3.5石英晶體振蕩器3.5.2石英諧振器的特性3.5.3石英晶體振蕩器電路射頻電子線路第十一講復(fù)習(xí)上一講內(nèi)容頻率不穩(wěn)定的原因3.2.5LC三端式振蕩器相位平衡條件的判別準則3.3.2改進型電容三端式振蕩電路3.3.1頻率穩(wěn)定度的定義3.5石英晶體振蕩器3.5.2石英諧振器的特性3.5.31Clear;clc;c1=10e-9;c2=10e-9;l1=50e-6;R1=1;f0=318.3098861e3;%%%frequency%%%;w0=2*pi*f0;CC=c1*c2/(c1+c2);%%%%Calculatetheimpedanceofthecircuit%%%%p1=c2/(c1+c2);fac=1/(2*pi*sqrt(l1*CC));%%%p1=0.5;Zac=(j*w0*l1+R1)/((j*w0*CC)*(R1+j*w0*l1+1/(j*w0*CC)));Zbc=(R1+j*w0*l1+1/(j*w0*c2))/(1+c1/c2+j*w0*c1*(R1+j*w0*l1));Zbbc=Zac*p1^2;

[ZbcZbbc]f0=3.183098861e+005;fac=3.18309886183791e+005Zbc=1e3*(2.5000000012469-0.0004868381896i)Zbbc=1e3*(2.5000000012469-0.0002368381871i)Zac=1e3*(10.0000000049876-0.0009473527483i)f0=1e5;fac=3.18309886183791e+005;Zbc=0.30774583058733-70.86452318956782iZbbc=0.30774583058733+8.71294835637985iZac=0.01230998276644+34.85608372226886iClear;clc;%%%%Calculatethe23.2.2電感三端式振蕩電路(HartlyOscillators)L2L1Cg'Lgoegmubek2gie+u'be-+uce-+uce-+u'be

-ii3.2.2電感三端式振蕩電路(HartlyOscillat33章波形發(fā)生與變換_十講稿課件4此電路的實際電路如何畫？哈特萊(Hartley)電路共基電路3.2.2電感三端式振蕩電路(HartlyOscillators)此電路的實際電路如何畫？哈特萊(Hartley)電路共基電路5哈特萊(Hartley)電路共集電路實用電路舉例9-30M輸出阻抗50歐3.2.2電感三端式振蕩電路(HartlyOscillators)哈特萊(Hartley)電路共集電路實用電路舉例9-30M輸6起振條件振蕩頻率起振條件輸出回路折合到ce端的諧振電阻

p=L1/(L1+L2)在壓控振蕩器中，哈特萊(Hartley)電路出現(xiàn)較多！3.2.2電感三端式振蕩電路(HartlyOscillators)起振條件振蕩頻率起振條件輸出回路折合到ce端的諧振電阻p=7考畢茲(Colpitts)電路高頻振蕩時使用較多振蕩頻率

起振條件

優(yōu)點：振蕩頻率高，輸出波形好！結(jié)電容的影響及作用！C1可由結(jié)電容Coe代替，結(jié)電容受偏壓控制，則可變?yōu)榭烧{(diào)電容。缺點：C改變時，B也變化，不易起振。3.2.3電容三端式振蕩電路(ColpittsOscillators)考畢茲(Colpitts)電路高頻振蕩時使用較多振蕩頻率起8C1C2LLECRb1Rb2ReCeCbC2C1Lc3.2.3電容三端式振蕩電路(ColpittsOscillators)+uce-+ube-LECRb1Rb2ReCeCbC2C1LcC1C2LLECRb1Rb2ReCeCbC2C1Lc3.2.9C1C2LC2C1Lgieg'Lgoegmube+uce-+ube-iC1Lgieg'Lgmubegoe+u'be-i+uce-C2C1C2LC2C1Lgieg'Lgoegmube++iC1L10+uce-C2LC1g'Lgoegmubek2Bgie+u'be-iC1Lgieg'Lgmubegoe+u'be-i+uce-C2+C2LC1g'Lgoegmubek2Bgie+iC1Lgi11C1Lgieg'Lgmubegoe+u'be-i+uce-C2C1Lgieg'Lgmubegoe+i+C212即為滿足相位條件，回路引出的三個端點應(yīng)如何與晶體管的三個電極相連接？如圖所示，振蕩器的振蕩頻率十分接近回路的諧振頻率，于是有假設(shè):(1)不計晶體管的電抗效應(yīng)；(2)LC回路由純電抗元件組成，即3.2.5LC三端式振蕩器相位平衡條件的判別準則即為滿足相位條件，回路引出的三個端點應(yīng)如何與晶體管的三個電極13三端式振蕩器的相位判據(jù)因為放大器已經(jīng)倒相,即與差180°，所以要求反饋電壓必須與反相才能滿足相位條件，如上圖所示。因此，Xbe必須與Xce同性質(zhì)，才能保證Uf與U0反相,即Uf與Ui同相。歸結(jié)起來，Xbe和Xce性質(zhì)相同,Xcb和Xce、Xbe性質(zhì)相反(振蕩器的相位判據(jù))。三端式振蕩器的相位判據(jù)因為放大器已經(jīng)倒相,即與差14[例3.1]如圖3-13(c)所示電容三點式振蕩電路中，C1=100pF，C2=200pF,L=1.3μH忽略三極管的輸入及輸出電容。1)計算振蕩器的振蕩頻率2)求反饋系數(shù)B解：答：振蕩頻率為17.1MHz，反饋系數(shù)為三分之一[例3.1]如圖3-13(c)所示電容三點式振蕩電路中，153.3.1頻率穩(wěn)定度的定義3.3.1頻率穩(wěn)定度的定義16寄生調(diào)幅

