第3章反饋放大器與正弦波振蕩器3.1反饋的基本概念3.2負(fù)反饋放大器的分析方法3.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響3.4正弦波振蕩器概述3.5

LC正弦波振蕩器本章小結(jié)習(xí)題三3.1反饋的基本概念3.1.1反饋概念的引入反饋就是將放大器的輸出量(電流或電壓)通過(guò)一定的網(wǎng)絡(luò)回送到放大器的輸入回路,并同輸入信號(hào)一起參與對(duì)放大器的輸入控制作用,從而使放大器的某些性能獲得有效改善的過(guò)程。簡(jiǎn)單地說(shuō),反饋就是指把輸出電路中的一部分能量送回輸入電路中,以增強(qiáng)或減弱輸入信號(hào)。輸出回路中反送到輸入回路的那部分信號(hào)稱為反饋信號(hào)。圖3.1.1是我們熟悉的共集電極放大電路,即射極輸出器。由前面的討論可知,其電壓放大倍數(shù)約等于1,而且輸出電壓穩(wěn)定,這就是引入負(fù)反饋的緣故。該電路中,設(shè)當(dāng)放大器的電壓受外界因素影響而增大時(shí),射極電阻RE上的電壓也增大。攜帶了輸出電壓變化的信息,而輸入電壓不變,則凈輸入減小,導(dǎo)致減小,相應(yīng)、減小,最終表現(xiàn)為增大的程度變小,達(dá)到了穩(wěn)定輸出電壓的目的。同理,我們不難分析出外界因素導(dǎo)致減小的情況。需要說(shuō)明的是,這種反饋是從交流角度分析的,本章所討論的反饋主要是交流反饋。圖3.1.1共集電極放大電路3.1.2反饋放大器的組成和基本關(guān)系式

1.反饋放大器的組成我們將反饋放大器抽象為如圖3.1.2所示的方框圖。圖3.1.2中，虛線表示反饋放大器,其輸入信號(hào)為,輸出信號(hào)為。反饋放大器由兩部分組成:放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)。放大電路的傳輸方向?yàn)檩斎氲捷敵?反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸方向?yàn)檩敵龅捷斎?圖中箭頭方向就是信號(hào)的傳輸方向)。反饋網(wǎng)絡(luò)將放大電路的輸出信號(hào)的一部分(或全部)取出,這就是取樣的概念。直接或加工處理后返回到放大電路的輸入回路,在輸入回路,反饋信號(hào)與輸入信號(hào)疊加(相加或相減),此過(guò)程稱為“比較”,與疊加后的信號(hào)才是真正加到基本放大器輸入端的“凈輸入信號(hào)”′。人們將與反相相加(也就是相減),

′＜的情況定義為“負(fù)反饋”;反之,將與同相相加,

′＞的情況定義為“正反饋”。反饋信號(hào)極性不同,對(duì)放大器性能的影響正好相反。圖3.1.2反饋放大器組成

2.反饋放大電路的基本關(guān)系式下面我們對(duì)反饋放大電路的基本框圖中的一些基本量進(jìn)行定義。開(kāi)環(huán)放大倍數(shù):基本放大電路的開(kāi)環(huán)增益,定義為輸出信號(hào)與凈輸入信號(hào)之比,即(3.1.1)反饋系數(shù):反饋信號(hào)與輸出信號(hào)之比,即(3.1.2)閉環(huán)增益:反饋放大電路的放大倍數(shù),定義為輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比,即(3.1.3)閉環(huán)增益與開(kāi)環(huán)增益以及反饋系數(shù)之間的關(guān)系推導(dǎo)如下:(3.1.4)(負(fù)反饋)(3.1.5)將式(3.1.1)、式(3.1.2)和式(3.1.5)代入式(3.1.3),可得到:(3.1.6)式(3.1.6)稱為反饋放大器的基本方程。(具體推導(dǎo)從略)反饋放大電路的主要特性如下:

(1)負(fù)反饋使放大器的增益下降為原來(lái)的1/(1+AF)。因?yàn)槭秦?fù)反饋,所以反饋信號(hào)與輸入信號(hào)相減,使得真正加到基本放大器的凈輸入信號(hào)′減小。

(2)反饋深度D=1+AF,它是一個(gè)表征反饋強(qiáng)弱的物理量。我們把D>>1或AF>>1稱為“深負(fù)反饋條件”。在深負(fù)反饋條件下,反饋信號(hào)近似等于輸入信號(hào),而真正加到基本放大器的凈輸入信號(hào)′很小。這一結(jié)論將大大簡(jiǎn)化反饋放大器的分析計(jì)算。

(3)在深反饋條件下,AF>>1,所以這是一個(gè)重要關(guān)系式。它表明在深反饋條件下,閉環(huán)增益主要取決于反饋系數(shù),而與開(kāi)環(huán)增益關(guān)系不大。

(4)若為正反饋,則正反饋主要用于振蕩電路中,因?yàn)檎答伿狗糯笃鞯墓ぷ鞣€(wěn)定度、失真度、頻率特性等性能顯著變壞。3.2負(fù)反饋放大器的分析方法3.2.1反饋放大電路的分類

1.正反饋與負(fù)反饋根據(jù)反饋極性的不同,反饋可分為正反饋和負(fù)反饋。正反饋:引入的反饋信號(hào)增強(qiáng)了外加輸入信號(hào)的作用,使得電路的放大倍數(shù)得到了提高。負(fù)反饋:引入的反饋信號(hào)削弱了外加輸入信號(hào)的作用,使得電路的放大倍數(shù)降低。

2.直流反饋與交流反饋根據(jù)反饋信號(hào)中包含的交直流成分來(lái)分,反饋可分為直流反饋和交流反饋。如果反饋信號(hào)中只包含直流成分,則為直流反饋;如果反饋信號(hào)中只包含交流成分,則為交流反饋;在有些情況下,反饋信號(hào)中既包含直流成分又包含交流成分,稱為交直流反饋。引入直流負(fù)反饋的目的是要穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn),引入交流負(fù)反饋的目的是要改善放大電路的性能(放大倍數(shù)除外)。本章主要討論交流負(fù)反饋。

