高頻電路高功放不需外加激勵(lì)，自身將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能。第四章

正弦波振蕩器

本章需要的基礎(chǔ)知識(shí)：反饋放大電路的基礎(chǔ)知識(shí)反饋的基本概念

將放大電路輸出信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部通過(guò)一定的電路（反饋網(wǎng)絡(luò)）引回到輸入回路，進(jìn)而影響輸入信號(hào)（電壓或電流）的過(guò)程，稱為反饋。無(wú)反饋的放大電路稱為基本放大電路或開(kāi)環(huán)放大電路，引入反饋的放大電路稱為反饋放大電路或閉環(huán)放大電路，它由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成。XiXoXFXiXiXoXFXi基本放大電路的功能是放大輸入信號(hào)，反饋網(wǎng)絡(luò)的功能是傳輸反饋信號(hào)，二者組成一個(gè)閉合環(huán)路。基本放大電路的輸入信號(hào)稱為凈輸入信號(hào)，凈輸入信號(hào)從基本放大電路的輸入端傳送到輸出端，這種傳輸是單向的，稱為正向傳輸，反饋信號(hào)的傳輸則成為反向傳輸。正向傳輸反向傳輸正反饋：如果反饋到輸入回路的信號(hào)和原來(lái)的輸入信號(hào)作用相同，反饋信號(hào)的加入，使凈輸入量比沒(méi)有引入反饋時(shí)增加了。正反饋用于振蕩器。負(fù)反饋用于改善電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。負(fù)反饋：如果反饋到輸入回路的信號(hào)和原來(lái)的輸入信號(hào)作用相反，反饋信號(hào)的加入，使凈輸入量比沒(méi)有引入反饋時(shí)減小了。正反饋和負(fù)反饋按照反饋信號(hào)極性的不同，可分為正反饋：和負(fù)反饋。第一節(jié)概述定義：振蕩器就是無(wú)需外加激勵(lì)，就能自行產(chǎn)生一定振幅、一定頻率、一定波形的裝置。能產(chǎn)生正弦波的振蕩器為正弦波振蕩器。

一、振蕩電路的功能調(diào)諧放大器正反饋網(wǎng)絡(luò)從能量的觀點(diǎn)看:放大器是一種在輸入信號(hào)控制下，將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榘摧斎胄盘?hào)規(guī)律變化的交變能量的電路振蕩器是不需要輸入信號(hào)控制，就能自動(dòng)地將直流電源的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟l率和幅度的交變能量的電路振蕩器通信系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用混頻器的本振信號(hào)調(diào)制的載波信號(hào)，解調(diào)的本地載波信號(hào)時(shí)鐘、定時(shí)電路，電子測(cè)量設(shè)備的基準(zhǔn)信號(hào)工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)廣泛應(yīng)用的高頻電加熱設(shè)備微波爐，電療設(shè)備

用途：電子設(shè)備高頻加熱設(shè)備醫(yī)療儀器發(fā)射機(jī)(載波頻率fC）接收機(jī)（本地振蕩頻率fL）儀器儀表振蕩源數(shù)字系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)用二、振蕩器的分類正弦波振蕩器非正弦波振蕩器振蕩器波形產(chǎn)生機(jī)理反饋式振蕩器負(fù)阻式振蕩器反饋型LC振蕩器反饋型RC振蕩器

本章主要介紹反饋型LC振蕩器和石英晶體振蕩器的工作原理、基本組成、電路特點(diǎn)及頻率穩(wěn)定原理。石英晶體振蕩器三、技術(shù)指標(biāo)：振蕩頻率、振蕩幅度、振蕩波形、頻率穩(wěn)定度反饋振蕩器的工作原理以互感耦合LC振蕩器為例，根據(jù)反饋振蕩器的工作原理，說(shuō)明反饋型正弦波振蕩器達(dá)到穩(wěn)定振蕩的三個(gè)基本條件起振條件：首先，要讓振蕩器自己振起來(lái)（自激振蕩）平衡條件：其次，保證振蕩器環(huán)路中的能量補(bǔ)充恰好抵消能量消耗，達(dá)到環(huán)路平衡穩(wěn)定條件：最后，還要保證振蕩器是穩(wěn)定的，如果外加干擾使得振蕩器偏離了環(huán)路平衡狀態(tài)，振蕩器系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)第二節(jié)反饋型LC振蕩原理一、振蕩的建立與起振條件振蕩的建立在下圖所示電路是一個(gè)諧振放大器和一個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò)組成的振蕩器原理電路。若將開(kāi)關(guān)S合在1端，就是一個(gè)交流電壓的放大電路，當(dāng)輸入信號(hào)電壓為，輸出電壓為，其放大倍數(shù)為，則自激振蕩產(chǎn)生

開(kāi)關(guān)按至１，ui放大得到uc

;開(kāi)關(guān)按至２，當(dāng)uf

＝ui

，振蕩建立.振蕩器框圖放大器選頻網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)輸出振蕩器它至少應(yīng)由以下三部分組成。

(1)具有放大能力的有源器件。它的作用是不斷地向振蕩系統(tǒng)補(bǔ)充能量，以維持等幅振蕩并輸出給負(fù)載。

(2)由儲(chǔ)能元件組成的選頻網(wǎng)絡(luò)。選頻網(wǎng)絡(luò)決定著振蕩器的振蕩頻率。

(3)控制能量補(bǔ)充的正反饋網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)控制能量適時(shí)、適度地補(bǔ)充給振蕩系統(tǒng)。其框圖如下圖所示

反饋振蕩器的組成框圖如前頁(yè)圖所示。

其主網(wǎng)絡(luò)一般由放大器件和選頻網(wǎng)絡(luò)組成的放大器,

反饋網(wǎng)絡(luò)一般由無(wú)源器件組成。下圖為變壓器耦合反饋振蕩器。

圖

反饋型振蕩器組成框圖圖

變壓器耦合反饋振蕩器(a)原理電路(b)交流通路振蕩條件:振蕩器維持振蕩的條件：（平衡條件）

起振條件敘述起振過(guò)程：在剛接通電源時(shí)，電路中存在各種電子的擾動(dòng)(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(dòng)均具有很寬的頻譜，包含著各種頻率分量。由于選頻網(wǎng)絡(luò)是由Q值極高的LC并聯(lián)諧振回路組成帶寬極窄，這些擾動(dòng)中只有角頻率為諧振角頻率的正弦電壓分量輸出，再通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生反饋電壓，成為振蕩器的原始輸入電壓，剛開(kāi)始放大器輸出電壓很小，是不可能得到振蕩電壓輸出的，即滿足平衡條件還不能構(gòu)成自激振蕩的。起振條件的物理意義：

