振荡器频率稳定度

1、关于振荡器频率稳定度现在学习的是第一页，共21页长期稳定度：时间间隔为长期稳定度：时间间隔为1天天12个月；个月；短期稳定度：时间间隔为短期稳定度：时间间隔为1天以内，用小天以内，用小 时、分、秒计算；时、分、秒计算；瞬间稳定度：指在秒或毫秒以内。瞬间稳定度：指在秒或毫秒以内。通常根据指定的时间间隔不同，频率稳定度可分为：通常根据指定的时间间隔不同，频率稳定度可分为： 通常所讲的频稳度一般指短期频稳度。若将规定时间划分为通常所讲的频稳度一般指短期频稳度。若将规定时间划分为n个等间隔，各间隔内实测的振荡频率分别为个等间隔，各间隔内实测的振荡频率分别为 1f、2f3f、4f、 、 nf，则当振荡频

2、率规定为，则当振荡频率规定为 0f(标称标称频率）时，短期频率稳定度的定义为频率）时，短期频率稳定度的定义为:现在学习的是第二页，共21页20001000()1limniniffffnff式中式中 00()iifff为第为第i个时间间隔内实测的绝对误差。个时间间隔内实测的绝对误差。 0011lim()ninifffn为绝对频差的平均值，称为绝对频率准确度。显然，为绝对频差的平均值，称为绝对频率准确度。显然， 0f越小，频率准确度就越高。越小，频率准确度就越高。 3.3.1现在学习的是第三页，共21页对频稳度的要求视用途不同而异。对频稳度的要求视用途不同而异。电视发射机电视发射机710数量级；数

3、量级；高精度信号发生器高精度信号发生器791010数量级；数量级；1110数量级以上。数量级以上。3.3.1做频率标准用做频率标准用普通信号发生器普通信号发生器451010数量级；数量级；例如：中波广播电台发射机例如：中波广播电台发射机510数量级；数量级；现在学习的是第四页，共21页已知相位平衡条件已知相位平衡条件 0mzkg设回路设回路Q值较高，振荡回路在值较高，振荡回路在 osc附近的相角附近的相角 可以表示为可以表示为z2()taneoscozoQ 因此相位平衡条件可以表示为因此相位平衡条件可以表示为 2()tan()meoscokgoQ即即 00tan()2mosckgeQ3.3.2

4、3.3.2 3.3.2 振荡器的稳频原理振荡器的稳频原理现在学习的是第五页，共21页因而有因而有 00()mmoscoscoscoscekgekgQQ（考虑到考虑到 eQ值较高，即值较高，即 1osco于是得到于是得到LC振荡器频率稳定度的一般表达式为振荡器频率稳定度的一般表达式为 00202tan()2()2cos ()mmmosckegekgekgQQQ 上式反映了影响振荡器频率稳定性的主要因素。上式反映了影响振荡器频率稳定性的主要因素。3.3.2现在学习的是第六页，共21页 根据相位平衡条件说明影响频率稳定度的因素。3.3.2（a）回路谐振频率 o的变化图3.3.1（1）回路谐振频率 0

5、的影响 设回路电感和电容的总变化量设回路电感和电容的总变化量分别为分别为 L、C则由则由 1oLC可得可得 1()2ooLCLC 由此可见，回路元件由此可见，回路元件L和和C的的稳定度将影响振荡器的频率稳定稳定度将影响振荡器的频率稳定度，见图度，见图3.3.1（a）。）。（相位稳定作用动画）现在学习的是第七页，共21页图3.3.1 （b）品质因数 eQ的变化（2）回路 Q的变化对频率的影响 频率稳定度也决定于频率稳定度也决定于 eQ的大小，见图的大小，见图3.3.1(b)。 由前面的分析已由前面的分析已知，相位（频率）稳知，相位（频率）稳定条件主要有负载选定条件主要有负载选频回路的相频特性决频