寄生調(diào)相

一般較小，可以采用限幅的辦法消除。

引起短穩(wěn)指標惡化的主要根源

隨機相位噪聲

周期性雜散干擾

單頻正弦波（1）3.3.1頻率穩(wěn)定度的定義寄生調(diào)幅寄生調(diào)相一般較小，可以采用限幅的辦法消除。引起17單頻正弦波（1）弱干擾

有用信號+邊頻噪聲兩個邊頻的總功率與載波功率之比

3.3.1頻率穩(wěn)定度的定義單頻正弦波（1）弱干擾有用信號+邊頻噪聲兩個邊頻的總功18(2)隨機相位噪聲

小相位噪聲第二項寄生調(diào)相〔或調(diào)頻〕的等效噪聲電壓相位噪聲的雙邊帶功率譜密度

第一項有用信號3.3.1頻率穩(wěn)定度的定義單位：dBc/Hz(2)隨機相位噪聲小相位噪聲第二項寄193章波形發(fā)生與變換_十講稿課件20放大器LC選頻反饋網(wǎng)絡(luò)uiic1ZLuouf?放大器LC選頻反饋網(wǎng)絡(luò)uiic1ZLuouf?21??????Q????????Q??223章波形發(fā)生與變換_十講稿課件233章波形發(fā)生與變換_十講稿課件24LC1C2C3RLBA3.3.2改進型電容三端式振蕩電路R'LECRLLC2C3C1Rb1Rb2CbReRcABLC1C2C3RLBA3.3.2改進型電容三端式振蕩電路R25LC1C2C3RLBAR'LLC1C2C3RLBAR'L26LC1C2C3C4ABC4LC2C3C1Rb1Rb2CbReRcABECLC1C2C3C4ABC4LC2C3C1Rb1Rb2CbRe27LC1C2C3C4ABLC1C2C3C4AB283.5石英晶體振蕩器(CrystalOscillator)(1)石英晶體的物理性能和化學(xué)性能都十分穩(wěn)定，它的尺寸受外界條件如溫度、濕度等影響很小.(3)石英晶體諧振器具有非常高的Q值?？蛰d品質(zhì)因數(shù)Q一般為104~106,與普通LC回路相比，其Q值極高，維持振蕩頻率穩(wěn)定不變的能力極強。(2)石英晶體諧振器的接入系數(shù)p很小，為10－3~10－4。這大大減弱了有源器件的極間電容等參數(shù)和外電路中不穩(wěn)定因素對石英晶體振蕩器決定頻率振蕩系統(tǒng)的影響。3.5石英晶體振蕩器(CrystalOscillat293.5.2石英諧振器的特性極板間加電場極板間加機械力晶體機械變形晶體產(chǎn)生電場交變電壓機械振動交變電壓壓電效應(yīng)石英晶體可用集中參數(shù)Lq、Cq、rq構(gòu)成串聯(lián)諧振電路來模擬，Lq為晶體的質(zhì)量（慣性），Cq

為等效彈性模量，rq

為機械振動中的摩擦損耗。

3.5.2石英諧振器的特性極板間加電場極板間加機械力晶體機械30rqLqCqCoab石英晶體諧振器對外負載的接入系數(shù)很小石英晶體諧振器的總阻抗為:石英晶體有兩個諧振角頻率。一個是串聯(lián)諧振角頻率q，即石英片本身的自然角頻率。另一個為石英諧振器的并聯(lián)諧振角頻率p。rqLqCqCoab石英晶體諧振器對外負載的接入系數(shù)很小石英31ωqωp電容性電容性電感性ωXeO