是構(gòu)成反饋型振蕩器的必要條件。表明反饋是正反饋，表示振蕩是增幅振蕩，振幅由小增大，振蕩能夠建立起來(lái)。理解：起振條件：若反饋電壓與輸入電壓同相且具有更大的振幅，則經(jīng)過(guò)線性放大和反饋的不斷循環(huán)，振蕩電壓振幅就會(huì)不斷增大，才得到振蕩電壓輸出。放大器Au反饋網(wǎng)絡(luò)FuUoUfUi

1/FuAu=1/FuOuiuoAuuoAuFu

>1Au

Fu

<1Ui1Uo1Uf1Ui2Uo2Uf2Ui3Uo3Uf2Ui4Uo4ufuf

起振穩(wěn)幅自激振蕩過(guò)程VTRb1Rb2ReCeCL1LfECCbM主網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)+ui-ic-uo++uf-ibuiuoA1/F可見(jiàn)起振初期是一個(gè)增幅的振蕩過(guò)程

自激振蕩過(guò)程二、振蕩的平衡與平衡條件物理意義：振蕩器的必要條件。表示正反饋，為反饋AF=1表示等幅振蕩，處于平衡狀態(tài)；

平衡條件：理解振幅起振條件A0F>1和振幅平衡條件AF=1：晶體管是非線性器件，其增益A隨輸出電壓Vo增大而減小,直到達(dá)到平衡。晶體管反饋網(wǎng)絡(luò)

LC選頻網(wǎng)絡(luò)uiuc1uf其中相位平衡條件振蕩器的穩(wěn)定條件是說(shuō)在某種擾動(dòng)下，使振蕩器的原平衡條件遭到破壞時(shí)，能在原平衡點(diǎn)附近重新建立新的平衡狀態(tài)，當(dāng)擾動(dòng)消失后，能自動(dòng)恢復(fù)原來(lái)的平衡狀態(tài)時(shí)電路所要滿足的條件。

穩(wěn)定條件分為振幅和相位條件三、振蕩平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件

放大器增益A與輸出電壓幅度Uo之間的關(guān)系叫振蕩特性，F(xiàn)與Uo之間的關(guān)系叫反饋特性。由于放大器的非線性，放大倍數(shù)是信號(hào)振幅的函數(shù)，即A=A(Uo)，而反饋系數(shù)F僅取決于反饋網(wǎng)絡(luò)的元件參數(shù)，一般與信號(hào)振幅大小無(wú)關(guān)。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)起振特性振幅平衡穩(wěn)定條件分析圖４-3中Ｑ點(diǎn)和Ｂ點(diǎn)是否是穩(wěn)定平衡點(diǎn)AF>1增幅振蕩AF<1衰減振蕩AF=1等幅振蕩UiO|T(ωo)|

Q1UiQ?在平衡點(diǎn)Uc=UcQ附近，當(dāng)不穩(wěn)定因素使uc的振幅Uc增大時(shí)，環(huán)路增益減小，使反饋電壓振幅Uf減小，從而阻止Uc增大；反之，當(dāng)不穩(wěn)定因素使uc的振幅Uc減小時(shí)，環(huán)路增益增大，使反饋電壓振幅Uf增大，從而阻止Uc減小。

如果振蕩特性存在著兩個(gè)平衡點(diǎn)Q和B，其中，Q點(diǎn)是穩(wěn)定的，而B(niǎo)是不穩(wěn)定點(diǎn)，如右圖所示。若某種原因使Uc大于UcB，則電壓增益A隨之增大，勢(shì)必使Uc進(jìn)一步增大，從而更偏離平衡點(diǎn)B，最后到達(dá)平衡點(diǎn)Q;

反之，若某種原因使Uc小于UcB，則A隨之減小，從而進(jìn)一步加速Uc減小，直到停止振蕩。

通過(guò)上述討論可見(jiàn)，要使平衡點(diǎn)穩(wěn)定，A必須在UcQ附近具有負(fù)斜率變化

振幅穩(wěn)定的條件是tuiOωωo實(shí)際振蕩器中，由于工作于大信號(hào)狀態(tài)下的非線性有源器件正好具有A隨Uc變化的特性是負(fù)斜率這種特性，自然具有穩(wěn)定幅度的功能。

由上述分析可知，振蕩器的穩(wěn)定條件為振蕩器中的選頻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)LC諧振回路的相頻特性正好具有負(fù)斜率這種特性，自然具有穩(wěn)定相位的功能。只要電路設(shè)計(jì)合理，振蕩器結(jié)構(gòu)本身具有穩(wěn)定平衡的特性物理意義:幅增大而減小,它能保證電路參數(shù)發(fā)生變化引起的A、F變化時(shí),電路能在新的條件下建立新的平衡,即振幅產(chǎn)生變化來(lái)保證AF=1。表示放大器的電壓增益隨振增大而減小,它能保證振蕩電路的參數(shù)發(fā)生變化時(shí),能自動(dòng)通過(guò)頻率的變化來(lái)調(diào)整，保證振蕩器處于正反饋。表示振蕩回路的相移隨頻率小結(jié)起振條件：

平衡條件:

穩(wěn)定條件:正弦振蕩器工作原理包括例：什么是振蕩器的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件？各有什么物理意義？它們與振蕩器電路參數(shù)有何關(guān)系？答：(1)起振條件：(2)平衡條件：(3)穩(wěn)定條件:振幅穩(wěn)定條件為：

相位穩(wěn)定條件為：

振幅起振條件A0F>1是表示振蕩是增幅振蕩，振幅由小增大，振蕩能夠建立起來(lái)。振幅平衡條件AF=1是表示振蕩是等幅振蕩，振幅保持不變，處于平衡狀態(tài)。

相位起振條件和相位平衡條件：表明反饋是正反饋，是構(gòu)成反饋型振蕩器的必要條件。振幅平衡的穩(wěn)定條件表示放大器的電壓增益隨振幅增大而減小，它能保證電路參數(shù)發(fā)生變化引起的A、F變化時(shí)，電路能在新的條件下建立新的平衡，即振幅產(chǎn)生變化來(lái)保證AF=1。

相位平衡的穩(wěn)定條件表示振蕩回路的相移隨頻率增大而減小。它能保證振蕩電路的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，能自動(dòng)通過(guò)頻率的變化來(lái)調(diào)整，保證振蕩電路處于正反饋。顯然，上述三個(gè)條件均與電路參數(shù)有關(guān)，A由放大器的參數(shù)決定，除與工作點(diǎn)有關(guān)外，還與晶體管的參數(shù)有關(guān)，而反饋系數(shù)F是與反饋元件的參數(shù)值有關(guān)。

