第三章-正弦波振荡器分析课件

第三章正弦波振荡器§3.1概述§3.2反馈振荡器的工作原理§3.3LC正弦波振荡器§3.4振荡器的频率稳定问题§3.5石英晶体振荡器§3.6RC正弦波振荡器§3.7特殊振荡现象

第三章正弦波振荡器§3.1概述§3.2反馈1§3.1概述振荡器在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定波形的交变振荡能量的装置振荡器分类按原理

反馈式振荡器负阻式振荡器按波形

正弦波振荡器非正弦波振荡器§3.1概述振荡器在没有外加信号作用下的一种自动将2RC振荡器LC振荡器石英晶体振荡器微波电子管微波半导体器件各频段的振荡器本章主要讨论正弦波振荡器的基本原理，并对典型振荡电路进行分析。RC振荡器LC振荡器石英晶体振荡器微波电子管各频段的振荡器3§3.2反馈振荡器的工作原理（注意同名端）§3.2反馈振荡器的工作原理（注意同名端）4主网络反馈网络＋Vo-＋Vi-＋Vf-＋-Vf反馈振荡器组成方块图主网络反馈网络＋＋＋＋-Vf反馈振5

闭合环路成为反馈振荡器的条件

组成主网络——放大器，选频网络反馈网络——无源器件起振条件平衡条件稳定条件闭合环路成为反馈振荡器的条件6一、平衡条件相位平衡条件振幅平衡条件T=KF=1（开环增益）(在谐振频率点，总相移360度；其他频率，回路失谐，总相移不是360度，不能振荡）设：放大器的放大倍数K，反馈电路的反馈系数F自激振荡条件：反馈必须是正反馈；反馈信号足够大一、平衡条件相位平衡条件(在谐振频率点，总相移360度；其他7二、振荡的建立和起振条件振荡器闭合电源后，各种电扰动振荡器起振的初始激励（如晶体管电流的突然增长、电路的热噪声等，频谱很宽）建立振荡

LC谐振回路的选频作用——谐振频率的电压分量被选出，幅度微小；存在正反馈，经反馈和放大的循环过程，建立了振荡起振条件KF>1(且正反馈）二、振荡的建立和起振条件振荡器闭合电源后，各种电扰动振荡8振荡的建立过程振荡的建立过程9Ube增大Ube较小起振条件：KF>1Ube的幅度增加，振荡电压增加，但不会无止境增加。因为振荡幅度增加，晶体管出现饱和、截止现象，ic不是正弦波，但由于谐振回路的选频性，选出它的基频分量，uce仍是正弦形状。uce的幅度基本不再增大，振荡建立过程结束，波形稳定下来。振荡器的波形Ube增大Ube较小起振条件：KF>1振荡器10三、稳定条件不稳定平衡稳定平衡三、稳定条件不稳定平衡稳定平衡11软激励放大倍数K，反馈系数F，1/F是一条水平线；ube较小时，K>1/F，随着ube的增长，K减小，A点：KF=1软激励放大倍数K，反馈系数F，1/F是一条水平线；12若晶体管的静态工作点取得太低，甚至为反偏，而且反馈系数F又选得较小时，会出现以下形式，有两个平衡点A、B（一般情况下，都使振荡电路工作于软激励状态，避免硬激励）uB若晶体管的静态工作点取得太低，甚至为反偏，而且反馈系数F又选13相位稳定条件振荡角频率就是相位的变化率（相位稳定条件＝频率稳定条件）相位增量对频率的影响：

反馈电压的相位超前了原有电压相位，

相位超前意味周期缩短。若振荡电压不断放大、反馈、再放大，循环下去，相位一次比一次超前，周期缩短，相当于每秒钟内循环的次数增加，也即振荡频率不断地提高。振荡器的频率不会因的出现而不断的升高或降低（谐振回路的相位稳定作用）相位稳定条件振荡角频率就是相位的变化率（相位稳定条件＝14第三章--正弦波振荡器分析课件15稳定条件曲线斜率为负振幅稳定条件