6、回路的相频特性决定，而选频回路的相定，而选频回路的相频特性可近似表示为频特性可近似表示为： ( )arctan2ozeoQ 现在学习的是第八页，共21页3.3.2由于由于 02oezQ 所以，决定振荡器相位（频率）所以，决定振荡器相位（频率）稳定条件的相频特性的斜率与回路的稳定条件的相频特性的斜率与回路的 Q值成正比，因此值成正比，因此可以得出结论，选频回路的可以得出结论，选频回路的 Q值越高，值越高， ( )z 随随 增加而增加而下降的斜率就越大，振荡器的频率稳定度也就越高。这是提下降的斜率就越大，振荡器的频率稳定度也就越高。这是提高振荡器频率稳定度的一项重要措施。高振荡器频率稳定度的一项重

7、要措施。 现在学习的是第九页，共21页（c） mg的变化 图3.3.1（3） ()mkg的变化对频率的影响 频率稳定度也决定于频率稳定度也决定于()mkg的大小，而的大小，而()mkg主要决主要决定于晶体管内部的状态，受晶定于晶体管内部的状态，受晶体管电流体管电流 ci、 bi变化的影响；变化的影响；另外，若另外，若 ()mkg的绝对值的绝对值越小，频率稳定度就越高，越小，频率稳定度就越高，通常振荡器工作频率越高，通常振荡器工作频率越高，由于晶体管的高频由于晶体管的高频mg效应，效应，的绝对值越大。的绝对值越大。 k主要是由基极输入电阻引起的，主要是由基极输入电阻引起的，加载越重，反馈系数加载

8、越重，反馈系数 输入电阻对回路的输入电阻对回路的fk越大，越大， k的值也越大。的值也越大。 现在学习的是第十页，共21页1、减小外界因素变化的影响、减小外界因素变化的影响 加恒温槽，稳压电源。加减振装置，减少负载的变化（加缓冲）。2、提高电路抗外界因素变化影响的能力。、提高电路抗外界因素变化影响的能力。A、提高回路的标准性。、提高回路的标准性。B、选取合理的电路形式。、选取合理的电路形式。 回路标准性：回路标准性：因外界因素变化，回路元件保持回路固因外界因素变化，回路元件保持回路固有频率不变的能力。也就是说，振荡回路的标准性是指回有频率不变的能力。也就是说，振荡回路的标准性是指回路电感和电容

9、的标准性。路电感和电容的标准性。3.3.33.3.3 3.3.3 提高频率稳定度的措施提高频率稳定度的措施现在学习的是第十一页，共21页4、提高回路的品质因数、提高回路的品质因数根据根据 LC回路的特性知，回路的回路的特性知，回路的 Q值越大，回路的相值越大，回路的相频特性斜率就越大，即相位越稳定。振荡频率也越稳定。频特性斜率就越大，即相位越稳定。振荡频率也越稳定。3.3.3 晶体管的极间电容将影响频率稳定度，在设计电路时晶体管的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。应尽可能减少晶体管和回路之间的耦合。 3、减少晶体管的影响、减少晶体管的影响现在学习的是第十

10、二页，共21页一、克拉泼（Clapp）电路 与电容三点式电路与电容三点式电路比较，克拉泼电路的比较，克拉泼电路的特点是在回路中增加特点是在回路中增加了一个与串联的小了一个与串联的小电容电容 3C。 电路条件是电路条件是: 3132,CCCC 3.3.4图3.3.2 克拉泼振荡电路（a）实用电路（b)高频等效电路 （改进型振荡器动画）3.3.4 3.3.4 改进型电容反馈振荡器改进型电容反馈振荡器现在学习的是第十三页，共21页若不考虑晶体管输入、输出电容的影响。因为若不考虑晶体管输入、输出电容的影响。因为 3C远远小于远远小于 1C或或 2C, 所以所以 1C、 2C、 3C三个电容串联三个电容