以LC諧振（振蕩）回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋振蕩器統(tǒng)稱LC振蕩器LC振蕩器，可采用晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、差分對(duì)管和線性集成電路作為放大器件第三節(jié)反饋型LC振蕩器RL+UCCRbRbCbCc2CLCc1C1C2Luiu0uf-UBBI0VT1VT21234567891011121314+5V+9VLC0.10.1輸出CE1468提醒注意：以晶體管為例，由于其交流地不同，可分為共基和共發(fā)兩種組態(tài)。振蕩平衡時(shí)，振蕩頻率近似為回路諧振頻率，而諧振阻抗為純阻。共發(fā)電路輸出電壓與輸入電壓反相，而共基同相。共基電路，從集電極引回到發(fā)射極的反饋本身就是正反饋；共發(fā)電路，直接從集電極引回到基極的反饋是負(fù)反饋，為了滿足正反饋，反饋電壓的極性要改變。共基電路從集電極引回到發(fā)射極的反饋本身就是正反饋；共發(fā)電路直接從集電極引回到基極的反饋是負(fù)反饋，為了滿足正反饋，反饋電壓的極性要改變晶體管輸入電阻對(duì)回路Q值的影響LC諧振回路兩端一般接在集電極輸出端，無(wú)論是共基還是共發(fā)放大器，晶體管的輸入阻抗都很低，如果直接從集電極輸出端（LC回路兩端）取電壓反饋回輸入端，小的晶體管輸入電阻并聯(lián)在LC諧振回路兩端，會(huì)大大降低回路的諧振阻抗和Q值降低Q值的直接后果是降低了放大器的增益，可能使得環(huán)路增益小于1而無(wú)法起振；Q值降低的第二個(gè)后果是降低了振蕩器的頻率穩(wěn)定度為此，必須提高放大器輸入端對(duì)LC并聯(lián)諧振回路的接入阻抗，在反饋支路上進(jìn)行阻抗變換阻抗變換的方法一般分兩種，一是采用變壓器互感耦合，二是采用部分接入類型：互感耦合振蕩電路、電容反饋式振蕩電路、電感反饋式振蕩電路或互感耦合振蕩器、電容三點(diǎn)式振蕩器、電感三點(diǎn)式振蕩器兩種阻抗變換阻抗變換+--+-++--+-+電感反饋式振蕩電路電容反饋式振蕩電路一、互感耦合LC振蕩電路集電極調(diào)諧型電路的三種形式發(fā)射極調(diào)諧型基極調(diào)諧型互感耦合振蕩器中，決定頻率的諧振回路的連接方式不同，可以區(qū)分為集電極調(diào)諧型、發(fā)射極調(diào)諧型和基極調(diào)諧型三種互感耦合振蕩器。它們的諧振回路分別接在集電極、發(fā)射極和基極。集電極調(diào)諧型發(fā)射極調(diào)諧型基極調(diào)諧型由于基極和發(fā)射極之間的輸入阻抗比較低，為了避免過(guò)多地影響回路的Q值，故在調(diào)基和調(diào)發(fā)這兩個(gè)電路中，晶體管與振蕩回路作部分耦合。調(diào)基電路振蕩頻率在較寬的范圍改變時(shí)，振幅比較平衡。調(diào)集電路在高頻輸出方面比其它兩種電路穩(wěn)定，而且幅度較大，諧波成分較小?；ジ旭詈螸C振蕩器為了保證正反饋，互感耦合線圈的同名端必須正確共基同極性共發(fā)反極性例：畫(huà)出下頁(yè)圖(a)和圖(b)互感反饋振蕩器的高頻等效電路。要使電路能夠產(chǎn)生振蕩，請(qǐng)注明互感線圈同名端的位置。旁路電容短路共發(fā)放大器是反向放大器，因此從輸出端（VCE）取

反饋到輸入端（VBE）時(shí)，要反極性耦合電容短路共基放大器是同向放大器，因此從輸出端（VCB）取

反饋到輸入端（VEB）時(shí)，本身就是正反饋互感耦合振蕩電路振蕩條件：用瞬時(shí)極性法判斷是否為正反饋。1⊕方法：先判斷放大器的種類，找到輸入信號(hào)(反饋信號(hào))和輸出信號(hào)(LC回路兩端)的位置；假設(shè)輸入信號(hào)為正（即假設(shè)輸入端對(duì)參考點(diǎn)的電位為+），按信號(hào)傳輸方向依次判斷極性，直到判斷出反饋信號(hào)的極性。若反饋信號(hào)和輸入極性相同為正反饋，極性相反為負(fù)反饋；2⊕3⊕4⊕5⊕用瞬時(shí)極性法判斷圖4-6能否振蕩(是否為正反饋)1⊕○23⊕4⊕5⊕都是正反饋總結(jié)：互感耦合反饋振蕩器通過(guò)互感（變壓器）進(jìn)行反饋，用同名端來(lái)保證正反饋。1⊕2⊕3⊕○4○56⊕互感耦合振蕩器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是:電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、易起振、易調(diào)節(jié)振蕩頻率、輸出電壓較大。缺點(diǎn)是:由于分布電容的存在以及變壓器的存在，振蕩頻率不高，頻率的穩(wěn)定度也不是很高。在高頻段較少使用。一般應(yīng)用于中、短波波段。

