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1、例4.5图例4.５（ａ）是一个数字频率计晶振电路,试分析其工作情况。解:先画出V1管高频交流等效电路,如图例4.５（ｂ）所示,０.０１μF电容较大,作为高频旁路电路,V2管作射随器。由高频交流等效电路可以看到,V1管的c、e极之间有一个ＬＣ回路,其谐振频率为:所以在晶振工作频率５MHz处,此ＬＣ回路等效为一个电容。可见,这是一个皮尔斯振荡电路,晶振等效为电感,容量为３pF～１０pF的可变电容起微调作用,使振荡器工作在晶振的标称频率５MHz上。图例4.5２.密勒（Ｍｉｌｌｅｒ）振荡电路图4.4.4是场效应管密勒振荡
2、电路。石英晶体作为电感元件连接在栅极和源极之间,ＬＣ并联回路在振荡频率点等效为电感,作为另一电感元件连接在漏极和源极之间,极间电容Ｃgd作为构成电感三点式电路中的电容元件。由于Ｃgd又称为密勒电容,故此电路有密勒振荡电路之称。密勒振荡电路通常不采用晶体管,原因是正向偏置时高频晶体管发射结电阻太小,虽然晶振与发射结的耦合很弱,但也会在一定程度上降低回路的标准性和频率的稳定性,所以采用输入阻抗高的场效应管。图4.4.4密勒振荡电路３.泛音晶振电路从图4.4.1(c)中可以看到,在石英晶振的完整等效电路中,不仅包含了基频
3、串联谐振支路,还包括了其它奇次谐波的串联谐振支路,这就是前面所说的石英晶振的多谐性。但泛音晶体所工作的奇次谐波频率越高,可能获得的机械振荡和相应的电振荡越弱。在工作频率较高的晶体振荡器中,多采用泛音晶体振荡电路。泛音晶振电路与基频晶振电路有些不同。在泛音晶振电路中,为了保证振荡器能准确地振荡在所需要的奇次泛音上,不但必须有效地抑制掉基频和低次泛音上的寄生振荡,而且必须正确地调节电路的环路增益,使其在工作泛音频率上略大于1,满足起振条件,而在更高的泛音频率上都小于1,不满足起振条件。在实际应用时,可在三点式振荡电路中,用一
4、选频回路来代替某一支路上的电抗元件,使这一支路在基频和低次泛音上呈现的电抗性质不满足三点式振荡器的组成法则,不能起振；而在所需要的泛音频率上呈现的电抗性质恰好满足组成法则,达到起振。图4.4.5（ａ）给出了一种并联型泛音晶体振荡电路。假设泛音晶振为五次泛音,标称频率为５MHz,基频为１MHz,则ＬＣ1回路必须调谐在三次和五次泛音频率之间。这样,在５MHz频率上,ＬＣ1回路呈容性,振荡电路满足组成法则。对于基频和三次泛音频率来说,ＬＣ1回路呈感性,电路不符合组成法则,不能起振。图4.4.5并联型泛音晶体振荡电路及LC1回路
5、的电抗特性(a)并联型泛音晶体振荡电路；(b)LC1回路的电抗特性４．串联型晶体振荡器串联型晶体振荡器是将石英晶振用于正反馈支路中,利用其串联谐振时等效为短路元件,电路反馈作用最强,满足振幅起振条件,使振荡器在晶振串联谐振频率ｆs上起振。图4.4.6（ａ）给出了一种串联型单管晶体振荡器电路,（ｂ）是其高频等效电路。这种振荡器与三点式振荡器基本类似,只不过在正反馈支路上增加了一个晶振。Ｌ,Ｃ1,Ｃ2和Ｃ3组成并联谐振回路而且调谐在振荡频率上。图4.4.6串联型晶体振荡电路4.5.1变容二极管变容二极管是利用ＰＮ结的结
6、电容随反向电压变化这一特性制成的一种压控电抗元件。变容二极管的符号和结电容变化曲线如图4.5.1所示。变容二极管结电容可表示为:4.5压控振荡器(4.5.1)其中ｎ为变容指数,其值随半导体掺杂浓度和ＰＮ结的结构不同而变化,Ｃj（0）为外加电压u＝０时的结电容值,UB为ＰＮ结的内建电位差。变容二极管必须工作在反向偏压状态,所以工作时需加负的静态直流偏压－UQ。若交流控制电压uΩ为正弦信号,变容管上的电压为:u=-(UQ+uΩ)=-(UQ+UΩmcosΩt)图4.5.1变容二极管(a)符号；(b)结电容-电压曲线代入式(
7、4.5.1),则有:其中静态结构电容结电容调制度4.5.2变容二极管压控振荡器将变容二极管作为压控电容接入ＬＣ振荡器中,就组成了ＬＣ压控振荡器。一般可采用各种形式的三点式电路。需要注意的是,为了使变容二极管能正常工作,必须正确地给其提供静态负偏压和交流控制电压,而且要抑制高频振荡信号对直流偏压和低频控制电压的干扰,所以,在电路设计时要适当采用高频扼流圈、旁路电容、隔直流电容等。无论是分析振荡器还是压控振荡器都必须正确画出振荡器的直流通路和高频振荡回路。对于后者,还须画出变容二极管的直流偏置电路与低频控制回路。例4.6
8、说明了具体方法与步骤。例4.6画出图例4.6(a)所示中心频率为360MHz的变容二极管压控振荡器中晶体管的直流通路和高频振荡回路,变容二极管的直流偏置电路和低频控制回路。解:画晶体管直流通路,只需将所有电容开路、电感短路即可,变容二极管也应开路,因为它工作在反偏状态,如图(b)所示。画变容二极管直流偏置电路,需
