R1
Rc
Ec C3 C1
Re
C2
V
R2
C4
L
Cb
振荡器的振荡频率为
V C1
C3
1 1 ω1 ≈ ω0 = ≈ LC L(C3 + C4 )
C4
C2
L
西勒振荡器电路
第三节 振荡器的频率稳定度
频率稳定度的意义和表征 振荡器的频率稳定度是指由于外界条件的变化， 振荡器的频率稳定度是指由于外界条件的变化， 引起振荡器的实际工作频率偏离标称频率的程度， 引起振荡器的实际工作频率偏离标称频率的程度，是 振荡器的一个很重要的指标。 振荡器的一个很重要的指标。 频率稳定度分为绝对偏差和相对偏差。 频率稳定度分为绝对偏差和相对偏差。设 f 1 为实 绝对偏差 际工作频率， 为标称频率， 际工作频率 f o 为标称频率，则绝对偏差为∆f = f1 − f o 相对偏差为 ∆f = f1 − f o
放大特性
A
Uo
K A
反馈特性
0
Ub
0
1 P
Ub
振幅条件的图解表示
稳定条件
振荡器的稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件。 振荡器的稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件。 振幅稳定条件 振幅稳定条件为： 振幅稳定条件为： ∂T
∂U i U
∂K ∂K 又可写为 ∂U i <0
U i =U iA
i =U iA
检查如图所示的振荡器线路， 例4.1 检查如图所示的振荡器线路，有那些错 并加以改正。 误？并加以改正。
振荡电路如图所示， 例4.2 振荡电路如图所示，已知 =100μH，要求： C1=100pF,C2=300pF,L1=100μH，要求： （1）画出交流等效电路，说明振荡器类型（2） 画出交流等效电路，说明振荡器类型（ 估算振荡频率和反馈系数； 估算振荡频率和反馈系数； （3）求维持振荡所必需的最小电压增益。 求维持振荡所必需的最小电压增益。
<0
ϕL
ϕ L ′ − (ϕ f + ϕ F ′ )
π
ω1 ω 2
ω0
相位稳定条件为
∂ϕ L ∂ω <0
ω =ω1
− (ϕ f + ϕ F ′ )
ω
−π
振荡器稳定工作时回路的相频特性
LC振荡器 第二节 LC振荡器
振荡器的组成原则
三端式振荡器组成原则 （1）X1和X2电抗性质相同； X1和X2电抗性质相同； 电抗性质相同 （2）X3与X1,X2电抗性质相反。 X3与X1,X2电抗性质相反。 电抗性质相反 简记为“射同余异” 简记为“射同余异”
gL =
2 k F gie
+ g oe + g ′ L
c
L
由振荡器的振幅起振条件 + ɺ gmUb Y f RL F ′ > 1 ɺ Ub gie 可以得到
g m ≥ ( g oe 1 + g′ ) + g ie k F L kF
−
goe g′ L
e
ɺ I
C1
C2 gie
+ ɺ U′
b
−
(a)实际电路；(b)交流等效电路； (a)实际电路 (b)交流等效电路 实际电路； 交流等效电路； (c)高频等效电路 (c)高频等效电路
Xe Lq3 C0 Z(jω) Cq rq 0
ωs
ωp ω
某一频率等效电路
电抗特性
由于r 很小，当忽略它的影响时， 由于rq很小，当忽略它的影响时，等效电路两端的电抗 2 1 1 ωs j (ω Lq − )× 1− 2 jω C0 ω Cq 1 ω jX e = = 2 1 1 ωp jω C0 j (ω Lq − − ) 1− 2 ω Cq jω C0 ω
U o (s) K (s) = U i (s)
反馈网络
F(s)
U i ( s ) = U s ( s) + U i′ ( s )
K ( s) K ( s) K u (s) = = 1 − K ( s) F ( s) 1 − T ( s)
U i′ 其中 T ( s) = K ( s) F ( s ) = 称为反馈系统的环路增益 反馈系统的环路增益。 称为反馈系统的环路增益 U i (s)
皮尔斯(Pierce)振荡器引入一等效接入系数 皮尔斯(Pierce)振荡器引入一等效接入系数 (Pierce)
p′ = Cq C L + C0 + C q ≈ Cq C L + C0
得到谐振频率为： f1 = f q (1 + p ′ / 2) 得到谐振频率为：
Ec
ɺ g mU b
C
E