串,并聯(lián)諧振頻率ωqωp電容性電容性電感性ωXeO串,并聯(lián)諧振頻率323.5.3石英晶體振蕩器電路(CircuitofCrystalOscillators)MillorOcsillators(b---e)型振蕩器PierceOcsillators(c---b)型振蕩器3.5.3石英晶體振蕩器電路(CircuitofCry33ECJTC2C3C1Rb1Rb2CbReLc晶體C1C2JTC3ECJTC2C3C1Rb1Rb2CbReLc晶體C1C2JT34LqrqCqCoCLLqCqrqCoC1C2C3gmubegie2電路的諧振頻率的估算:LqrqCqCoCLLqCqrqCoC1C2C3gmubeg35C1CcCeRb1Rb2ReL1LEcJTC2C1C2L1JTC1CcCeRb1Rb2ReL1LEcJTC2C1C2L1J36C1C2C3JTLRb1Rb2RcReCbCcC1C2C3JTCoLEcC1C2C3JTLRb1Rb2RcReCbCcC1C2C3J37C1C2C3JTL串聯(lián)型晶體振蕩器(SERIESCRYSTALOSCILLATORS)泛音晶體皮爾斯振蕩器并聯(lián)型晶振調(diào)成泛音振蕩器(如圖所示)，要將C1并聯(lián)L1的諧振頻率滿足：串聯(lián)型晶振調(diào)成泛音晶振，晶體短路調(diào)整振蕩頻率到泛音頻率附近，接上晶體就可構(gòu)成泛音振蕩器。常見的有3次泛音和5次泛音振蕩器C1C2C3JTL串聯(lián)型晶體振蕩器泛音晶體皮爾斯振蕩器并聯(lián)383.5.3石英晶體振蕩器電路3、泛音晶體振蕩器如何讓振蕩器振蕩在泛音頻率上？

串聯(lián)型晶振電路，將晶體短路后，調(diào)整振蕩頻率至泛音頻率上！再接上晶體即成泛音振蕩器。串聯(lián)型泛音晶體振蕩器3.5.3石英晶體振蕩器電路3、泛音晶體振蕩器如何讓振蕩393.5.3石英晶體振蕩器電路3、泛音晶體振蕩器如何讓振蕩器振蕩在泛音頻率上？

在泛音晶振電路中，為了保證振蕩器能準確地振蕩在所需要的奇次泛音上，不但必須有效地抑制掉基頻和低次泛音上的寄生振蕩而且必須正確地調(diào)節(jié)電路的環(huán)路增益，使其在工作泛音頻率上略大于1，滿足起振條件，而在更高的泛音頻率上都小于1，不滿足起振條件。3.5.3石英晶體振蕩器電路3、泛音晶體振蕩器如何讓振蕩403.5.3石英晶體振蕩器電路泛音晶體振蕩器電路舉例交流等效電路？3.5.3石英晶體振蕩器電路泛音晶體振蕩器電路舉例交流等41例：某一晶體振蕩器如圖所示。解：交流等效電路如圖所示。(1)說明和390pF組成的回路的作用。(2)若把晶體換成2.5MHz能否振蕩?(1)和390pF的并聯(lián)諧振頻率為：（2）4.14MHz=f0>2.5MHz，回路對于2.5MHz呈現(xiàn)感性，不滿足振蕩器相位平衡條件，所以把晶體換為2.5MHz，該電路不能起振。

3.5.3石英晶體振蕩器電路例：某一晶體振蕩器如圖所示。解：交流等效電路如圖所示。(142演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！433.5石英晶體振蕩器3.5.2石英諧振器的特性3.5.3石英晶體振蕩器電路射頻電子線路第十一講復(fù)習(xí)上一講內(nèi)容頻率不穩(wěn)定的原因3.2.5LC三端式振蕩器相位平衡條件的判別準則3.3.2改進型電容三端式振蕩電路3.3.1頻率穩(wěn)定度的定義3.5石英晶體振蕩器3.5.2石英諧振器的特性3.5.344Clear;clc;c1=10e-9;c2=10e-9;l1=50e-6;R1=1;f0=318.3098861e3;%%%frequency%%%;w0=2*pi*f0;CC=c1*c2/(c1+c2);%%%%Calculatetheimpedanceofthecircuit%%%%p1=c2/(c1+c2);fac=1/(2*pi*sqrt(l1*CC));%%%p1=0.5;Zac=(j*w0*l1+R1)/((j*w0*CC)*(R1+j*w0*l1+1/(j*w0*CC)));Zbc=(R1+j*w0*l1+1/(j*w0*c2))/(1+c1/c2+j*w0*c1*(R1+j*w0*l1));Zbbc=Zac*p1^2;