3.電壓反饋與電流反饋按反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器輸出端的連接方式不同,有電壓反饋與電流反饋之分。如圖3.2.1(a)所示,反饋信號(hào)取自輸出電壓,稱為“電壓反饋”,其反饋信號(hào)正比于輸出電壓,它取樣的輸出電壓為并聯(lián)連接。但圖3.2.1(b)不同,在圖(b)中,反饋信號(hào)取自輸出電流,反饋信號(hào)與輸出電流成正比,稱為“電流反饋”。圖3.2.1電壓反饋與電流反饋

4.串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋

按反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器輸入端的連接方式不同,有“串聯(lián)反饋”和“并聯(lián)反饋”之分。如圖3.2.2(a)所示,反饋網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)在基本放大器的輸入回路中,凈輸入電壓′等于輸入電壓與反饋電壓之差,即′＝－如圖3.2.2(b)所示,反饋網(wǎng)絡(luò)直接并聯(lián)在基本放大器的輸入端,反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在基本放大器輸入端以節(jié)點(diǎn)方式連接在一起。在這種反饋方式中,用節(jié)點(diǎn)電流描述較為方便,即放大器凈輸入電流′為′＝－圖3.2.2串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋方框圖

5.負(fù)反饋放大電路的四種類型反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器在輸入、輸出端有不同的連接方式。根據(jù)輸入端連接方式的不同,反饋分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋;根據(jù)輸出端連接方式的不同,反饋分為電壓反饋和電流反饋。因此,負(fù)反饋電路可分為以下四種類型:串聯(lián)電壓負(fù)反饋、串聯(lián)電流負(fù)反饋、并聯(lián)電壓負(fù)反饋、并聯(lián)電流負(fù)反饋。3.2.2反饋類型的判別

1.正反饋與負(fù)反饋的判別判斷正負(fù)反饋常用的方法是瞬時(shí)極性法:假設(shè)輸入信號(hào)的變化處于某一瞬時(shí)極性(用符號(hào)+、－表示),從輸入端沿放大電路中信號(hào)的傳遞路徑到輸出端,逐級(jí)推出電路中其他有關(guān)各點(diǎn)信號(hào)瞬時(shí)變化的極性,最后看反饋到輸入端信號(hào)的極性與原來(lái)的信號(hào)相比是增強(qiáng)了還是削弱了。若增強(qiáng)了,則輸入信號(hào)的作用為正反饋,否則為負(fù)反饋。例如,用瞬時(shí)極性法判斷圖3.2.3中各圖反饋的極性。在圖(a)中反饋元件是Rf,設(shè)輸入信號(hào)的瞬時(shí)極性為,由共射電路基集反相特性知V1集電極(也是V2的基極)電位為－,而V2集電極電位為,電路經(jīng)C2的輸出端電位為,經(jīng)Rf反饋到輸入端后使原輸入信號(hào)得到了加強(qiáng)(輸入信號(hào)與反饋信號(hào)同相),因而由Rf構(gòu)成的反饋是正反饋。在圖(b)中,反饋元件是RE,當(dāng)輸入信號(hào)瞬時(shí)極性為時(shí),基極電流與集電極電流瞬時(shí)增加,使發(fā)射極電位瞬時(shí)為,結(jié)果凈輸入信號(hào)被削弱,因而是負(fù)反饋。同樣,亦可用瞬時(shí)極性法判斷出圖3.2.3(c)、(d)中的反饋也是負(fù)反饋。圖3.2.3反饋類型的判別

2.交流、直流反饋的判別如前所述,交流與直流反饋分別反映了交流量與直流量的變化。因此,可以通過(guò)觀察放大器中反饋元件出現(xiàn)在哪種電流通路中來(lái)判斷。若出現(xiàn)在交流通路中,則該元件起交流反饋?zhàn)饔?若出現(xiàn)在直流通路中,則起直流反饋?zhàn)饔?。在圖3.2.3中,圖(b)中反饋信號(hào)的交流成分被CE旁路掉,在RE上產(chǎn)生的反饋信號(hào)只有直流成分,因此是直流反饋;圖(c)中的反饋信號(hào)通道(Cf、Rf支路)僅通交流,不通直流,故為交流反饋。

3.電壓、電流反饋的判別這項(xiàng)判別是根據(jù)反饋信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系來(lái)確定的,也就是要判斷輸出取樣內(nèi)容是電壓還是電流。換句話說(shuō),當(dāng)負(fù)載變化時(shí),反饋信號(hào)與什么輸出量成正比,就是什么反饋。可見(jiàn),作為取樣對(duì)象的輸出量一旦消失,則反饋信號(hào)也必將隨之消失。由此,常采取負(fù)載電阻RL短路法來(lái)進(jìn)行判斷。假設(shè)將負(fù)載RL短路,使輸出電壓為零,即uo=0,而io≠0。此時(shí)若反饋信號(hào)也隨之為零,則說(shuō)明反饋是與輸出電壓成正比,為電壓反饋;若反饋依然存在,則說(shuō)明反饋量不與輸出電壓成正比,應(yīng)為電流反饋。圖3.2.3(a)中,令uo=0,反饋信號(hào)if隨之消失,故為電壓反饋。而圖3.2.3(b)中令uo=0,反饋信號(hào)uf(=iERE)依然存在,故為電流反饋。

4.串聯(lián)、并聯(lián)反饋的判別按照前述串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的概念,可以根據(jù)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在基本放大器輸入端的連接方式來(lái)判斷。如果反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串接在基本放大器輸入端,則為串聯(lián)反饋;如果反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并接在基本放大器輸入端,則為并聯(lián)反饋。由于串聯(lián)反饋中反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在放大器輸入回路中是以電壓形式相疊加的,而并聯(lián)反饋中則是以電流形式相疊加的,因此,如果把輸入回路中的反饋節(jié)點(diǎn)對(duì)地短路,則對(duì)于串聯(lián)反饋來(lái)說(shuō),相當(dāng)于反饋信號(hào)=0,于是(輸入信號(hào))=