課堂練習(xí)作業(yè)題4-3分析：1)三極管為共基接法,并考慮到LC兩端為輸出信號(hào)，故虛擬的輸入信號(hào)在射極,輸出信號(hào)在集電極.2)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn).依據(jù)以上2點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置3)從輸入信號(hào)出發(fā),按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)極性,電路要振蕩,輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。根據(jù)變壓器兩端的極性判斷同名端1⊕2⊕3⊕4⊕..1)三極管為共基接法,并考慮到LC兩端為輸出信號(hào)，故虛擬的輸入信號(hào)在集電極,輸出信號(hào)在射極.2)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn).依據(jù)以上2點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置3)從輸入信號(hào)出發(fā),按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)極性,電路要振蕩,輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。根據(jù)變壓器兩端的極性判斷同名端1⊕2⊕4⊕5⊕..3⊕1)三極管為共基接法,并考慮到LC兩端為輸出信號(hào)，故虛擬的輸入信號(hào)在射極,輸出信號(hào)在集電極.2)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn).依據(jù)以上2點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置1⊕2⊕3⊕4⊕..3)從輸入信號(hào)出發(fā),按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)極性,電路要振蕩,輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。根據(jù)變壓器兩端的極性判斷同名端1)三極管為共射接法,并考慮到LC兩端為輸出信號(hào)，故虛擬的輸入信號(hào)在集電極,輸出信號(hào)在基極.2)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn).依據(jù)以上2點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置3)從輸入信號(hào)出發(fā),按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)極性,電路要振蕩,輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。根據(jù)變壓器兩端的極性判斷同名端1⊕4⊕..○2○3說(shuō)明：假設(shè)某一瞬間輸入端1對(duì)參考點(diǎn)為+，則可知基極2對(duì)參考點(diǎn)為-。答案........(a)共基調(diào)集型(b)共基調(diào)射型(c)共基調(diào)集型(d)共射調(diào)基型1、電容反饋振蕩電路原理圖交流通路三點(diǎn)式（三端式）振蕩器晶體管三個(gè)極分別連接于回路電容的三端+--+-+

用瞬時(shí)極性法分析其交流通路是否滿足相位平衡條件，即分析電路是否為正反饋。2、電感反饋振蕩電路原理圖交流通路注意：交流通路中沒(méi)有畫(huà)出Rb1

、Rb2

、RL

晶體管三個(gè)極分別連接于回路電感的三端ceb+--+-+

用瞬時(shí)極性法分析其交流通路是否滿足相位平衡條件，即分析電路是否為正反饋。LC三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則

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)．圖中可見(jiàn)，除晶體管外還有三個(gè)電抗元件+-Uc-+UbX1X2X3?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。或稱為“射同余異”

注意：１）在上面分析時(shí)認(rèn)為回路Q值很高,因此回路電流遠(yuǎn)大于晶體管的電流?b

、?c以及?e。２）不計(jì)晶體管的電抗效應(yīng)

Xbe

必須與Xce

同性質(zhì)，才能保證與反相。歸結(jié)起來(lái)，Xbe和Xce性質(zhì)相同；Xcb

和Xce、Xbe性質(zhì)相反。這就是三點(diǎn)式振蕩器的相位判據(jù)。也可以這樣來(lái)記憶，與發(fā)射極相連接的兩個(gè)電抗性質(zhì)相同，另一個(gè)電抗則性質(zhì)相反?；蚍Q為“射同余異”

三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則：+--+-+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。

(a)電容反饋振蕩器;

(b)電感反饋振蕩器圖(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．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．二、電容三端式振蕩器R1、R2、Re

為直流偏置電阻；振蕩產(chǎn)生后作為自偏壓電阻，穩(wěn)幅作用。Lc高頻扼流圈，防止電源旁路Ce旁路電容、Cb

隔直流電容L、C1、C2

構(gòu)成諧振回路，決定振蕩頻率：CbR2R1R2ReCeC1C2LLCUCC

圖(b)為交流等效電路;圖(c)為高頻等效電路圖(a)為電容反饋振蕩器的實(shí)際電路;起振條件分析是否滿足起振條件分析起振條件時(shí)可以利用高頻小信號(hào)放大器的分析法。首先由交流通路畫(huà)高頻小信號(hào)等效電路，然后再計(jì)算：反饋系數(shù)：一般有：反饋系數(shù)越大，越容易起振。電壓增益：起振條件：振幅起振條件：第一項(xiàng)表示F越大，越容易起振，第二項(xiàng)表示gie和F越大，越不容易起振振蕩頻率也可以由交流通路近似計(jì)算：電容反饋三端電路的優(yōu)點(diǎn)：1）振蕩波形好2）工作頻率可以做得較高可直接利用振蕩管的輸出、輸入電容作為回路的振蕩電容;

它的工作頻率可做到幾十MHz到幾百M(fèi)Hz的甚高頻波段。

主要是由于其反饋支路采用了電容元件，高頻時(shí)電抗小，能較好的濾除高次諧波。若直接采用極間電容代替回路電容，工作頻率可以提高很多。電路的缺點(diǎn)：頻率可調(diào)范圍有限.因?yàn)檎{(diào)C1或C2來(lái)改變振蕩頻率時(shí)，反饋系數(shù)也將改變，影響起振條件。

三

．電感反饋振蕩器

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

。原理圖交流通路+--+-+緊耦合時(shí)，反饋系數(shù)為線圈匝數(shù)比L1L2Cu0uiCL2L1giegoegL'gieUiUfU0gmUiZce拆環(huán)等效電路通過(guò)改變回路電容調(diào)整頻率時(shí)，基本不影響F；但產(chǎn)生信號(hào)的頻率較低；由于反饋電壓取自L2，使輸出含有較大的諧波電壓。yfe=gm振蕩器的振蕩頻率式中的L為回路的總電感：+--+-+哈特萊電路的優(yōu)點(diǎn)：

1、容易起振；電路的缺點(diǎn)：1、振蕩波形不好;2、振蕩頻率不能過(guò)高.2、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)式與電容三點(diǎn)式的比較1.振蕩頻率：

相對(duì)而言，電感三點(diǎn)式的振蕩頻率更低。因?yàn)殡姼腥c(diǎn)式中極間電容Cie、Coe與L1、L2

并聯(lián)，Cie、Coe大小與頻率有關(guān)，若頻率太高可能導(dǎo)致支路的電抗特性發(fā)生變化從而不能振蕩。

而電容三點(diǎn)式中極間電容Cie、Coe與C1、C2

并聯(lián)，支路的電抗特性不會(huì)變化。電感三點(diǎn)式與電容三點(diǎn)式的比較2.振蕩電壓波形：

相對(duì)而言，電感三點(diǎn)式的輸出波形較差，失真較大。因?yàn)樗抢秒姼蟹答?，而電感?duì)高次諧波呈高阻抗，所以反饋電壓中高次分量多，波形差。