[ZbcZbbc]f0=3.183098861e+005;fac=3.18309886183791e+005Zbc=1e3*(2.5000000012469-0.0004868381896i)Zbbc=1e3*(2.5000000012469-0.0002368381871i)Zac=1e3*(10.0000000049876-0.0009473527483i)f0=1e5;fac=3.18309886183791e+005;Zbc=0.30774583058733-70.86452318956782iZbbc=0.30774583058733+8.71294835637985iZac=0.01230998276644+34.85608372226886iClear;clc;%%%%Calculatethe453.2.2電感三端式振蕩電路(HartlyOscillators)L2L1Cg'Lgoegmubek2gie+u'be-+uce-+uce-+u'be

-ii3.2.2電感三端式振蕩電路(HartlyOscillat463章波形發(fā)生與變換_十講稿課件47此電路的實際電路如何畫？哈特萊(Hartley)電路共基電路3.2.2電感三端式振蕩電路(HartlyOscillators)此電路的實際電路如何畫？哈特萊(Hartley)電路共基電路48哈特萊(Hartley)電路共集電路實用電路舉例9-30M輸出阻抗50歐3.2.2電感三端式振蕩電路(HartlyOscillators)哈特萊(Hartley)電路共集電路實用電路舉例9-30M輸49起振條件振蕩頻率起振條件輸出回路折合到ce端的諧振電阻

p=L1/(L1+L2)在壓控振蕩器中，哈特萊(Hartley)電路出現(xiàn)較多！3.2.2電感三端式振蕩電路(HartlyOscillators)起振條件振蕩頻率起振條件輸出回路折合到ce端的諧振電阻p=50考畢茲(Colpitts)電路高頻振蕩時使用較多振蕩頻率

起振條件

優(yōu)點：振蕩頻率高，輸出波形好！結(jié)電容的影響及作用！C1可由結(jié)電容Coe代替，結(jié)電容受偏壓控制，則可變?yōu)榭烧{(diào)電容。缺點：C改變時，B也變化，不易起振。3.2.3電容三端式振蕩電路(ColpittsOscillators)考畢茲(Colpitts)電路高頻振蕩時使用較多振蕩頻率起51C1C2LLECRb1Rb2ReCeCbC2C1Lc3.2.3電容三端式振蕩電路(ColpittsOscillators)+uce-+ube-LECRb1Rb2ReCeCbC2C1LcC1C2LLECRb1Rb2ReCeCbC2C1Lc3.2.52C1C2LC2C1Lgieg'Lgoegmube+uce-+ube-iC1Lgieg'Lgmubegoe+u'be-i+uce-C2C1C2LC2C1Lgieg'Lgoegmube++iC1L53+uce-C2LC1g'Lgoegmubek2Bgie+u'be-iC1Lgieg'Lgmubegoe+u'be-i+uce-C2+C2LC1g'Lgoegmubek2Bgie+iC1Lgi54C1Lgieg'Lgmubegoe+u'be-i+uce-C2C1Lgieg'Lgmubegoe+i+C255即為滿足相位條件，回路引出的三個端點應(yīng)如何與晶體管的三個電極相連接？如圖所示，振蕩器的振蕩頻率十分接近回路的諧振頻率，于是有假設(shè):(1)不計晶體管的電抗效應(yīng)；(2)LC回路由純電抗元件組成，即3.2.5LC三端式振蕩器相位平衡條件的判別準則即為滿足相位條件，回路引出的三個端點應(yīng)如何與晶體管的三個電極56三端式振蕩器的相位判據(jù)因為放大器已經(jīng)倒相,即與差180°，所以要求反饋電壓必須與反相才能滿足相位條件，如上圖所示。因此，Xbe必須與Xce同性質(zhì)，才能保證Uf與U0反相,即Uf與Ui同相。歸結(jié)起來，Xbe和Xce性質(zhì)相同,Xcb和Xce、Xbe性質(zhì)相反(振蕩器的相位判據(jù))。三端式振蕩器的相位判據(jù)因為放大器已經(jīng)倒相,即與差57[例3.1]如圖3-13(c)所示電容三點式振蕩電路中，C1=100pF，C2=200pF,L=1.3μH忽略三極管的輸入及輸出電容。1)計算振蕩器的振蕩頻率2)求反饋系數(shù)B解：答：振蕩頻率為17.1MHz，反饋系數(shù)為三分之一[例3.1]如圖3-13(c)所示電容三點式振蕩電路中，583.3.1頻率穩(wěn)定度的定義3.3.1頻率穩(wěn)定度的定義59寄生調(diào)幅