(凈輸入信號(hào)),輸入信號(hào)還是能加到基本放大器中,對(duì)于并聯(lián)反饋來(lái)說(shuō),將反饋節(jié)點(diǎn)對(duì)地短路,輸入信號(hào)則因此被短路,無(wú)法加進(jìn)基本放大器中。因此可以假設(shè)輸入端的反饋節(jié)點(diǎn)對(duì)地短路,以此來(lái)判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。圖3.2.3(c)中,設(shè)將輸入回路的反饋節(jié)點(diǎn)(反饋元件Rf與輸入回路的交點(diǎn),即三極管的b極)對(duì)地短路,顯然,因三極管b、e極短路,輸入信號(hào)無(wú)法進(jìn)入放大器,故為并聯(lián)反饋。圖3.2.3(d)中,若將輸入回路的反饋節(jié)點(diǎn)(反饋元件RE在輸入回路的非“地”點(diǎn),即三極管的e極)對(duì)地短路,輸入信號(hào)ui仍可加在三極管的b、e極之間,因而仍能進(jìn)入放大器,故為串聯(lián)反饋。同理,圖3.2.3(a)為并聯(lián)反饋,圖3.2.3(b)為串聯(lián)反饋。3.2.3四類基本反饋類型的識(shí)別與分析舉例下面我們以具體的反饋電路為例,對(duì)電流串聯(lián)、電流并聯(lián)、電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)這四種類型的負(fù)反饋放大器性能一一進(jìn)行分析判斷,找出其中的一些規(guī)律。順便說(shuō)明,分析討論與頻率有關(guān)的性能應(yīng)采用相量符號(hào)表示各參量。通常情況下,都是指中頻區(qū)段的性能,可以用實(shí)數(shù)表示,只要表明同相或反相的關(guān)系就可以了。本節(jié)及以后的分析中,如不特別標(biāo)出,均設(shè)電路工作在中頻范圍,從而有關(guān)參數(shù)可以用實(shí)數(shù)表示。

1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋圖3.2.4(a)所示的電路是一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器,它由兩級(jí)放大電路構(gòu)成。圖中,電阻Rf和電容Cf將第二級(jí)(V2)的輸出回路與第一級(jí)(V1)的輸入回路聯(lián)系起來(lái)。Rf、Cf即為反饋元件。由于它們的存在,電路的輸出電壓uo的一部分被回送到了第一級(jí)放大器的輸入回路中。從該電路的交流通路圖3.2.4(b)中可以更清楚地看到這一點(diǎn)。反饋元件Rf(Cf在交流通路中視為短路不再出現(xiàn))與RE1組成了反饋電路。

RE1上的電壓降uf即為反饋信號(hào)。忽略V1的發(fā)射極電流iE1在RE1上的壓降,則反饋電壓為由式(3.2.1)可見(jiàn),反饋信號(hào)與輸出電壓成正比(或者當(dāng)令uo=0時(shí),uf隨之消失),故為電壓反饋。從圖(b)中也可以看出,反饋信號(hào)uf與輸入信號(hào)ui以串聯(lián)方式連在了輸入回路中,故為串聯(lián)反饋。若將輸入回路反饋節(jié)點(diǎn)(V1的e極)對(duì)地短路,則輸入信號(hào)仍可加在放大電路上,從這一點(diǎn)也可判斷其為串聯(lián)反饋。(3.2.1)按照瞬時(shí)極性法,設(shè)V1基極輸入信號(hào)的瞬時(shí)極性為,則經(jīng)兩極反相后傳至V2集電極為,再經(jīng)反饋元件Cf、Rf回傳至V1發(fā)射極亦為,結(jié)果使V1的凈輸入信號(hào)uBE=ui－uf減小,因此這種反饋為負(fù)反饋。綜上,圖3.2.4(a)電路是一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器。電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用,其穩(wěn)定過(guò)程如下:

RL↓→uo↓→uF↓→uBE(=uI－uF)↑

uo↑可見(jiàn),由于某種原因(這里是RL減少)導(dǎo)致輸出電壓下降的趨勢(shì)因負(fù)反饋而受到抑制,使輸出電壓基本穩(wěn)定。圖3.2.4電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器

2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋圖3.2.5(a)所示的電路是一個(gè)電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大器。圖中,反饋元件為Rf,跨接在輸出與輸入回路之間,將放大器的輸出電壓引到輸入回路中(三極管的基極)。放大器的交流通路如圖3.2.5(b)所示。由交流通路可以看出,反饋信號(hào)是以電流if的形式出現(xiàn)的,反饋電流為通常uo<<uB,所以(3.2.2)可見(jiàn),反饋信號(hào)與輸出電壓成正比,故是電壓反饋。若將輸入回路中反饋節(jié)點(diǎn)(三極管b極)對(duì)地短路,則三極管的b、e極被短路,使輸入信號(hào)無(wú)法加進(jìn)三極管放大電路,故為并聯(lián)反饋。根據(jù)瞬時(shí)極性法,設(shè)輸入電壓瞬時(shí)極性為,由于共射電路的反相作用,輸出電壓的瞬時(shí)極性為－,因此按照?qǐng)D3.2.5(b)所設(shè)電流正方向,流過(guò)Rf的反饋電流if(=ii－iB)將增加,因而使凈輸入電流iB減少,故為負(fù)反饋。綜上,圖3.2.5(a)電路是一個(gè)電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大器。圖3.2.5電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大器

3.電流串聯(lián)負(fù)反饋圖3.2.6(a)所示是一個(gè)電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器。圖中,RE是反饋元件,它介于輸入和輸出回路之間,構(gòu)成聯(lián)系。由圖3.2.6(b)所示的交流通路可以看出,反饋電壓uf為

uf=REiE

由于

io≈－iE因此

uf=－REio(3.2.3)可見(jiàn),反饋電壓與輸出電流成正比,但以電壓形式出現(xiàn)。令輸出電壓為零,反饋電壓uf依然存在,因而是電流反饋。反饋電壓在輸入回路中與輸入電壓ui相疊加,其差值uBE=ui－uf