相位稳定条件稳定条件曲线斜率为负16起振条件平衡条件稳定条件闭合环路成为反馈振荡器的条件

起振条件闭合环路成为反馈振荡器的条件17推导：环路增益T随输入电压增加而下降由于自给偏压的作用，振荡器起振后，随着振荡幅度的增加，放大器工作状态由甲类进入乙类、丙类。集电极电流余弦脉冲电流的幅度（当时）平均电压放大倍数：推导：环路增益T随输入电压增加而下降由于自给18Ao为小信号线性放大倍数乙类：丙类：T=Akf随输入电压振幅增大而下降Ao为小信号线性放大倍数乙类：丙类：T=Akf随输入电19§3.3LC正弦波振荡器一、三点式振荡电路

定义LC回路引出的三个端点，分别同晶体管的三个电极相连的振荡器分类电容三点式电路电感三点式电路§3.3LC正弦波振荡器一、三点式振荡电路定义L20电容三点式L、C1、C2组成振荡回路，反馈信号从C2两端取得，送回到放大器输入端。扼流圈Lc——避免高频信号被旁路、为集电极构成直流通路（可用Rc代替，但引入损耗，有载Q值下降，Rc值不能过小）。利用电容C2将谐振回路的一部分电压反馈到基极上——电容反馈三点式振荡器电容三点式L、C1、C2组成振荡回路，反馈信号从C2两端取得21等效电路L振荡频率等于LC谐振频率时，Uce与Ube（矢量）反相，电流I滞后Uce90度。反馈电压Uf滞后电流I90度，故Uf与Ube同相，满足相位平衡条件。

满足起振条件？Uf+-等效电路L振荡频率等于LC谐振频率时，Uce与Ube（矢量22分析起振条件放大倍数K、反馈系数F，KF>1?Rs、Co为晶体管输出电阻、电容；Ri、Ci为晶体管输入电阻、电容；Ro为回路谐振电阻。分析起振条件放大倍数K、反馈系数F，KF>1?Rs、Co为晶23第三章--正弦波振荡器分析课件24反馈系数F等于Ueb与Uce之比，忽略电阻对电容的旁路作用，可得：把各元件折合到c-e端放大倍数为c-e间总电阻为电流放大倍数反馈系数F等于Ueb与Uce之比，忽略电阻对电容的旁路作用，25得F较小时，近似写为如果时，得F大，等效负载电阻减小，放大倍数下降，不易起振；F过大会使振荡波形的非线性失真严重。因此通常F选得较小（0.01－0.5）。得F较小时，近似写为如果时26电压分压比一般取IEQ=1~5mAfT>5foscRL>1kn适中一般能满足起振条件起振条件或gm为三极管跨导，gL’为负载等效到振荡回路的电导，gi为振荡器输入电导，n为反馈系数。电压分压比一般取IEQ=1~5mAfT>27振荡电路电感三点式振荡电路电感三点式28等效电路等效电路29电容三点式电感三点式三点式相位判据射同集(基)反电容三点式30两种三点式振荡电路比较

电容三点式振荡波形更接近正弦波

（反馈电压取自电容，而电容对高次谐波呈低阻抗，滤除谐波电流能力强）不便作可变频率振荡器

（用了两个电容）

电感三点式振荡波形不好

（反馈电压取自电感，而电感对高次谐波呈高阻抗，不易滤去高次谐波）可以作可变频率振荡器

（只用一只电容调频率）两种三点式振荡电路比较电容三点式31考虑输入、输出电容Ci、Co（或结电容Cbe、Cce）CiCo考虑输入、输出电容Ci、Co（或结电容Cbe、Cce）C32改进电路——克拉泼电路、西勒电路改进电路——克拉泼电路、西勒电路33克拉泼电路C3C3克拉泼电路C3C334振荡器的频率其中选C1>>C3，C2>>C3时，振荡频率（与C0和Ci无关）不稳定电容对振荡频率的影响减小，且C3越小，影响越小。但：输出电阻折算到c-e间的值减小

环路增益减小停振振荡器的频率其中选C1>>C3，C2>>C3时，35C1、C2愈大愈好？负载接在L两端，折合到ce端的电阻为：接入系数（分压比）（L两端的电阻）因为C1>>C3，C2>>C3，分压比可近似为克拉泼电路可以提高频率稳定度，但存在以下缺点：C1、C2过大，则振荡幅度太低（n小，小）。减小C来提高fo时，振荡幅度显著下降；但C减到一定程度时，可能停振。因此，限制了fo的提高。用作频率可调振荡器时，振荡幅度随频率增加而下降，在波段范围内幅度不稳定。C1、C2愈大愈好？负载接在L两端，折合到ce端的电阻为：接36西勒电路西勒电路370038C1>>C3，C2>>C3，总电容约为C+C3，消除了Ci、Co对振荡频率的影响。在波段范围内幅度较稳定