而電容三點(diǎn)式是利用電容反饋，因?yàn)殡娙輰?duì)高次諧波呈低阻抗，所以反饋電壓中高次分量少，波形更好。電容反饋三點(diǎn)式（考畢茲）電感反饋三點(diǎn)式（哈特萊）反饋電壓取自反饋元件對(duì)高次諧波呈現(xiàn)的阻抗特性輸出波形振蕩頻率優(yōu)點(diǎn)例：判斷下圖電路能否振蕩，若能振蕩，說(shuō)明振蕩的條件和振蕩器的類型。分析：(e)經(jīng)判斷滿足相位平衡條件，故能振蕩，為共基調(diào)射型互感耦合振蕩器。1⊕○41⊕○2○3○45⊕(f)經(jīng)判斷滿足相位平衡條件，故能振蕩，為共射調(diào)基型互感耦合振蕩器。2⊕3⊕5⊕6⊕例1：解：例2：RL+UCCRbRbCbCc2CLCc1C1C2Luiu0uf-UBBI0VT1VT2四、其它LC振蕩器簡(jiǎn)介1、差分對(duì)振蕩器2、集成LC振蕩器VT14VT1VT2VT3VT4VT5VT6VT7VT8VT9VT10VT11VT12VT13VD2VD1LCCbUCC輸圖是CE1648單片集成振蕩器的內(nèi)部電路。由VT10~VT14組成直流饋電電路；VT7、VT8、VT9及外接的LC并聯(lián)回路構(gòu)成差分振蕩器；VT4、VT5組成共射—共基放大器，對(duì)VT8的集電極輸出電壓進(jìn)行放大，VT2、VT3組成第二級(jí)差分放大，最后經(jīng)射隨器VT1輸出。

VT6組成直流負(fù)反饋電路，當(dāng)VT8輸出電壓增大時(shí)，VT6集電極直流電壓減小，使差分振蕩器恒流源I0減小，跨導(dǎo)gm減小，限制輸出電壓的增大，提高輸出振幅的穩(wěn)定性。振蕩器的工作頻率：

Ci是CE1648第10、12腳間的輸入電容，典型值為6pF。當(dāng)fg=100MHz時(shí)，C1取值為1~7pF，L1取值約0.22H；當(dāng)fg=10MHz時(shí)，C1取值為15~150pF，L1取值約2.72H。

外部連接電路。如圖所示1234567891011121314+5V+9VLC0.10.1輸出CE1468設(shè)實(shí)際工作頻率為f，標(biāo)稱頻率為fc絕對(duì)頻率偏差：相對(duì)頻率偏差：第四節(jié)LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度(單位時(shí)間內(nèi)的頻率變化)：在一定時(shí)間間隔內(nèi)振蕩頻率的相對(duì)變化量，即頻率穩(wěn)定度是振蕩器最重要的性能指標(biāo)之一。頻率穩(wěn)定是指當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的實(shí)際工作頻率與標(biāo)稱頻率間的偏差盡可能小。一、頻率穩(wěn)定度的概念

對(duì)頻率穩(wěn)定度的要求視用途而異，一般的短波、超短波發(fā)射機(jī)的相對(duì)頻穩(wěn)度為10-4~10-5數(shù)量級(jí)；電視發(fā)射機(jī)為10-7數(shù)量級(jí)；衛(wèi)星通信發(fā)射機(jī)為10-9~10-11數(shù)量級(jí)。普通信號(hào)發(fā)生器為10-4~10-5數(shù)量級(jí)，高精度信號(hào)發(fā)生器為10-7~10-9數(shù)量級(jí)。用于國(guó)家時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的頻率源，要求在10-12數(shù)量級(jí)。

據(jù)時(shí)間間隔的不同分為長(zhǎng)期(天)、短期(小時(shí))和瞬時(shí)(秒)頻率穩(wěn)定度。二、LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度的表達(dá)式其中，Y是晶體管正向傳輸導(dǎo)納Yfe(ω)的相移，即集電極電流基波分量ic1與基極輸入電壓的相位差ui，

F是反饋系數(shù)F(ω)的相移決定,振蕩器的振蕩頻率由相位平衡條件

以圖所示電容三端式振蕩電路為例來(lái)分析頻率穩(wěn)定程度與元件參數(shù)的關(guān)系。

由電路可得到：凡能引起z、Y和

F變化的因素都會(huì)引起振蕩頻率的變化

相位平衡條件為：+--+-+晶體管反饋網(wǎng)絡(luò)

LC選頻網(wǎng)絡(luò)uiuc1uf0－YF

Z()c

z(ω）與－YF的交點(diǎn)就是相位平衡點(diǎn)，交點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的頻率就是振蕩頻率ωc。得已知LC并聯(lián)諧振回路的等效阻抗的幅角z(ω）為：代入相位平衡條件式:外界因素通過(guò)改變?chǔ)?、Q和YF來(lái)影響ωc。其變化用全微分表示：可得從公式可以看出，增大Q和減小YF，可以減弱0、Q和YF造成的頻率偏移。考慮相對(duì)0較小，則c0，可得：LC振蕩器頻率穩(wěn)定度的一般表達(dá)式：－YF

Z()ω(a)

0變化的影響00+0cc+cZ()-φ

YF0cc+cQQ-Q(b)Q變化的影響ω-φYF

Z()0cc+c(c)

YF變化的影響-φYF+?φYFω如圖形象的表示了0、Q和YF分別變化時(shí)c相應(yīng)的變化過(guò)程。1.振蕩頻率變化的原因

影響0、YF、Q的外部因素，即引起振蕩頻率變化cc的主要原因有：電源電壓的變化，電路參數(shù)的變化，元器件的老化，溫度及氣候的變化，機(jī)械振動(dòng)以及外界電磁場(chǎng)的干擾和電路內(nèi)部的噪聲等。當(dāng)這些因素變化時(shí)，將引起晶體管的輸入、輸出電阻和結(jié)電容的變化，從而引起振蕩頻率發(fā)生變化。同樣，這些因素的變化也會(huì)引起回路元件參數(shù)變化而導(dǎo)致振蕩頻率不穩(wěn)定。三、提高頻率穩(wěn)定度的措施2.提高頻率穩(wěn)定度的措施（二）提高電路參數(shù)抗外因變化的能力（一）減小外界因素的變化采用恒溫槽減小溫度變化的影響；采用屏蔽措施減小磁場(chǎng)變化的影響；加入減振裝置減小機(jī)械振動(dòng)的影響；采用隔離電路減小負(fù)載變化的影響等。選用參數(shù)高度穩(wěn)定的L、C元件，如用石英晶體替代諧振回路的L，或者采用溫度補(bǔ)償來(lái)減小溫度變化對(duì)元件帶來(lái)的影響。減小晶體管極間電容不穩(wěn)定量對(duì)C的影響，可采用部分接入方式減小C。已知：與諧振回路元件參數(shù)L、C的關(guān)系為：，則從頻率穩(wěn)定度可知，0、Q

