变化的最,大值,。,也分为绝对频率稳定度和相对频率稳定度,。常用相对,频率稳定度表示。,5.6.3,频率稳定度按时间间隔分为,:,长期频率稳定度,数月或一年内的相对频率准确度,;,短期频率稳定度,一天内的相对频率稳定度,;,瞬时频率稳定度,秒或毫秒内的相对频率稳定度。,频率稳定度数据处理方法有：,1.,均方根值表示法：它是用在指定的时间间隔内测得的各频,率准确度与其平均值的偏差的均方根值来表征的。即,5.6.4,式中,n,为测量次数，,为,n,个测量数据的平均值。,2.,阿伦,(Allon),方差表示法：,5.6.5,式中，,每次测量的取样时间；,n,为测量组数；,f,o,为,标称频率；,j,为正整数,(j=1,2,3,n),；,f,2j,，,f,2j-1,分别为,2j,次和,2j-1,次所测得的频率值。,5.6.2,频率稳定度分析,为寻求提高频率稳定度的途径，就必须找出引起频率不,稳的因素。,一、相位平衡条件,由物理知识可知，任何平衡都要相应地考虑是否稳定平,衡。所谓稳定平衡是当外因使系统偏离原来的平衡状态，一,旦外因消除后，系统能自动地恢复到原来的状态；否则就是,不稳定平衡。例如一个小球放置在抛物面形的锅底就属于稳,定平衡，杂技表演者用头顶篮球就是不稳定平衡。,作为正弦振荡器，通常情况下，人们希望它是稳定振荡,其振荡的幅度、频率,(,相角,),不随时间而变化。即使有变化，,希望它尽快地恢复到原来的稳定状态。,不稳定因素也会破坏相位平衡条件。如电流电压的波动,或者工作点的变化会使晶体管,Y,fe,的相角,fe,发生变化。相角,的变化必然会引起频率的变化。因为,设外因引起的相角变化 ，即反馈电压 比原来的,输入电压 的相位超前了，相当于提高给回路的补充能量，,振荡频率就提高了；反之，相位滞后于 ，频率就,下降。因此外因引起的相角的变化，相位变化又引起频率变,化的趋势是,为了使振荡器的相位平衡条件稳定，必须使得频率变化,时产生相反方向的相位变化，以补偿外因引起的相位变化。,因此，相位平衡的稳定条件是：,5.6.6,而振荡器的相移,:,5.6.7,式中，,为晶体管正向传输导纳相移，,为回路相移，,为反馈网络相移。,5.6.8,当,时,因此，相位的稳定条件为,由此可见，振荡器的相位平衡条件是靠并联回路的相频,特性来保证的。回路的品质因数,Q,值越高，这种稳频能力越,强。,二、频率稳定度分析,根据式,5.4.6,，振荡器的,主要取决于,回路的,L,、,C,，当然也与晶体管的参数,(G,),有关。从相位平,衡条件可知，电路中任何一个相角发生变化都会使振荡频率,产生变化，而使振荡器重新平衡在某一新的频率上。例如温,度、湿度、电源电压、负载等的变化以及机械振动的影响都,有可能引起回路元件参数,(L,、,C,、,Q,等,),。有源器件参量和相,角 、发生变化，而使,发生变化。令,代表外界不,稳定因素，由于振荡器各相角都是外界不稳定因素,和频率,的函数。所以相位平衡条件可以写成：,当,变化时，,也相应变化，只要相位平衡条件重新得,5.6.9,到满足，则,对式,5.6.9,全微分,因而,由于 、对频率变化的敏感性远小于 对频率变化的,敏感性，即,又,0,则上式可近似写成,5.6.10,从式,5.6.10,可知提高振荡器频率稳定度的一般规律：,要小。要尽量减小外界不稳定因素,的变化，最主要,的是减小振荡回路固有频率,的变化量,(2),分子,越小越好，在外界因素,变化时，,不完全同号，相互抵消。,的变化量尽量小。或者设法使,三个量,(3),分母,越大越好。即要求并联谐振回路相频特性的斜,率要大，在较小斜率增量作用下，能产生足够的相位来补偿,外因所引起的 的相移。,由并联振荡回路的相频特性可知，,Q,越高，,越接近,0,相频特性就越大。因此应尽量提高,Q,值，减小 相角。,以上研究了提高频率稳定度的原则性措施，为了将上述,措施具体化，下面讨论振荡频率与电路参量之间的关系。,由相位平衡条件：,5.6.11,得,则振荡频率,为：,即,5.6.12,对式,5.6.12,全微分得：,并联谐振回路的相频特性为：,当,时，,5.6.13,该式表明了,对频率稳定度影响的定量,关系，可以看出：,(1),均影响振荡器的频率稳定度；,(2),对频率稳定度的影响最严重；,(3),Q,对频率稳定度的影响要考虑到系数,，,Q,越高，,越小，,Q,的影响越弱；,(4),对频率稳定度的影响要考虑到系数,，,Q,越高，,越小，则,的影响越弱。,结论：要提高频率稳定度，首先要提高回路的标准性。,所谓回路的标准性就是指回路在外界因素变化时保持其固有,谐振频率不变的能力。,越小标准性越高。此外，要求,Q,值要高，,要小。,5.6.3,提高频率稳定度的措施,要提高频率稳定度可采取如下两方面的措施：,1.,减小,；,2.,减小外界因素对,0,、,Q,、的影响，即为外界因,素变化时，设法使,0,、,Q,、尽可能小。