分压比n和C无关，调节C改变频率时，n不变。频率稳定性好C3的大小对电路性能有很大影响

C3不能太大，否则振荡频率有C3和L决定，因而将限制频率调节的范围。此外，也不利于消除Co和Ci对频率稳定的影响。C3过小，分压比降低，振荡幅度较小。C1>>C3，C2>>C3，总电容约为C+C3，消除39克拉泼电路西勒电路LC3串联代替原来的LC1>>C3，C2>>C3振荡频率主要由L、C3

决定（不受输入、输出电容影响）幅度不平稳C3克拉泼电路中增加C（与L并联）C1>>C3，C2>>C3振荡频率主要由L、C+C3

决定n和C无关（调C改变频率）幅度比较稳定比较克拉泼电路西勒电路LC3串联代替原来的LC3克拉泼电路40§3.4振荡器的频率稳定问题一、振荡器的频率稳定度绝对频率稳定度实际振荡频率与标准频率的偏差相对频率稳定度

在一定条件下，绝对频率稳定度与标准频率之间的比值（一定的时间范围，或一定的温度，或电压变化范围）长期频稳度——一天以上短期频稳度

——一天以内瞬时频稳度

——秒级频稳度频稳度一般指短期频稳度

§3.4振荡器的频率稳定问题一、振荡器的频率稳定度绝41二、造成频率不稳定的因素LC回路参数的不稳定（温度变化、机械振动）晶体管参数的不稳定

（温度、电源变化，引起静态工作点、晶体管结电容变化）三、稳频措施减小温度的影响稳定电源电压减小负载的影响晶体管与回路之间的连接采用松耦合提高回路的品质因素Q屏蔽、远离热源参考P138频稳度定性分析二、造成频率不稳定的因素LC回路参数的不稳定（温度变化42§3.5石英晶体振荡器一、石英晶体的压电效应及等效电路以石英晶体谐振器取代LC振荡器中谐振回路的元件所组成的正弦波振荡器，频稳度可达10-10

到10-11数量级。硅石的一种，化学成分SiO2切下薄片的两个对应表面上用喷涂金属的方法装上一对金属极板——构成石英晶体振荡元件（如右图）具有正、反压电效应

正：机械力作用异号电荷反：加不同极性电压机械变形结构示意图金属极板石英晶体切片引线§3.5石英晶体振荡器一、石英晶体的压电效应及等效电路43基频等效电路符号具有固有的振荡频率当晶体片的固有频率与外加电源频率相等时，晶片产生谐振，频率等于晶体的机械振荡的固有频率（基频）。基频等效电路（如右）

串联LC回路（Lq、Cq、rq分别为动态电感、电容、电阻）静态电容Co（即使不振荡，仍存在）符号（右图）石英谐振器的主要特点

Lq非常大，Cq和rq都非常小

Q值非常高（几万到几百万）Co>>Cq外电路对晶体电特性的影响小，频稳度高基频等效电路符号具有固有的振荡频率当晶体片的固有频率与外加44串联谐振频率（Lq、Cq组成）并联谐振频率（Lq、Cq与Co组成）二、石英晶体的阻抗特性两个谐振频率两谐振频率相隔很近

（Co>>Cq）串联谐振频率45石英晶体的电抗特性石英晶体的电抗特性(rq=0)石英晶体的电抗特性石英晶体的电抗特性(rq=0)46三、晶体振荡电路并联晶振电路

（根据晶体在电路中的作用分类）分类串联晶振电路

工作在晶体串联谐振频率上晶体用作高选择性的短路元件工作在晶体并联谐振频率附近晶体等效为电感三、晶体振荡电路并联晶振电路47石英谐振器决不能工作于容性区原因如果振荡器电路是设计在晶体呈现的电容性时产生振荡，那么，由于晶体在静止时就是呈现电容性的，所以这时就无法判断晶体是否已经在工作，从而就不能保证频率稳定作用。石英晶体谐振器的主要缺点