作為凈輸入送入放大器,因而是串聯(lián)反饋。設(shè)某瞬時(shí)輸入電壓極性為,引起iE增加,uf增加,uBE減小,故為負(fù)反饋。綜上,圖3.2.6(a)是一個(gè)電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器。圖3.2.6電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用。其穩(wěn)定過(guò)程如下:RL′↓→io↑→uf↑→uBE(=ui－uf)↓→iB↓io↑可見(jiàn),由于某種原因(這里是RL′=RC∥RL減少)導(dǎo)致輸出電流增加的趨勢(shì)因負(fù)反饋而受到抑制,使輸出電流基本穩(wěn)定。

4.電流并聯(lián)負(fù)反饋圖3.2.7(a)所示是一個(gè)電流并聯(lián)負(fù)反饋放大器。圖中,Rf是反饋元件,它將第二級(jí)(V2)的輸出回路與第一級(jí)(V1)的輸入回路聯(lián)系起來(lái),構(gòu)成反饋。電路的交流通路如圖3.2.7(b)所示。圖3.2.7電流并聯(lián)負(fù)反饋放大器下面我們由交流通路得出反饋信號(hào)if與輸出電流io(io≈－iE2)之間的關(guān)系。一般情況下,uE2>>uB1,即可認(rèn)為uB1≈0,這樣,if可以看成是iE2在Rf與RE2之間的分流,即(3.2.4)式中,負(fù)號(hào)是考慮到在圖中所設(shè)的正方向而得出的?？梢?jiàn),反饋電流與輸出電流成正比,故為電流反饋。反饋信號(hào)if與原輸入信號(hào)ii并聯(lián)連接,故為并聯(lián)反饋。設(shè)輸入電壓瞬時(shí)極性為,由于V1具有反相作用,其集電極電位即V2基極電位降低,V2的發(fā)射極電位亦低,因而使反饋電流if增加,導(dǎo)致凈輸入電流iB減小,故為負(fù)反饋。綜上,圖3.2.7(a)是一個(gè)電流并聯(lián)負(fù)反饋放大器。3.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響負(fù)反饋使放大電路增益下降,但可使放大電路很多方面的性能得到改善,例如提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性,減小非線性失真,展寬通頻帶,抑制噪聲,改變輸入、輸出電阻等。下面分析負(fù)反饋對(duì)放大電路主要性能的影響。3.3.1提高增益的穩(wěn)定性由于受負(fù)載和環(huán)境溫度的變化、電源電壓的波動(dòng)和器件老化等因素的影響,因此放大電路的放大倍數(shù)會(huì)發(fā)生變化。通常用放大倍數(shù)相對(duì)變化量的大小來(lái)表示放大倍數(shù)穩(wěn)定性的優(yōu)劣,相對(duì)變化量越小,則穩(wěn)定性越好。設(shè)信號(hào)頻率為中頻,對(duì)式(3.1.6)求微分,可得:可見(jiàn),引入負(fù)反饋后放大倍數(shù)的相對(duì)變化量dAf/Af為未引入負(fù)反饋時(shí)的相對(duì)變化量dA/A的1/(1+AF),即放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高到未加負(fù)反饋時(shí)的1+AF倍。當(dāng)反饋深度(1+AF)>>1時(shí)稱為深度負(fù)反饋,這時(shí)Af≈1/F,說(shuō)明深度負(fù)反饋時(shí),放大倍數(shù)基本上由反饋網(wǎng)絡(luò)決定,而反饋網(wǎng)絡(luò)一般由電阻等性能穩(wěn)定的無(wú)源線性元件組成,基本不受外界因素變化的影響,因此放大倍數(shù)比較穩(wěn)定。3.3.2減小失真和擴(kuò)展通頻帶

1.減小放大電路引起的非線性失真三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等有源器件伏安特性的非線性會(huì)造成輸出信號(hào)非線性失真,引入負(fù)反饋后可以減小這種失真,其原理可用圖3.3.1加以說(shuō)明。圖3.3.1負(fù)反饋減小非線性失真設(shè)輸入信號(hào)xi為正弦波,當(dāng)無(wú)反饋時(shí),放大電路的輸出信號(hào)xo為正半周幅度大、負(fù)半周幅度小的失真正弦波,如圖3.3.1(a)所示。引入負(fù)反饋時(shí),如圖3.3.1(b)所示,這種失真被引回到輸入端,xf也為正半周幅度大而負(fù)半周幅度小的波形。由于xid=xi－xf,因此xid的波形變?yōu)檎胫芊刃《?fù)半周幅度大的波形,即通過(guò)反饋使凈輸入信號(hào)產(chǎn)生預(yù)失真。這種預(yù)失真正好補(bǔ)償了放大電路非線性引起的失真,使輸出波形xo接近正弦波。根據(jù)分析,加反饋后非線性失真減小為無(wú)反饋時(shí)的1/(1+AF)。

2.擴(kuò)展通頻帶圖3.3.2所示為放大電路在無(wú)負(fù)反饋和有負(fù)反饋時(shí)的幅頻特性A(f)和Af(f)。圖中,Am、fL、fH、BW和Amf、fLf、fHf、BWf分別為無(wú)、有負(fù)反饋時(shí)的中頻放大倍數(shù)、下限頻率、上限頻率和通頻帶寬度?？梢?jiàn),加負(fù)反饋后的通頻帶寬度比無(wú)負(fù)反饋時(shí)的大。擴(kuò)展通頻帶的原理如下:當(dāng)輸入等幅、不同頻率的信號(hào)時(shí),高頻段和低頻段的輸出信號(hào)比中頻段的小,因此反饋信號(hào)也小,對(duì)凈輸入信號(hào)的削弱作用小,所以高、低頻段放大倍數(shù)的減小程度比中頻段的小,從而擴(kuò)展了通頻帶?？梢宰C明:BWf=(1+AF)BW(3.3.2)3.3.3對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響

1.串聯(lián)、并聯(lián)負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大,并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。設(shè)無(wú)負(fù)反饋時(shí)基本放大電路的輸入電阻為Ri=i′/因?yàn)橐氪?lián)負(fù)反饋后,放大電路的凈輸入電壓i減小,則輸入電流必然減小,所以帶負(fù)反饋的輸入電阻Rif=

/

,必然要比Ri大?？梢宰C明,Rif=(1+AF)Ri,即引入串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大為原來(lái)的1+AF倍。與之相反,引入并聯(lián)負(fù)反饋后,放大電路的輸入電流要比凈輸入電流′大,則帶負(fù)反饋的輸入電阻Rif必然要比Ri小?？梢宰C明,即引入并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小為原來(lái)的。