寄生調(diào)相

一般較小，可以采用限幅的辦法消除。

引起短穩(wěn)指標惡化的主要根源

隨機相位噪聲

周期性雜散干擾

單頻正弦波（1）3.3.1頻率穩(wěn)定度的定義寄生調(diào)幅寄生調(diào)相一般較小，可以采用限幅的辦法消除。引起60單頻正弦波（1）弱干擾

有用信號+邊頻噪聲兩個邊頻的總功率與載波功率之比

3.3.1頻率穩(wěn)定度的定義單頻正弦波（1）弱干擾有用信號+邊頻噪聲兩個邊頻的總功61(2)隨機相位噪聲

小相位噪聲第二項寄生調(diào)相〔或調(diào)頻〕的等效噪聲電壓相位噪聲的雙邊帶功率譜密度

第一項有用信號3.3.1頻率穩(wěn)定度的定義單位：dBc/Hz(2)隨機相位噪聲小相位噪聲第二項寄623章波形發(fā)生與變換_十講稿課件63放大器LC選頻反饋網(wǎng)絡(luò)uiic1ZLuouf?放大器LC選頻反饋網(wǎng)絡(luò)uiic1ZLuouf?64??????Q????????Q??653章波形發(fā)生與變換_十講稿課件663章波形發(fā)生與變換_十講稿課件67LC1C2C3RLBA3.3.2改進型電容三端式振蕩電路R'LECRLLC2C3C1Rb1Rb2CbReRcABLC1C2C3RLBA3.3.2改進型電容三端式振蕩電路R68LC1C2C3RLBAR'LLC1C2C3RLBAR'L69LC1C2C3C4ABC4LC2C3C1Rb1Rb2CbReRcABECLC1C2C3C4ABC4LC2C3C1Rb1Rb2CbRe70LC1C2C3C4ABLC1C2C3C4AB713.5石英晶體振蕩器(CrystalOscillator)(1)石英晶體的物理性能和化學(xué)性能都十分穩(wěn)定，它的尺寸受外界條件如溫度、濕度等影響很小.(3)石英晶體諧振器具有非常高的Q值?？蛰d品質(zhì)因數(shù)Q一般為104~106,與普通LC回路相比，其Q值極高，維持振蕩頻率穩(wěn)定不變的能力極強。(2)石英晶體諧振器的接入系數(shù)p很小，為10－3~10－4。這大大減弱了有源器件的極間電容等參數(shù)和外電路中不穩(wěn)定因素對石英晶體振蕩器決定頻率振蕩系統(tǒng)的影響。3.5石英晶體振蕩器(CrystalOscillat723.5.2石英諧振器的特性極板間加電場極板間加機械力晶體機械變形晶體產(chǎn)生電場交變電壓機械振動交變電壓壓電效應(yīng)石英晶體可用集中參數(shù)Lq、Cq、rq構(gòu)成串聯(lián)諧振電路來模擬，Lq為晶體的質(zhì)量（慣性），Cq

為等效彈性模量，rq

為機械振動中的摩擦損耗。

3.5.2石英諧振器的特性極板間加電場極板間加機械力晶體機械73rqLqCqCoab石英晶體諧振器對外負載的接入系數(shù)很小石英晶體諧振器的總阻抗為:石英晶體有兩個諧振角頻率。一個是串聯(lián)諧振角頻率q，即石英片本身的自然角頻率。另一個為石英諧振器的并聯(lián)諧振角頻率p。rqLqCqCoab石英晶體諧振器對外負載的接入系數(shù)很小石英74ωqωp電容性電容性電感性ωXeO

串,并聯(lián)諧振頻率ωqωp電容性電容性電感性ωXeO串,并聯(lián)諧振頻率753.5.3石英晶體振蕩器電路(CircuitofCrystalOscillators)MillorOcsillators(b---e)型振蕩器PierceOcsillators(c---b)型振蕩器3.5.3石英晶體振蕩器電路(CircuitofCry76ECJTC2C3C1Rb1Rb2CbReLc晶體C1C2JTC3ECJTC2C3C1Rb1Rb2CbReLc晶體C1C2JT77LqrqCqCoCLLqCqrqCoC1C2C3