B − ɺ′ Ub +
克拉泼振荡器
在克拉泼振荡器中， 在克拉泼振荡器中，晶体管以部 分接入的形式与回路联接， 分接入的形式与回路联接，减弱 了晶体管与回路之间的耦合。 了晶体管与回路之间的耦合。接 入系数p 入系数p为: p = C ≈ C 3 假设电感两端的电阻为 R0 ，则 由图可知等效到晶体管CE CE两端的 由图可知等效到晶体管CE两端的 负载电阻 R L 为: RL = p 2 R0 ≈ ( C3 ) 2 R0
C1
C1 C1
Ec
R1
Rc
V
R2
C1
C2
C3
Cb
Re
L
C3
振荡器的振荡频率为: 振荡器的振荡频率为:
ω1 ≈ ω 0 =
1 ≈ LC 1 LC3
V
C1
L
C2
Ro
C1 反馈系数的大小为: 反馈系数的大小为: k F = C2
克拉泼振荡器电路
西勒振荡器
由图可知， 由图可知，回路的总电容为
1 C= + C 4 ≈ C3 + C 4 1 1 1 + + C1 C 2 C3
第四节 石英晶体振荡器
一、石英谐振器的物理特性和电特性 1.石英谐振器的物理特性 1.石英谐振器的物理特性
Z Y X X
X′
X Y X (b) Y
Y
Z′
(a)

石英片 电极
管座
石英谐振器的结构
①
具有正反压电效应 具有正反压电效应
正压电效应：指在晶体片两个侧面上施加压力时， 正压电效应：指在晶体片两个侧面上施加压力时， 晶体片就会产生机械变形，与此同时， 晶体片就会产生机械变形，与此同时，在它的表面上 还会产生异性电荷，异性电荷量Q 还会产生异性电荷，异性电荷量Q的多少正比于机械变 形x，即Q=K1x 反压电效应：指在晶体片两个表面上施加电压E 反压电效应：指在晶体片两个表面上施加电压E， 晶体会产生机械变形，如延伸。当电压的极性相反时， 晶体会产生机械变形，如延伸。当电压的极性相反时， 晶体就会收缩。机械变形量x正比于电压E 晶体就会收缩。机械变形量x正比于电压E，即x=K2E ② 具有非常稳定的物理特性和化学特性 具有各向异性（不同切割方式其性能也不同） ③ 具有各向异性（不同切割方式其性能也不同） 具有多模性（不仅有基音，还有泛音） ④ 具有多模性（不仅有基音，还有泛音）
式中
ωs =
ωp =
1 LqCq
------串联谐振角频率 ------串联谐振角频率
1 ------并联谐振角频率 ------并联谐振角频率 CqC0 Lq Cq + C0
=
Cq 1 1+ C0 Lq Cq Cq C0
= ωq 1 +
第四节 石英晶体振荡器
1.并联型晶体振荡器 1.并联型晶体振荡器
ω0 ω0 ∆ω1 ≈ ∆ω0 + ∆( ϕ f + ϕ F ′ ) − tan( ϕ f + ϕ F ′ )∆QL 2 2 2QL cos ( ϕ f + ϕ F ′ ) 2QL
反映了振荡器的不稳定因素，可用图表示。 反映了振荡器的不稳定因素，可用图表示。 频率的影响。 1)回路谐振频率 1)回路谐振频率 ω0 的影响 2)ϕ f + ϕ F ′ QL 对频率的影响。 设回路电感和电容的总变化量分别为 ∆L ∆C ，则由
fo fo
按照时间间隔长短不同，常将频率稳定度分为以下几种： 按照时间间隔长短不同，常将频率稳定度分为以下几种： ☉长期稳定度 ☉短期稳定度 ☉瞬时稳定度
振荡器的稳频原理
ϕT = ϕ f +ϕL +ϕF′ = 2nπ
ϕL = −(ϕf +ϕF′ )
ω0 ω1 = ω0 + tan( ϕ f + ϕ F ′ ) 2QL
C3
Cq
C1
C0
C2
V
C1 C2
C3
C3
Lq
Cc
rq
密勒(Miler)振荡器 振荡器 密勒
电感反馈振荡器
电感反馈振荡器的振荡频 率可以用回路的谐振频率 近似表示， 近似表示，即
ω1 ≈ ω 0 =
1 LC
R1
Ec
V
R2
Re
Ce
C
L1
L2
L1
L2
C
式中的L为回路的总电感， 式中的L为回路的总电感，
L = L1 + L2 + 2M
反馈系数的大小为
L2 + M k F = F ( jω) ≈ L1 + M
+
ɺ Ub gie
ɺ gmUb
c
ɺ ′ L I L2 goe gL 1
ɺ Uc
C
由起振条件分析同样可得 起振时的 g m ，应满足 1 g m ≥ ( g oe + g ′ ) + g ie k F L kF
−
gie
+ ɺ′ Ub
e