,减小外界因素变化,的措施,影响振荡频率的外界因素主要有：机械振动，环境温度,的变化、湿度及大气压力的变化、电源电压的变化、周围电,磁场的影响、负载不稳定等。,(1),机械振动：回路线圈、电容应具有较高的机械强度，,底板和屏蔽罩必须结实。元器件焊接牢固。加防震措施和调,谐回路锁定装置。,(2),温度：将主要元器件放在恒温槽中。合理选择回路元,件的材料，如选用膨胀系数小的金属材料和介质材料。采用,正负温度补偿。也可用热敏电阻稳定偏置。,(3),湿度和大气压力：将振荡器和主要元件密封，还可选,用吸潮性较小的介质和绝缘材料。,(4),电源电压：采用性能好的稳压电源，振荡器单独供电。,(5),周围电磁场的影响：采用电磁屏蔽措施。,(6),负载变化：加缓冲级（跟随器）。,(7),老化：预先对元器件进行老化处理。,2.,提高电路抗外界因素影响的能力,(1),提高振荡回路的标准性,所谓振荡回路的标准性就是指振荡回路在外界因素变化,时，保持谐振频率不变的能力。因此，回路的标准性越高，,0,随外界因素的变化越小。,在高,Q,时，回路的谐振频率为,对上式进行全微分得：,即,5.6.14,式中负号表示,L,或,C,增加时，,0,降低。可见谐振频率相,对变化量的,L,和,C,的相对变化量之和成正比。因此，提高回路,的标准性，也就是当外界因素变化时，减小,L,和,C,的相对变化,量。,.,采用高质量的回路元件,目前使用较广的是在高频陶瓷上用烧渗银的方法制成的,电感线圈。其特点是损耗小且温度膨胀系数小，吸水性小。,高质量的电容则采用膨胀系数小的金属（如殷钢）作极片的,空气电容或云母电容器。还可以采用温度补偿的方法。,.,减小分布电容和引线电感。引线尽可能短，且应有,足够的机械强度，各引线和元器件的连接和安装尽可能牢,靠。,.,减小不稳定电容对回路标准性的影响，即减小不稳,定电容在回路中所占的比重。可以有两种方法，一是降低振,荡频率，可选的集中参数电容容量大，降低不稳定电容占回,路总电容量的比重。所以，为了提高频率稳定度，在无线电,设备中总是希望主振器工作在较低的频段，然后采用倍频的,方法达到规定的频率。另外一种方法是在满足起振的条件下,尽量减小回路与负载、有源器件之间的耦合，即采用部分接,入的方法。,.,提高回路的有效,Q,值。采用先进工艺提高线圈本身,的,Q,值。,(2),减小相角 、及其变化量,.,是平均正向传输导纳的相角，它主要由以下两个,原因产生：一是载流子在基区渡越时间的影响。二是高次谐,波的影响。前者可选用,f,T,高的晶体管，使 减小，通常选,f,T,=10f,。后者，主要是因为回路的,Q,值有限，高次谐波在回,路上总有一定的压降，使得回路电压,u,C,不是理想的正弦波而,有畸变，通过反馈使集电极电流不是理想的尖顶余弦脉冲。,.,反馈系数相角 是回路电压 与反馈电压 之间的,相角。产生这个相角的主要原因是由于基极电流的存在及在,振荡回路中具有一定的损耗以及晶体管的,G,ie,、,G,oe,的存在。,5.7,石英晶体振荡器,石英谐振器的符号和等效电路如图所示。其串联,谐振频率为,C,r,q,C,q,L,q,J,T,b,a,x,o,容性,O,容性,w,q,w,p,感,性,当等效电路并联时，并联谐振频率为：,石英谐振器的电抗,-,频率特性如图所示,5.7.1,并联型石英晶体振荡器,并联型石英晶体正弦波振荡电路的电路原理,如图,。振荡电路的选频网络由石英晶体和电容,C,1,、,C,2,组成。电路的交流等效电路如,图,(b),所示。图中,R,b,=R,b1,R,b2,。该等效电路类似于改进型电容三点式振荡器。其振荡频率为,式中,并联石英晶体振荡器及等效电路,5.7.2,串联型石英晶体振荡器,这种振荡器类似于三点式振荡器，区别就是两个分压电容,C,1,、,C,2,的中间抽头通过石英谐振器接到晶体管的发射极，完成正反馈的作用。,本章小节,1.,一般来说，正弦波振荡电路由四部分组成：放大电,路、反馈网络、选频网络和稳幅环节。,2.,注意幅度平衡条件和相位平衡条件。,3.RC,振荡电路的选频网络由电阻,R,和电容,C,组成，其振荡频率与,RC,成反比，这种振荡器可产生几赫至几百千赫的低频信号。,4.LC,振荡电路的选频网络由电感,L,和电容,C,组成，其振荡频率通常,f,0,可达一百兆赫以上。,5.,频率稳定度是振荡器非常重要的技术指标之一。频率,稳定度按时间间隔分为长期、短期和瞬时频率稳定度。,6.,石英晶体振荡器相当于一个高,Q,值的,LC,电路。当要求,正弦波振荡电路具有很高的频率稳定性时，可以采用石英晶,体振荡器，其振荡频率决定于石英晶体的固有频率，频率稳,定度可达,10,-6,10,-8,的数量级。,习题P,178186,5.1,5.7,5.8,5.9,5.11,5.12,5.13,