不能直接用于波段振荡器

（每块晶体只能提供一个稳定的振荡频率——单频性）石英谐振器决不能工作于容性区原因如果振荡器电路是设计在晶48串联型晶体振荡器实例一＋24V两级共发放大器，输出与输入电压同相。输出经石英谐振器和负载电容CL反馈到输入端，是正反馈。只有在串联谐振频率上，串联阻抗最小，正反馈最强。因此，在这个频率上产生振荡。串联型晶体振荡器实例一＋24V两级共发放大器，输出与输入电压49串联型晶体振荡器实例二振荡频率等于石英谐振器的串联频率（石英晶体阻抗最小，正反馈最强）振荡频率？晶体作用：短路元件选频回路谐振在晶体的串联谐振频率上串联型晶体振荡器实例二振荡频率等于石英谐振器的串联频率50并联型晶体振荡器实例（皮尔斯电路）振荡频率？晶体作用：电感并联型晶体振荡器实例（皮尔斯电路）振荡频率？晶体作用：电感51谐振回路的电感是Lq，总电容由Cq、Co及外接电容C、C1、C2组合而成，即选C<<C1，C<<C2，上式近似为fo总是处在fs与fp两频率之间只有在fp附近，晶体才具有并联谐振回路的特点振荡频率1.振荡频率的确定谐振回路的电感是Lq，总电容由Cq、Co及外接电容C、C1、522.频率微调由石英晶体组成的并联谐振回路的振荡频率一般不等于石英谐振器的标称频率（标在外壳）

用负载电容校正

（上图负载电容为C，晶体标称频率1MHz，调节C从24.5pF到44.5pF，使振荡频率达到标称频率）调节C可以改变振荡器的频率。石英晶体的物理、化学性能虽然稳定，但是温度的变化仍会改变它的参数，振荡频率不免有较慢的变化为什么要调节振荡频率？2.频率微调由石英晶体组成的并联谐振回路的振荡频率一53泛音晶振电路泛音指石英片振动的机械谐波与电气谐波的主要区别

电气谐波与基频是整数倍的关系，且谐波和基频同时并存；

泛音是在基频奇数倍附近，且两者不能同时并存。泛音振荡电路（设为n次泛音晶体）

交流通路与皮尔斯电路不同处：C1用LC1并联谐振回路代替，此谐振频率必须设计在

n次和(n-2)次泛音之间

（在n次泛音频率上，LC1呈容性;基频、低次泛音上，LC1呈感性；n次以上，呈容抗非常小，起振条件、平衡条件不满足）

泛音晶振电路泛音指石英片振动的机械谐波与电气54§3.6RC正弦波振荡器主要优点构造简单，经济方便振荡频率较低频率（几十kHz或更低）RC相移振荡器至少用三节RC相移网络才能提供180相移

（单节RC电路产生的相移小于90度）文氏电桥振荡器

用串、并联RC选频网络，提供零相移§3.6RC正弦波振荡器主要优点构造简单，55§3.7特殊振荡现象

一、寄生振荡消除选Cb’c小的晶体管，减小引线长度，分布电容；扼流圈串阻尼电阻；大电解电容并联小瓷片电容

原因电路中集总参数、分布参数构成闭合环路，满足振荡条件而自行产生的振荡。低频寄生振荡

远低于工作频率发生的。构成：高频扼流圈，隔直流或旁路电容高频寄生振荡远高于工作频率发生的。

构成：分布参数（引线电感），管子极间电容§3.7特殊振荡现象

一、寄生振荡消除选Cb’c56ZLcZLbCb’c

低频自激

高频扼流圈ZLc、ZLb的阻抗不再看成无穷大。正常工作回路的电容阻抗变得很大，可以忽略。措施减小输入、输出电路中的扼流圈电感量，降低Q值（加入损耗电阻）CceCb’eCb’cL’cL’b

高频自激电极引线电感L’c、L’b不再忽略正常工作回路的电感阻抗变得很大，可以忽略。记及分布电容与极间电容措施发射极或基极电路中接入几的串联电阻（降低Q值）；b-e间接小电容（几个pF）（减小反馈，破坏振荡条件）ZLcZLbCb’c57二、间歇振荡