11、串联1233333122313121C C CCCCCCC CC CC CCC于是，振荡角频率于是，振荡角频率 311oscLCLC电路的振荡频率近似只与电路的振荡频率近似只与 3C、 有关。而几乎与有关。而几乎与 1C2C无关。无关。 后的等效电容后的等效电容 现在学习的是第十四页，共21页电路特点：电路特点： 晶体管结电容、对振荡频晶体管结电容、对振荡频率的影响。率的影响。 由图由图3.3.1（b）可以看到）可以看到, 与谐振回路的接入系数：与谐振回路的接入系数：23232322312123121323C CCCCCCnC CCCCCCCCCCCC串（ 串 ）3.3.4和基本电容三点式电路

12、中和基本电容三点式电路中 ceC与谐振回路的接入系数与谐振回路的接入系数 212()CnCC比较比较, 由于由于 312,CC C所以所以 nn现在学习的是第十五页，共21页由于由于 ceC的接入系数大大减小，所以它等效到回路两端的接入系数大大减小，所以它等效到回路两端的电容值也大大减小，对振荡频率的影响也大大减小。的电容值也大大减小，对振荡频率的影响也大大减小。同理，同理， beC对振荡频率的影响也极小。因此，克拉泼电路对振荡频率的影响也极小。因此，克拉泼电路的频率稳定度比电容三点式电路要好。的频率稳定度比电容三点式电路要好。在实际电路中，在实际电路中，通常根据所需的振荡频率决定通常根据所需

13、的振荡频率决定L、 3C的值，然后取的值，然后取 1C、 2C远大于远大于 3C即可。但是即可。但是 3C不能取得不能取得太小，否则将影响振荡器的起振。太小，否则将影响振荡器的起振。3.3.4现在学习的是第十六页，共21页 由图可以看到，晶体管、两端与回路、两端之间的由图可以看到，晶体管、两端与回路、两端之间的接入系数接入系数31121231231211()CnC CC CCCCC CC2211231211()LLLLRn RRRC CC CC所以所以, 、两端的等效电阻、两端的等效电阻0LLeRRR 折算到折算到c、b两端为两端为3.3.4现在学习的是第十七页，共21页当当 3C决定后，决定

14、后， 1C、 2C取值越大，则取值越大，则 LR越小于越小于 。 LR而而 LR就是共基电路的等效负载，就是共基电路的等效负载， LR越小，则共基电路的越小，则共基电路的电压增益越小，从而环路增益越小，越不易起振。对于考电压增益越小，从而环路增益越小，越不易起振。对于考毕兹电路而言，共基电路的等效负载就是毕兹电路而言，共基电路的等效负载就是 LR，所以，所以，可拉泼电路是以牺牲环路增益为代价换取回路标准性的提高。可拉泼电路是以牺牲环路增益为代价换取回路标准性的提高。3.3.4 克拉泼电路只适宜于作固定频率振荡器或波段覆盖系数克拉泼电路只适宜于作固定频率振荡器或波段覆盖系数较小的可变频率振荡器。

15、一般克拉泼电路的波段覆盖系数为较小的可变频率振荡器。一般克拉泼电路的波段覆盖系数为1.21.3。现在学习的是第十八页，共21页二、西勒（Selier）电路 西勒电路是西勒电路是在克拉泼电路基础在克拉泼电路基础上，在电感两端上，在电感两端并联了一个小电容并联了一个小电容 4C，且满足，且满足 1C、 2C远大于远大于 3C远大于远大于 。 4C回路等效电容回路等效电容 123434122313C C CCCCCC CC CC C振荡频率振荡频率341122()oscfLCL CC3.3.4图3.3.3 西勒振荡电路现在学习的是第十九页，共21页在西勒电路中，在西勒电路中， 4C由于与并联，所以由于与并联，所以 4C的大小不影响的大小不影响回路的接入系数，其共基电路等效负载回路的接入系数，其共基电路等效负载 LR