越小，頻率穩(wěn)定度越高回路的Q值越高，則回路抗外界影響的能力越強(qiáng)。其原理可用下圖來(lái)說(shuō)明。

(a)高Q曲線fΦ-△Φ△f

（b）低Q曲線f-△Φ△f（三）減小晶體管對(duì)振蕩頻率的影響、選用YF小的電路形式。采用加大回路總電容的方法可以減小極間電容的相對(duì)影響，但是大電容會(huì)使頻率調(diào)諧范圍變窄，使振蕩變?nèi)?；減弱三極管與回路之間的耦合，也就是將三極管以部分接入方式接入回路，也可以減小極間電容對(duì)諧振回路的影響；通過(guò)穩(wěn)定晶體管的工作點(diǎn)可以減小yfe的變化，從而減小YF的變化，也能夠穩(wěn)定振蕩頻率等方法。另外，電容三點(diǎn)式的反饋支路時(shí)電容，其YF比采用電感反饋的電感三點(diǎn)式要小，在高穩(wěn)定度的振蕩器中是選用電容式電路形式。

前面研究的三種振蕩器，其振蕩頻率不僅取決于LC回路參數(shù)，還與晶體管的內(nèi)部參數(shù)(goe、gie、Coe、Cie)有關(guān)，而晶體管的參數(shù)又隨環(huán)流溫度、電源電壓的變化而變化，因此其頻率穩(wěn)定度不高(電容三點(diǎn)式和電感三點(diǎn)式的頻率穩(wěn)定度為10-3量級(jí))。以電容三點(diǎn)式為例，如圖所示，Cie和Coe分別與回路電容并聯(lián)，其振蕩頻率可近似寫(xiě)成第五節(jié)高穩(wěn)定度的LC振蕩器(改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器

)晶體管各個(gè)電極與電抗元件并聯(lián)，極間電容對(duì)振蕩器的影響很大，為提高頻率穩(wěn)定性，要盡量減小晶體管與回路的耦合（如右圖）。如何減小晶體管電容Coe、Cie對(duì)頻率的影響呢？一、一般電容三點(diǎn)式振蕩電路的穩(wěn)定性分析工作狀態(tài)和外界條件的變化都會(huì)改變Cie和Coe的值，從而改變振蕩頻率f0，導(dǎo)致f0不穩(wěn)定。電容反饋振蕩器的缺點(diǎn)：(1)頻率不可調(diào)：

(2)頻率不穩(wěn)定：當(dāng)Coe變化Co，Cie對(duì)變化Ci時(shí)，總電容的增量：其中總電容的增量相對(duì)總電容的變化量：所以，通過(guò)減小C/C，來(lái)提高穩(wěn)定度方法有：1）同時(shí)減小p1和p2；2）增大C。1、為了增大C

，可以加大回路電容C1和C2的值，但它限制了振蕩頻率的提高，同時(shí)為確保的不變，減小了L的值，隨之帶來(lái)Q值下降，使振蕩幅度下降甚至停振。這種方法只適用于頻率不高的場(chǎng)合。要提高頻率穩(wěn)定度，必須減小C

/C。從上式知，當(dāng)Co和Ci一定時(shí)，應(yīng)減小

和。因?yàn)橛缮蟽墒娇芍涸龃驝1，減小C2，可以使p1減小，但同時(shí)引起p2增大；反之，p2減小，同時(shí)p1增大。所以，一般電容三點(diǎn)式振蕩器頻率穩(wěn)定度不可能太高。

要同時(shí)減小接入系數(shù)p1和p2，需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。下面介紹的克拉潑(Clapp)振蕩器，它是在電容三點(diǎn)式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。這種電路就是在L支路中串接一個(gè)可變的小電容器C3，所以又叫做串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式反饋振蕩器。2、同時(shí)減小接入系數(shù)p1和p2。但對(duì)于一般電容三點(diǎn)式振蕩器不可能實(shí)現(xiàn)。圖（a）為串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路(b)為其交流通路。串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式反饋振蕩器是在電容三點(diǎn)式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。即在L支路中串接一個(gè)可變的小電容器C3，使得不穩(wěn)定的晶體管極間電容的變化對(duì)回路總電容的影響減小。二、克拉潑（Clapp）振蕩電路

在一般電容三點(diǎn)式振蕩器基礎(chǔ)上加了一個(gè)電容C3,一般C3可調(diào),且有:振蕩頻率：相位平衡條件:Xce為容抗，Xbe為容抗同性質(zhì)，Xcb可等效為感抗與Xce

Xbe反性質(zhì)，滿足電容三點(diǎn)式振蕩器的相位平衡條件，為電容三點(diǎn)式振蕩電路頻率可調(diào):穩(wěn)頻原理：總的電容增量為：其中①p1

、p2可以同時(shí)減小，C

可很小，故頻率穩(wěn)定度比一般電容三點(diǎn)式要高。②p1

、p2

的減小受到電路起振條件的限制，頻率穩(wěn)定度不可能很高。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。性能特點(diǎn):缺點(diǎn)：起振條件要求嚴(yán)格。也就是說(shuō)用起振條件要求變得更嚴(yán)格來(lái)?yè)Q取頻率穩(wěn)定度提高。克拉潑振蕩器的缺點(diǎn)：克拉潑振蕩器主要用于固定頻率或波段范圍較窄的場(chǎng)合電容反饋振蕩器振幅起振條件：并聯(lián)改進(jìn)電容三點(diǎn)式振蕩器圖(a)、(b)為并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路及其交流通路。三、西勒(Siler)振蕩電路圖(a)圖(b)因?yàn)楦淖僀3可以改變頻率，但也會(huì)引起p1、p2的變化，對(duì)電路是不利的，所以克拉潑振蕩器主要用做固定頻率振蕩器。相位平衡條件:Xce為容抗，Xbe為容抗同性質(zhì)，Xcb可等效為感抗與Xce

Xbe反性質(zhì)，滿足電容三點(diǎn)式振蕩器的相位平衡條件，為電容三點(diǎn)式振蕩電路振蕩頻率：穩(wěn)頻原理：頻率可調(diào):改進(jìn)：克拉波電路中是改變C3來(lái)調(diào)節(jié)頻率，而C3的改變會(huì)影響接入系數(shù)p，從而可能導(dǎo)致停振。但西勒電路中，改變C4來(lái)調(diào)節(jié)頻率，而C4的改變不會(huì)影響接入系數(shù)p，故西勒電路的振蕩頻率可以很高。相對(duì)克拉潑振蕩器的改進(jìn)之處：例：-+-++-分析：本題是一個(gè)西勒電路。