2.電壓、電流負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小,電流負(fù)反饋使輸出電阻增大。對(duì)負(fù)載而言,放大電路相當(dāng)于一個(gè)帶內(nèi)阻的信號(hào)源,即可以把放大電路認(rèn)為是一個(gè)電壓源與內(nèi)阻的串聯(lián)。由電路知識(shí)可知,信號(hào)源內(nèi)阻減小,負(fù)載變化時(shí)輸出電壓將變得穩(wěn)定,而電壓負(fù)反饋也具有穩(wěn)定輸出電壓的相同效果,所以可以認(rèn)為,引入電壓負(fù)反饋后,電路的輸出電阻降低了?？梢宰C明,輸出電阻降低為原來(lái)的1/(1+AF)。同樣,也可以把放大電路認(rèn)為是一個(gè)電流源與內(nèi)阻的并聯(lián)。信號(hào)源內(nèi)阻越大,負(fù)載變化時(shí)輸出電流越穩(wěn)定,而電流負(fù)反饋也具有穩(wěn)定輸出電流的相同效果,所以可以認(rèn)為,引入電流負(fù)反饋后,電路的輸出電阻提高了?？梢宰C明,輸出電阻提高為原來(lái)的1+AF倍。以上是負(fù)反饋對(duì)放大電路的一些基本影響。我們可以根據(jù)對(duì)放大電路性能改善的不同要求,引入適當(dāng)形式的反饋,見(jiàn)表3.3.1。負(fù)反饋只能改善反饋環(huán)節(jié)內(nèi)的性能,而不能改善反饋環(huán)節(jié)外的性能,負(fù)反饋雖然改善了放大器的性能,但是付出的代價(jià)是放大倍數(shù)的下降。

3.深度負(fù)反饋情況下輸入、輸出電阻的估算在理想情況下,放大器的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)近似為∞,深度負(fù)反饋放大器的輸入、輸出電阻可以認(rèn)為:深度串聯(lián)負(fù)反饋:rif→∞。深度并聯(lián)負(fù)反饋:rif→0。深度電壓負(fù)反饋:rof→0。深度電流負(fù)反饋:rof→∞。3.3.4抑制內(nèi)部噪聲和干擾利用負(fù)反饋抑制放大器內(nèi)部噪聲與減少非線性失真是一樣的。負(fù)反饋使輸出噪聲減小為原來(lái)的1/(1+AF)。如果輸入信號(hào)本身不攜帶噪聲和干擾,且其幅度可以增大,并使輸出信號(hào)分量保持不變,那么放大器的信噪比將提高1+AF倍。3.4正弦波振蕩器概述3.4.1振蕩電路概述前面介紹的放大電路通常都是在輸入端接上信號(hào)源的情況下才有信號(hào)輸出。如果在放大電路的輸入端不外接信號(hào)的情況下,在輸出端仍然有一定頻率和幅度的輸出信號(hào),這種現(xiàn)象就是放大電路的自激振蕩。在放大電路中,自激振蕩會(huì)使放大電路不能夠正常工作,但在振蕩電路中就不是這樣,振蕩電路正是利用自激振蕩來(lái)工作的。由此可見(jiàn),振蕩器和放大器的區(qū)別在于:振蕩器不加輸入信號(hào)就有輸出信號(hào),而放大器必須外加輸入信號(hào)才有輸出信號(hào)。振蕩電路本質(zhì)上也屬于反饋電路,在前面我們?cè)懻撨^(guò)反饋Af=A/(1－AF),若1－AF=0,則在沒(méi)有外加信號(hào)時(shí),電路也能自動(dòng)產(chǎn)生交變信號(hào),這就是我們常說(shuō)的自激現(xiàn)象。振蕩電路就是利用自激效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生振蕩信號(hào)的。反饋型正弦波自激振蕩器的原理框圖如圖3.4.1所示。由圖3.4.1可知,該電路由沒(méi)有外加信號(hào)的放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分構(gòu)成閉合環(huán)路。其中,為放大器的開(kāi)環(huán)增益,