三、频率占据偏置电路中，旁路电容，耦合电容取值过大

偏置电压跟不上振荡振幅的变化，产生周期性起振、停振现象

外来信号引入振荡器闭合环路当外来频率与振荡器的振荡频率接近时，振荡频率要受到外来频率的牵引

措施：屏蔽二、间歇振荡三、频率占据偏置电路中，旁路电容，耦合电容58第三章正弦波振荡器§3.1概述§3.2反馈振荡器的工作原理§3.3LC正弦波振荡器§3.4振荡器的频率稳定问题§3.5石英晶体振荡器§3.6RC正弦波振荡器§3.7特殊振荡现象

第三章正弦波振荡器§3.1概述§3.2反馈59§3.1概述振荡器在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定波形的交变振荡能量的装置振荡器分类按原理

反馈式振荡器负阻式振荡器按波形

正弦波振荡器非正弦波振荡器§3.1概述振荡器在没有外加信号作用下的一种自动将60RC振荡器LC振荡器石英晶体振荡器微波电子管微波半导体器件各频段的振荡器本章主要讨论正弦波振荡器的基本原理，并对典型振荡电路进行分析。RC振荡器LC振荡器石英晶体振荡器微波电子管各频段的振荡器61§3.2反馈振荡器的工作原理（注意同名端）§3.2反馈振荡器的工作原理（注意同名端）62主网络反馈网络＋Vo-＋Vi-＋Vf-＋-Vf反馈振荡器组成方块图主网络反馈网络＋＋＋＋-Vf反馈振63

闭合环路成为反馈振荡器的条件

组成主网络——放大器，选频网络反馈网络——无源器件起振条件平衡条件稳定条件闭合环路成为反馈振荡器的条件64一、平衡条件相位平衡条件振幅平衡条件T=KF=1（开环增益）(在谐振频率点，总相移360度；其他频率，回路失谐，总相移不是360度，不能振荡）设：放大器的放大倍数K，反馈电路的反馈系数F自激振荡条件：反馈必须是正反馈；反馈信号足够大一、平衡条件相位平衡条件(在谐振频率点，总相移360度；其他65二、振荡的建立和起振条件振荡器闭合电源后，各种电扰动振荡器起振的初始激励（如晶体管电流的突然增长、电路的热噪声等，频谱很宽）建立振荡

LC谐振回路的选频作用——谐振频率的电压分量被选出，幅度微小；存在正反馈，经反馈和放大的循环过程，建立了振荡起振条件KF>1(且正反馈）二、振荡的建立和起振条件振荡器闭合电源后，各种电扰动振荡66振荡的建立过程振荡的建立过程67Ube增大Ube较小起振条件：KF>1Ube的幅度增加，振荡电压增加，但不会无止境增加。因为振荡幅度增加，晶体管出现饱和、截止现象，ic不是正弦波，但由于谐振回路的选频性，选出它的基频分量，uce仍是正弦形状。uce的幅度基本不再增大，振荡建立过程结束，波形稳定下来。振荡器的波形Ube增大Ube较小起振条件：KF>1振荡器68三、稳定条件不稳定平衡稳定平衡三、稳定条件不稳定平衡稳定平衡69软激励放大倍数K，反馈系数F，1/F是一条水平线；ube较小时，K>1/F，随着ube的增长，K减小，A点：KF=1软激励放大倍数K，反馈系数F，1/F是一条水平线；70若晶体管的静态工作点取得太低，甚至为反偏，而且反馈系数F又选得较小时，会出现以下形式，有两个平衡点A、B（一般情况下，都使振荡电路工作于软激励状态，避免硬激励）uB若晶体管的静态工作点取得太低，甚至为反偏，而且反馈系数F又选71相位稳定条件振荡角频率就是相位的变化率（相位稳定条件＝频率稳定条件）相位增量对频率的影响：

反馈电压的相位超前了原有电压相位，

相位超前意味周期缩短。若振荡电压不断放大、反馈、再放大，循环下去，相位一次比一次超前，周期缩短，相当于每秒钟内循环的次数增加，也即振荡频率不断地提高。振荡器的频率不会因的出现而不断的升高或降低（谐振回路的相位稳定作用）相位稳定条件振荡角频率就是相位的变化率（相位稳定条件＝72第三章--正弦波振荡器分析课件73稳定条件曲线斜率为负振幅稳定条件