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。在要求波段范圍較寬的信號(hào)產(chǎn)生器中常用電感反饋振蕩器。在短波、超短波波段的通信設(shè)備中常用電容反饋振蕩器。當(dāng)頻率穩(wěn)定度要求較高，波段范圍又不很寬的場(chǎng)合，常用克拉潑、西勒振蕩器。西勒振蕩器電路調(diào)節(jié)頻率方便，有一定的波段工作范圍，用得較多。四、振蕩器電路選擇

克拉潑、西勒振蕩器的頻率穩(wěn)定度較高是因?yàn)榻尤胄‰娙軨3。由于回路電感的Q值不可能做得很高（g0=1/0LQ），因而限制了C3的進(jìn)一步減小，所以他們的頻率穩(wěn)定度只能達(dá)到10-4量級(jí)。若要求頻率穩(wěn)定度更高，需用石英晶體振蕩器。第六節(jié)石英晶體振蕩器(1)

其參數(shù)僅與尺寸有關(guān)，有很高的標(biāo)準(zhǔn)性(2)Q值很高，上萬(wàn)，105－106。(3)振蕩器頻率穩(wěn)定度很高，可達(dá)10-6～10-11量級(jí)。石英晶體的特點(diǎn):石英晶體諧振器（簡(jiǎn)稱晶體）是在晶片的兩個(gè)對(duì)面上噴涂一對(duì)金屬極板，引出兩個(gè)電極，加以封裝所構(gòu)成。一、石英晶體的基本特性及其等效電路壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體受外力而變形時(shí)，就在它對(duì)應(yīng)的表面產(chǎn)生正、負(fù)電荷，呈現(xiàn)電壓。當(dāng)在晶體兩面加電壓時(shí)，晶體又會(huì)發(fā)生機(jī)械變形，稱為反壓電效應(yīng)。因此，若在晶體兩面加交變電壓時(shí)，晶體就會(huì)發(fā)生周期性的振動(dòng)，同時(shí)由于電荷的周期變化，又會(huì)有交流電流流過(guò)晶體。壓電諧振：外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時(shí)，回路發(fā)生串聯(lián)諧振，電流振幅最大的一種現(xiàn)象。產(chǎn)生壓電諧振時(shí)的振蕩頻率稱晶體諧振器的諧振頻率。１.壓電效應(yīng)實(shí)質(zhì)是利用石英晶體的壓電效應(yīng)制成的一種諧振元件。圖（a）為壓電效應(yīng)（正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)）圖示說(shuō)明圖（b）為壓電諧振圖示說(shuō)明當(dāng)晶體不振動(dòng)時(shí)，可用靜態(tài)電容C0來(lái)等效，一般約為幾個(gè)皮法到幾十皮法；當(dāng)晶體振動(dòng)時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性可用電感Lq來(lái)等效，一般為10-3~10-2H；晶片的彈性可用電容Cq來(lái)等效，動(dòng)態(tài)電容很小，一般為10-2~10-1pF；晶片振動(dòng)時(shí)的損耗用rq來(lái)等效，阻值約為102Ω。由可知，2.符號(hào)和等效電路品質(zhì)因數(shù)Q很大，可達(dá)105~106。加之晶體的固有頻率只與晶片的幾何尺寸有關(guān)，其精度高而穩(wěn)定。所以，采用石英晶體諧振器組成振蕩電路，可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。石英晶體的等效電路

Lq:動(dòng)態(tài)電感，表征慣性

Cq:動(dòng)態(tài)電容，表征彈性rq:動(dòng)態(tài)電阻，表征損耗電阻

C0:靜態(tài)電容，由于Cq<<C0，因此q和P兩個(gè)頻率非常接近。(1)當(dāng)Lq、Cq、rq支路串聯(lián)諧振時(shí)，等效電路的阻抗最小，串聯(lián)諧振頻率為(2)當(dāng)?shù)刃щ娐凡⒙?lián)諧振時(shí)，并聯(lián)諧振頻率為它有兩個(gè)諧振頻率：qpXe0感性容性容性C0CqLqrq

石英諧振器在q和P之間為感性，在此區(qū)域之外為容性。二、石英諧振器的電抗頻率特性若忽略rq，則石英晶體兩端呈電抗，其電抗特性曲線如右圖所示。晶體為并聯(lián)諧振＝￥?epXww三、晶體振蕩電路晶體振蕩器分為即當(dāng)石英晶體作為等效電感時(shí)，電路為并聯(lián)型晶體振蕩器。而當(dāng)石英晶體作為短路元件并工作于串聯(lián)諧振頻率上時(shí)，電路為串聯(lián)型晶體振蕩器。（c）（ce型）石英晶體接在晶體管ce極之間;這種電路不常用。（一）并聯(lián)型晶體振蕩器

并聯(lián)型晶體振蕩器的工作原理和三點(diǎn)式振蕩器相同，只是將其中一個(gè)電感元件換成石英晶體。如下圖所示。（a）皮爾斯晶振（cb型）：晶體接在晶體管cb之間。（b）密勒晶振（be型）：晶體接在晶體管be極之間。晶體在電路中等效為高Q電感并聯(lián)型晶體振蕩器的兩種基本類型電路皮爾斯振蕩器密勒振蕩器（2）電路特點(diǎn)：(A)

振蕩回路與晶體管、負(fù)載之間的耦合很弱。1、皮爾斯晶振（1）原理電路并聯(lián)諧振型晶體ｃ－ｂ型振蕩器電路晶體管c、b端,c、e端和e、b端的接入系數(shù)分別是：以上接入系數(shù)一般均小于振蕩回路與晶體管之間的耦合很弱，晶體管極間電容的不穩(wěn)定性對(duì)它的影響很小，頻率穩(wěn)定度高。(B)振蕩頻率(C)穩(wěn)頻原理振蕩頻率幾乎由石英晶體的參數(shù)決定都很高，所以晶體的諧振電阻很大，一般可達(dá)以上。這樣即使外電路接入系數(shù)很小，此諧振電阻等效到晶體管輸出端的阻抗仍很大，使晶體管的電壓增益能滿足振幅起振條件的要求。

另外，石英晶體的Q值和特性阻抗

例題1：右圖所示為一實(shí)用振蕩電路，其中的C4用于削弱CL的影響，以隔離外部電路與石英諧振器的耦合。采用微調(diào)電容的

晶體振蕩電路

在實(shí)用時(shí)，一般需加入微調(diào)電容，用以微調(diào)回路的諧振頻率，保證電路工作在晶體外殼上所注明的標(biāo)稱頻率。以下進(jìn)行分析：為晶體的外部（負(fù)載）電容，由圖有：C1C2CC0CqLqC1C2Cc-b型電路（皮爾斯電路）