為反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)。圖3.4.1反饋型正弦波自激振蕩器的原理框圖振蕩器能夠輸出某一指定頻率的正弦波,因此閉合環(huán)路中包含選頻網(wǎng)絡(luò)。若選頻網(wǎng)絡(luò)由RC元件構(gòu)成,則該振蕩器稱為RC振蕩器,一般用來(lái)產(chǎn)生1赫茲至幾兆赫茲范圍內(nèi)的低頻信號(hào);若選頻網(wǎng)絡(luò)由LC元件組成,則該振蕩器稱為L(zhǎng)C振蕩器,一般用來(lái)產(chǎn)生幾百千赫茲以上的高頻信號(hào)。若在LC振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)中加入晶振元件,則稱該電路為石英晶體振蕩器,其目的是提高輸出信號(hào)的頻率穩(wěn)定度。圖3.4.2給出了變壓器耦合反饋型LC振蕩電路,該電路與圖3.4.1相對(duì)應(yīng)也可分為放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分。圖中,晶體管構(gòu)成放大電路,CB為隔直流電容,由電感L和C構(gòu)成的單諧振回路是集電極負(fù)載,同時(shí)也起選頻的作用。反饋網(wǎng)絡(luò)由L和L2組成的變壓器構(gòu)成。電感的作用是把輸出信號(hào)耦合下來(lái)加到輸出負(fù)載上。圖3.4.2變壓器耦合反饋型LC振蕩電路該電路的反饋電壓Uf取自變壓次級(jí)L2的兩端,反饋信號(hào)通過(guò)由線圈L和L2組成的變壓器從集電極反饋到基極。根據(jù)圖3.4.2中標(biāo)注的同名端,利用瞬時(shí)極性法可知:輸入信號(hào)和反饋信號(hào)同時(shí)接在三極管的基極,且瞬時(shí)極性相同,所以為正反饋。下面我們來(lái)談?wù)勗撾娐返墓ぷ鬟^(guò)程。當(dāng)振蕩電路接通電源時(shí),電路中不可避免地存在一種擾動(dòng)。這種擾動(dòng)是不規(guī)則的,它包含著很寬的頻率成分。其中,絕大部分信號(hào)頻率與選頻網(wǎng)絡(luò)LC頻率不同,僅有某一種信號(hào)頻率與選頻網(wǎng)絡(luò)LC頻率相同。與選頻網(wǎng)絡(luò)LC頻率不同的信號(hào),也就是不符合振蕩條件的頻率分量,它迅速衰減直至消失,只有符合振蕩條件的頻率成分才能通過(guò)LC選頻網(wǎng)絡(luò),通過(guò)放大、選頻和反饋的多次循環(huán),振蕩電壓就逐漸增長(zhǎng)起來(lái)了。如圖3.4.3中“起振”部分所示,電路產(chǎn)生了增幅振蕩。這就是振蕩電路的起振概念。圖3.4.3振蕩的建立這里要強(qiáng)調(diào)說(shuō)明的是,我們所討論的振蕩電路不需要外加輸入信號(hào),便能自行產(chǎn)生輸出信號(hào),但實(shí)質(zhì)上該電路還是有“輸入信號(hào)”的,該“輸入信號(hào)”就是接通電源產(chǎn)生的多頻率擾動(dòng)信號(hào)中的某一個(gè),而這個(gè)信號(hào)的頻率必須與振蕩頻率一致。起振以后,輸出信號(hào)的幅度在正反饋?zhàn)饔孟略絹?lái)越大,但它的振幅不會(huì)無(wú)限制地增長(zhǎng)下去。為什么呢？這是因?yàn)樵撾娐窌?huì)由RE和CE產(chǎn)生自生反偏壓。自生反偏壓形成后,就會(huì)進(jìn)入晶體管的非線性區(qū),即進(jìn)入了飽和區(qū)和截止區(qū),iC的波形就會(huì)出現(xiàn)非線性失真,這樣晶體管的導(dǎo)通角將會(huì)減小,從而導(dǎo)致增益降低,直至達(dá)到平衡,于是振幅便穩(wěn)定于某一個(gè)恒定值了,如圖3.4.3中“平衡”部分所示。從變壓器耦合反饋型LC振蕩電路的分析可知,自激振蕩存在著起振、平衡過(guò)程,所以下面我們從理論上來(lái)討論自激振蕩的起振條件和平衡條件。同時(shí),振蕩器在工作時(shí),會(huì)受到外界干擾偏離平衡狀態(tài),那么如何恢復(fù)平衡呢？所以,我們還應(yīng)考慮平衡的穩(wěn)定條件。3.4.2振蕩的起振條件與平衡條件我們繼續(xù)借助圖3.4.1來(lái)分析反饋型正弦波自激振蕩器的起振條件和平衡條件。圖3.4.1中,為放大器的開(kāi)環(huán)增益,即(3.4.1)或(3.4.2)為反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù),即(3.4.3)或(3.4.4)

1.起振條件

在電源剛一接通的瞬間,振蕩器開(kāi)始振蕩。起振條件就是相位上產(chǎn)生自激振蕩幅度和相位必須滿足的條件,包括振幅起振條件和相位起振條件,即要求反饋電壓與輸入電壓同相,在幅度上>。所以,振幅起振條件為AF＞1

(3.4.5)

相位起振條件為φAF=φA+φF=2nπ(n=0,1,2,3,…)

(3.4.6)

2.平衡條件

當(dāng)反饋信號(hào)等于放大器的輸入信號(hào)時(shí),振蕩電路輸出一個(gè)持續(xù)等幅正弦波。因此,＝稱為振蕩的平衡條件。由于=

/

,因此平衡條件就是=1,即振幅平衡條件:AF=1

(3.4.7)

相位平衡條件:φAF=2nπ(n=0,1,2,3,…)

(3.4.8)綜上所述,為了使振蕩器能夠自行起振,在開(kāi)始振蕩的時(shí)候,必須使AF＞1,起振后,振蕩幅度迅速增大,使晶體管工作在非線性區(qū)域,致使放大倍數(shù)A下降,直到AF=1,振蕩幅度不再增大,達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。3.5

LC正弦波振蕩器凡采用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋式振蕩器稱為L(zhǎng)C正弦波振蕩器。LC振蕩電路形式很多,按反饋網(wǎng)絡(luò)的形式劃分,有變壓器耦合反饋型、電感分壓反饋型和電容分壓反饋型。變壓器耦合反饋型振蕩電路的工作原理已在3.4節(jié)討論過(guò),在變壓器耦合反饋型振蕩電路中,利用一個(gè)可變電容器就可以方便地在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)振蕩頻率。這類振蕩器工作頻率不太高,只能應(yīng)用在中、短波波段,并且要考慮同名端或正反饋極性的問(wèn)題。下面我們來(lái)討論另外兩種電路。3.5.1電感分壓反饋型正弦波振蕩電路電感分壓反饋型正弦波振蕩電路又稱哈特萊(Hartley)電路,如圖3.5.1(a)所示,其交流簡(jiǎn)化電路如圖3.5.1(b)所示。圖3.5.1(b)中,由晶體三極管V和L1、L2、C構(gòu)成的諧振回路組成一個(gè)具有正反饋的諧振放大器。這里諧振回路兼具放大器的負(fù)載、選頻網(wǎng)絡(luò)、反饋網(wǎng)絡(luò)三個(gè)功能。輸出電壓為電容C和電感L2上電壓的向量和,反饋電壓取自電感L2。從圖3.5.1(b)中我們可以看出,回路電感的三個(gè)端子正好與器件的三個(gè)電極相連接,因此又把這種電路稱為電感三點(diǎn)式振蕩電路。其振蕩頻率為(3.5.1)若工作頻率為f0,則L1、L2、C呈并聯(lián)諧振狀態(tài),諧振阻抗RΣ為純電阻。輸出電壓與輸入電壓為倒相關(guān)系。相對(duì)于f0,C與L2串接的支路呈容抗特性,比超前90°,電流流經(jīng)L2,產(chǎn)生端電壓,比超前90°。將、、及用矢量(向量)圖表示,則由圖3.5.1(c)可見(jiàn)與同相,實(shí)現(xiàn)正反饋。若＞,則為增幅振蕩;若=

