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1、第八讲振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器8.1振荡器稳定性8.2晶体振荡器8.3RC振荡器振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器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,它是振荡器的一个很重要的指标。8.1振荡器稳定性8.1.1频率稳定度的意义和表征振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器1、提高振荡回路的标准性振荡回路的标准性是指回路元件和电容的标准性。温度是影响稳定性的主要因素:温度的改变,导致电感线圈和电容器极板的几何尺寸发生变化,电容器介质材料的介电系数及磁性材料的磁导率也将变化,从而使电
2、感、电容值改变。8.1.2提高频率稳定度的措施振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器2.减少晶体管对回路的影响极间电容将影响频率稳定度,在设计电路时应尽可能减少晶体管和回路之间的耦合。另外,应选择fT较高的晶体管,fT越高,高频性能越好,可以保证在工作频率范围内均有较高的跨导,电路易于起振，而且fT越高,晶体管内部相移越小。振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器3.提高回路的品质因数要使相位稳定,回路的相频特性应具有负的斜率,斜率越大,相位越稳定。根据LC回路的特性,回路的Q值越大,回路的相频特性斜率就越大,即回路的Q值越大,相位越稳定。从
3、相位与频率的关系可得,此时的频率也越稳定。振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器4.减少电源、负载等的影响电源电压的波动，会使晶体管的工作点、电流发生变化，从而改变晶体管的参数，降低频率稳定度。为了减小其影响，振荡器电源应采取必要的稳压措施。负载电阻并联在回路的两端，这会降低回路的品质因数，从而使振荡器的频率稳定度下降。振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器8.2晶体振荡器１石英晶体谐振器石英是矿物质硅石的一种,化学成分是ＳiＯ2,形状是呈角锥形的六棱结晶体。石英晶体具有压电效应。当交流电压加在晶体两端，晶体先随电压变化产生应变，然后机
4、械振动又使晶体表面产生交变电荷。8.2.1石英晶体及其特性振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器当晶体几何尺寸和结构一定时，它本身有一个固有的机械振动频率。当外加交流电压的频率等于晶体的固有频率时，晶体片的机械振动最大，晶体表面电荷量最多，外电路中的交流电流最强，于是产生了谐振。因此，将石英晶体按一定方位切割成片，两边敷以电极，焊上引线，再用金属或玻璃外壳封装即构成石英晶体谐振器（简称石英晶振）。振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器２.石英晶振的阻抗频率特性振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器参数安装电容C0约１pF～10pF动态电
5、感Lq约10-3H～102H动态电容Cq约10-4pF～10-1pF动态电阻rq约几十欧到几百欧１）石英晶振的Ｑ值非常高。Ｑ的数值可达几万到几百万。2）由于石英晶振的接入系数n=Cq／(C0+Cq)很小,所以外接元器件参数对石英晶振的影响很小。石英晶振的频率稳定度非常高振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器石英晶振可以等效为一个串联谐振回路和一个并联谐振回路。串联谐振频率并联谐振频率振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器2、石英晶体振荡器X=0晶体等效为短路元件fs6、N的值位于ｆs与ｆp之间,这是指石英晶振两端并接某一规定负载电容ＣL时石英晶振的振荡频率。负载电容CL的值载于生产厂家的产品说明书中,通常为30pF(高频晶体),或100pF(低频晶体),或标示为∞(指无需外接负载电容,常用于串联型晶体振荡器)。振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器将石英晶振作为高Ｑ值谐振回路元件接入正反馈电路中,就组成了晶体振荡器。晶体振荡器可分成两类：1、将其作为等效电感元件用在三点式电路中,工作在感性区,称为并联型晶体振荡器；2、将其作为一个短路元件串接于正反馈支路上,工作在它的串联谐振频率上,称为串联型晶体振荡
7、器。8.2.2晶体振荡器电路振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器１皮尔斯（Ｐｉｅｒｃｅ）振荡电路振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器2泛音晶体振荡电路ＬＣ1回路调谐在三次和五次泛音频率之间五次泛音晶振基频和三次泛音：五次泛音：七次及以上泛音：ＬＣ1回路呈感性，不振ＬＣ1回路呈容性，振ＬＣ1回路等效电容小，则反馈系数小环路增益小，不振振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器串联型晶体振荡器用于正反馈支路短路元件，振荡频率为ｆs振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器文氏电桥振荡器3、ＲＣ振荡器ω=ω0处的相移为零，F=1/3形成正反馈起振
8、时，A>3平衡时，A=3热敏电阻，具有负的温度系数振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器文氏电桥振荡器的反馈系数（即串并联选频电路的传输系数）为：其中振荡频率振荡器稳定性、晶体振荡器及RC振荡器高通特性低通特