晶體工作在并聯(lián)諧振頻率fp與串聯(lián)諧振頻率fq之間，在fp附近，晶體等效為電感。(1)振蕩頻率C0CqLqC1C2C討論：調(diào)節(jié)C可使f0產(chǎn)生微小的變動(dòng)*若C很大，取C，得：*若C很小，取C0，得：(2)頻率微調(diào)問(wèn)題C0CqLqC1C2C可見(jiàn)，無(wú)論如何調(diào)節(jié)C，f0總是在fp與fq之間。一般，C取得較小，使f0工作在稍低于fp的數(shù)值。通過(guò)外加電容C，使晶體達(dá)到標(biāo)稱頻率fN

。ffqfp感性容性容性C1C2Cfq<fN<fp

fN:標(biāo)稱頻率例題2

圖(a)是一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)晶振電路，試分析其工作情況。等效電路，

如圖（ｂ）管作射隨器。

（ａ）數(shù)字頻率計(jì)晶振電路

（ｂ）高頻交流等效電路

解:先畫(huà)出

管高頻交流電容較大，作為高頻旁路電路，所示，由高頻交流等效電路可以看到，

管的b、

e極之間有一個(gè)ＬＣ回路,其諧振頻率為：

所以在晶振工作頻率５MHz處，此ＬＣ回路等效為一個(gè)電容?？梢?jiàn)，這是一個(gè)皮爾斯振蕩電路，晶體等效為電感，容量為的可變電容起微調(diào)作用，使振蕩器工作在晶振的標(biāo)稱頻率上５MHz

~103

圖密勒振蕩電路晶體管密勒振蕩電路

(b)場(chǎng)效應(yīng)管密勒振蕩電路２、密勒晶振電路圖(a)為密勒（Miler）振蕩器。由于晶體與晶體管的低輸入阻抗并聯(lián)，降低了有載品質(zhì)因數(shù)故密勒振蕩器的頻率穩(wěn)定度較低。實(shí)際上，密勒振蕩電路通常不采用晶體管，而是采用輸入阻抗高的場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)提高回路的標(biāo)準(zhǔn)性和頻率的穩(wěn)定性，如圖(b)所示。3、泛音晶體振蕩器石英晶體不僅只有基頻串聯(lián)諧振頻率，還存在其它與基頻成整倍數(shù)的串聯(lián)諧振頻率，我們稱之為泛音。泛音晶體振蕩器用于振蕩頻率較高的場(chǎng)合。這是因?yàn)橛捎谥圃旃に嚨南拗?，基頻太高時(shí)晶片的厚度太薄，很容易破損。此外，有時(shí)在同等條件下，泛音晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度比基頻振蕩器更好。

石英晶體的基頻越高，晶片的厚度越薄。頻率太高時(shí)，晶片的厚度太薄，加工困難，且易振碎。因此在要求更高頻率工作時(shí)，可以在晶體振蕩器后面加倍頻器。另一個(gè)辦法就是令晶體工作于它的泛音頻率上，構(gòu)成泛音晶體振蕩器。

石英晶體諧振器

(a)符號(hào)(b)基頻等效電路(c)完整等效電路

除了基頻振動(dòng)模式外，石英片的振動(dòng)還會(huì)產(chǎn)生奇次（2n-1）諧波的泛音振動(dòng)。基頻振動(dòng)模式時(shí)，產(chǎn)生奇次諧波諧振的支路因阻抗較高可忽略。圖c是考慮基頻及各次泛音的等效電路，由于各諧波頻率相隔較遠(yuǎn)，相互影響很小，對(duì)于某一具體應(yīng)用（如工作于基頻或工作于泛音），只需考慮此頻率附近的電路特性。泛音晶體振蕩器交流等效電路圖

泛音晶振電路泛音晶體振蕩器與基頻晶體振蕩器的電路上有很大不同。在泛音晶體振蕩器中，一方面要確保振蕩器的諧振回路準(zhǔn)確地調(diào)諧在所需的奇次泛音頻率上，另一方面必須有效地抑制可能在基頻或低次泛音上產(chǎn)生振蕩。為此，在三點(diǎn)式振蕩電路中，常用并聯(lián)諧振回路代替反饋支路的某一元件（見(jiàn)下圖），以保證只在奇次泛音上滿足相位平衡條件，在基頻和低次泛音上則不滿足相位平衡條件。泛音晶體振蕩器在工作時(shí)，為了保證其振蕩頻率恰好為指定的泛音頻率，電路應(yīng)具有濾除非工作諧波的能力，電路中由L1、C1組成的并聯(lián)諧振回路就承擔(dān)此任務(wù)。該回路的諧振頻率應(yīng)為振蕩器需要的n次泛音與(n-2)次泛音之間。成法則，不能起振。而在七次及其以上泛音頻率，

減小，從而使電路的電壓放大倍數(shù)減小，環(huán)路增益小于1，不滿足振幅起振條件。對(duì)于基頻和三次泛音頻率來(lái)說(shuō)，回路呈感性，電路不符合組性，振蕩電路滿足組成法則。回路呈容在５MHz頻率上，回路雖呈現(xiàn)容性，但等效容抗

若泛音晶體的標(biāo)稱泛音次數(shù)為5，相應(yīng)的標(biāo)稱頻率為5MHz，基頻為1MHz則LC諧振回路應(yīng)調(diào)諧在3～5次泛音頻率之間，如3.5MHz。在5MHz,LC諧振回路呈容性，滿足相位平衡條件。(二)串聯(lián)型晶體振蕩器：晶體在電路中等效為短路若石英晶體短路，則正好是電容三點(diǎn)式振蕩器。該電路與電容三點(diǎn)式振蕩電路很相近。只是反饋信號(hào)不是直接接晶體管，而是通過(guò)石英晶體來(lái)傳輸?shù)摹?/p>

串聯(lián)型晶體振蕩器是將石英晶體用于正反饋支路中，利用其串聯(lián)諧振時(shí)等效為短路元件的特性，電路反饋?zhàn)饔米顝?qiáng)，滿足振幅起振條件，使振蕩器在晶體串聯(lián)諧振頻率q上起振。電路滿足自激振蕩條件而振蕩，其振蕩頻率為f0=

fq。否則不能振蕩。圖串聯(lián)型單管晶體

振蕩器電路由于當(dāng)石英晶體串聯(lián)諧振時(shí)，近乎短路，電路反饋?zhàn)顝?qiáng)，滿足起振條件，電路與電容三點(diǎn)式振蕩器并無(wú)區(qū)別。顯然