,則為等幅振蕩;若＜,則為衰減振蕩,最終會(huì)停振。圖3.5.1電感反饋型三點(diǎn)式振蕩器電感反饋型振蕩電路的特點(diǎn)是容易起振,改變抽頭的位置可以獲得較好的正弦波振蕩,且輸出幅度較大,其振蕩頻率的穩(wěn)定性較差。一般電感反饋型振蕩電路用于收音機(jī)的本機(jī)振蕩、高頻加熱器等。3.5.2電容分壓反饋型正弦波振蕩電路電容分壓反饋型正弦波振蕩電路也稱“考比茲”(Copitts)電路,如圖3.5.2(a)所示,圖3.5.2(b)是其交流簡(jiǎn)化電路?？梢钥闯?它的基本結(jié)構(gòu)與電感反饋型振蕩器一樣,只是將LC并聯(lián)諧振回路中的電感與電容互換。從圖3.5.2(b)中可以看出,兩個(gè)電容的三點(diǎn)與三極管的三個(gè)電極直接相連,因此也稱為電容三點(diǎn)式振蕩電路。該電路的、、及的相位關(guān)系可由矢量圖表示,如圖3.5.2(c)所示。從圖3.5.2(c)中也可以看出,

與同相,可實(shí)現(xiàn)正反饋。當(dāng)然,我們也可用瞬時(shí)極性法來(lái)分析這種電路是否滿足自激振蕩的相位平衡條件。設(shè)輸入信號(hào)在基極的瞬時(shí)極性為正,在共射極放大器中,集電極輸出信號(hào)在同一瞬間的瞬時(shí)極性為負(fù)。此信號(hào)經(jīng)過(guò)C1、C2和L構(gòu)成振蕩回路。C1上端的瞬時(shí)極性也為負(fù)。電容C1和C2可以看成是兩個(gè)電容的串聯(lián)形式,在C2下端的瞬時(shí)極性應(yīng)為正。因此,回送給基極的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的瞬時(shí)極性相同,故此電路為正反饋環(huán)路,滿足相位平衡條件。如果這個(gè)電路同時(shí)還滿足AF＞1,那么該電路也是可以起振的。圖3.5.2電容反饋型三點(diǎn)式振蕩器電容三點(diǎn)式振蕩電路的振蕩頻率為(3.5.2)電容反饋式振蕩電路的特點(diǎn)是:由于反饋電壓取自于電容,對(duì)高次諧波分量的阻抗小,因此振蕩波形好,較電感反饋式電路的頻率穩(wěn)定性高,但是頻率調(diào)節(jié)不便且調(diào)節(jié)范圍小,一般用于高頻振蕩器中。3.5.3三點(diǎn)式振蕩電路的改進(jìn)

1.克拉潑(Clapp)電路如圖3.5.3所示,克拉潑電路是在電容三點(diǎn)式振蕩電路的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的。在原先的三點(diǎn)式振蕩電路中,其振蕩頻率不僅取決于LC回路的參數(shù),還與晶體管結(jié)電容等內(nèi)部參數(shù)有關(guān),而晶體管的參數(shù)又隨環(huán)境溫度、電源電壓的變化而變化,如何減小其對(duì)頻率的影響呢？我們?cè)贚支路中串接一個(gè)可變小電容C3,因?yàn)镃1>>C3,C2>>C3,所以(3.5.3)式中，(3.5.4)所以，(3.5.5)可見(jiàn),C1和C2對(duì)振蕩頻率的影響很小,而晶體管結(jié)電容Cce及Cbe又遠(yuǎn)小于C1和C2,所以它們隨溫度的變化對(duì)振蕩頻率的影響是微弱的,f0只取決于C3,從而保證了振蕩頻率的穩(wěn)定?？死瓭婋娐肪褪强緾3這個(gè)可變電容來(lái)改變其振蕩頻率的,但該電路的一個(gè)缺點(diǎn)就是波段窄,因此我們引進(jìn)了西勒電路。圖3.5.3克拉潑電路(串聯(lián)改進(jìn)型——C3串接于諧振回路)

2.西勒(Seiler)電路如圖3.5.4所示,西勒電路也是改進(jìn)型電容三點(diǎn)式電路。圖3.5.4西勒電路(并聯(lián)改進(jìn)型——C3并接于諧振回路)我們?cè)诳死瓭婋娐返腖兩端并聯(lián)一個(gè)可變電容C3。C3和C4都是小電容,且C1>>C3、

C4,C2>>C3、C4,則(3.5.6)式中,CΣ是C3與另外三個(gè)串聯(lián)的電容并聯(lián)構(gòu)成的,即(3.5.7)所以(3.5.8)西勒電路中,由于C3與L并聯(lián),因此C3的大小不影響回路的接入系數(shù),電路的放大倍數(shù)基本上不隨C3的調(diào)節(jié)而變化,所以在振蕩頻率改變時(shí),振蕩幅度能保持穩(wěn)定。

3.三點(diǎn)式振蕩電路的相位平衡條件為了便于識(shí)別各種變形的三點(diǎn)式振蕩電路,不妨對(duì)圖3.5.1及圖3.5.2所示的兩種三點(diǎn)式振蕩電路的交流簡(jiǎn)化電路作進(jìn)一步分析。這兩種電路中,器件的每?jī)蓚€(gè)電極,各接一個(gè)電抗元件,如果把它概括為如圖3.5.3所示的形式,則各電極之間的電抗用符號(hào)Xbc、Xbe、Xce表示。將圖3.5.1(b)和圖3.5.2(b)對(duì)照,不難發(fā)現(xiàn),這兩種電路有共同的特點(diǎn),即

(1)Xce與Xbe符號(hào)相同,即電抗性質(zhì)相同。

(2)Xbc與Xce、Xbe符號(hào)相反,即電抗性質(zhì)不同。在許多變形的三點(diǎn)式LC振蕩電路中,Xbc、Xbe和Xce往往不是由單一的電抗元件構(gòu)成的。觀察三極管各電極間的等效電抗符號(hào)是否符合圖3.5.5所示的關(guān)系,便可相應(yīng)地判斷出電路是否滿足起振所需的相位條件。圖3.5.5三點(diǎn)式振蕩器的一般形式3.5.4石英晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度是振蕩器非常重要的性能指標(biāo)之一。為了提高頻率穩(wěn)定度,雖然針對(duì)前面所討論的LC反饋型振蕩器,我們引進(jìn)了一些改進(jìn)型的電路,但LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度依然很差,這些電路的頻率穩(wěn)定度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到10－5數(shù)量級(jí),因此在要求高頻率穩(wěn)定度的場(chǎng)合,我們采用了石英晶體振蕩器。頻率穩(wěn)定度的定義是:在規(guī)定時(shí)間內(nèi),在規(guī)定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對(duì)變化量。設(shè)振蕩器的標(biāo)稱頻率為f0,實(shí)際頻率為f,則絕對(duì)誤差Δf為Δf=f－f0(3.5.9)頻率穩(wěn)定度表示為(3.5.9)對(duì)振蕩器頻率穩(wěn)定度的要求視振蕩器的用途不同而不同。例如,用于中波廣播電臺(tái)發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度為10－5數(shù)量級(jí),電視發(fā)射機(jī)為10－7數(shù)量級(jí),普通信號(hào)發(fā)生器約為10－3~10－5

數(shù)量級(jí),作為頻率標(biāo)準(zhǔn)的振蕩器則要求達(dá)到10－8~10－9數(shù)量級(jí)。

1.石英晶體的符號(hào)及等效電路在石英晶體上,按一定的方位角切割下的薄片(正方形、長(zhǎng)方形或圓形)稱為石英晶片。在晶片的兩個(gè)對(duì)應(yīng)表面上,噴涂一對(duì)金屬極板,再進(jìn)行封裝就成了石英諧振器。石英晶體的符號(hào)如圖3.5.6(a)所示。石英晶體的等效電路如圖3.5.6(b)所示。圖中,C0為晶體的支架電容,一般為幾皮法至幾十皮法;L為晶體的等效電感,通常為10－3~102H;C為晶體的等效電容,一般為10－2~10－1pF,可見(jiàn)C0>>C;r為晶體的等效電阻,代表晶片在振動(dòng)時(shí),因摩擦造成的損耗,通常為幾十歐姆。由于晶片的等效電感很大,而C與r都很小,因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q很高,可達(dá)104~106。圖3.5.6石英晶體的符號(hào)及等效電路石英晶體具有兩個(gè)諧振頻率。一個(gè)是串聯(lián)諧振頻率,由rLC串聯(lián)支路確定,用fq表示,即(3.5.11)另一個(gè)為并聯(lián)諧振頻率,它由整個(gè)并聯(lián)諧振電路確定,用fp表示,即(3.5.12)因?yàn)镃0>>C,所以fq與fp十分接近,但fp又稍高于fq,即fp>fq。

2.晶體的電抗特性石英晶體的電抗特性如圖3.5.7所示。當(dāng)f<fq時(shí),晶體呈現(xiàn)容性,此時(shí)可將石英晶體視為電容元件。當(dāng)fq＜f＜fp時(shí),晶體呈現(xiàn)感性,此時(shí)可將石英晶體視為電感元件。當(dāng)f＞fp時(shí),晶體呈現(xiàn)容性,此時(shí)可將石英晶體視為電容元件。當(dāng)f=fq時(shí),電路產(chǎn)生串聯(lián)諧振,晶體呈電阻性,此時(shí)可將石英晶體視為電阻元件。圖3.5.7石英晶體的電抗特性石英晶體振蕩電路的形式只有兩種,即并聯(lián)型晶體振蕩電路和串聯(lián)型晶體振蕩電路。前者石英晶體工作在其串聯(lián)諧振頻率fq和并聯(lián)諧振fp之間,晶體等效為一個(gè)電感元件作用在振蕩回路中;后者則工作于串聯(lián)諧振頻率fq處,晶體等效為一個(gè)電阻元件利用阻抗最小的特性作用在反饋回路中。請(qǐng)注意,石英晶體在振蕩器中一般不能當(dāng)電容元件使用。

3.并聯(lián)型晶體振蕩電路

并聯(lián)型晶體振蕩電路又稱皮爾斯(Pierce)電路,它的工作原理與三點(diǎn)振蕩器相同,只是將其中一個(gè)電感元件換成石英晶體,如圖3.5.8所示。圖中CB>>C1、C2,起隔直流、通交流的作用。當(dāng)石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率fq和并聯(lián)諧振頻率fp之間,即fq＜f＜fp時(shí),晶體呈感性。這樣再外接兩個(gè)電容就可以構(gòu)成一個(gè)電容三點(diǎn)式振蕩電路。其振蕩頻率為(3.5.13)式中，L為晶體的等效電感。圖3.5.8并聯(lián)型晶體振蕩電路可見(jiàn),振蕩頻率除由晶體等效電感決定外,還與外部電容有關(guān),但當(dāng)外部電容變化時(shí),對(duì)振蕩頻率的影響卻很小,這是因?yàn)檎袷幓芈肥怯删w和C1、C2組成的,要滿足相位平衡條件,晶體在回路中一定要呈現(xiàn)感性,因此振蕩頻率就被限制在fq~fp之間。當(dāng)石英晶體呈現(xiàn)感性時(shí),由電抗特性曲線可以看出,其等效電感隨頻率變化極大,這可使它具有自穩(wěn)頻作用。例如,由于某種原因使外部電容減小,而使f0略有增大時(shí),XL(或等效電感L)將迅速增大,以補(bǔ)償電容的減小,反之亦然,從而維持了振蕩頻率的穩(wěn)定,因此,這種電路的頻率穩(wěn)定度高。

4.串聯(lián)型晶體振蕩電路串聯(lián)型晶體振蕩器是將石英晶振用于正反饋支路中,如圖3.5.9所示。圖3.5.9串聯(lián)型晶振電路當(dāng)石英晶體串聯(lián)在反饋回路中,只有振蕩頻率等于晶體的串聯(lián)諧振頻率fq時(shí),石英晶體的阻抗最小