相位稳定条件稳定条件曲线斜率为负74起振条件平衡条件稳定条件闭合环路成为反馈振荡器的条件

起振条件闭合环路成为反馈振荡器的条件75推导：环路增益T随输入电压增加而下降由于自给偏压的作用，振荡器起振后，随着振荡幅度的增加，放大器工作状态由甲类进入乙类、丙类。集电极电流余弦脉冲电流的幅度（当时）平均电压放大倍数：推导：环路增益T随输入电压增加而下降由于自给76Ao为小信号线性放大倍数乙类：丙类：T=Akf随输入电压振幅增大而下降Ao为小信号线性放大倍数乙类：丙类：T=Akf随输入电77§3.3LC正弦波振荡器一、三点式振荡电路

定义LC回路引出的三个端点，分别同晶体管的三个电极相连的振荡器分类电容三点式电路电感三点式电路§3.3LC正弦波振荡器一、三点式振荡电路定义L78电容三点式L、C1、C2组成振荡回路，反馈信号从C2两端取得，送回到放大器输入端。扼流圈Lc——避免高频信号被旁路、为集电极构成直流通路（可用Rc代替，但引入损耗，有载Q值下降，Rc值不能过小）。利用电容C2将谐振回路的一部分电压反馈到基极上——电容反馈三点式振荡器电容三点式L、C1、C2组成振荡回路，反馈信号从C2两端取得79等效电路L振荡频率等于LC谐振频率时，Uce与Ube（矢量）反相，电流I滞后Uce90度。反馈电压Uf滞后电流I90度，故Uf与Ube同相，满足相位平衡条件。

满足起振条件？Uf+-等效电路L振荡频率等于LC谐振频率时，Uce与Ube（矢量80分析起振条件放大倍数K、反馈系数F，KF>1?Rs、Co为晶体管输出电阻、电容；Ri、Ci为晶体管输入电阻、电容；Ro为回路谐振电阻。分析起振条件放大倍数K、反馈系数F，KF>1?Rs、Co为晶81第三章--正弦波振荡器分析课件82反馈系数F等于Ueb与Uce之比，忽略电阻对电容的旁路作用，可得：把各元件折合到c-e端放大倍数为c-e间总电阻为电流放大倍数反馈系数F等于Ueb与Uce之比，忽略电阻对电容的旁路作用，83得F较小时，近似写为如果时，得F大，等效负载电阻减小，放大倍数下降，不易起振；F过大会使振荡波形的非线性失真严重。因此通常F选得较小（0.01－0.5）。得F较小时，近似写为如果时84电压分压比一般取IEQ=1~5mAfT>5foscRL>1kn适中一般能满足起振条件起振条件或gm为三极管跨导，gL’为负载等效到振荡回路的电导，gi为振荡器输入电导，n为反馈系数。电压分压比一般取IEQ=1~5mAfT>85振荡电路电感三点式振荡电路电感三点式86等效电路等效电路87电容三点式电感三点式三点式相位判据射同集(基)反电容三点式88两种三点式振荡电路比较

电容三点式振荡波形更接近正弦波

（反馈电压取自电容，而电容对高次谐波呈低阻抗，滤除谐波电流能力强）不便作可变频率振荡器

（用了两个电容）

电感三点式振荡波形不好

（反馈电压取自电感，而电感对高次谐波呈高阻抗，不易滤去高次谐波）可以作可变频率振荡器

（只用一只电容调频率）两种三点式振荡电路比较电容三点式89考虑输入、输出电容Ci、Co（或结电容Cbe、Cce）CiCo考虑输入、输出电容Ci、Co（或结电容Cbe、Cce）C90改进电路——克拉泼电路、西勒电路改进电路——克拉泼电路、西勒电路91克拉泼电路C3C3克拉泼电路C3C392振荡器的频率其中选C1>>C3，C2>>C3时，振荡频率（与C0和Ci无关）不稳定电容对振荡频率的影响减小，且C3越小，影响越小。但：输出电阻折算到c-e间的值减小

环路增益减小停振振荡器的频率其中选C1>>C3，C2>>C3时，93C1、C2愈大愈好？负载接在L两端，折合到ce端的电阻为：接入系数（分压比）（L两端的电阻）因为C1>>C3，C2>>C3，分压比可近似为克拉泼电路可以提高频率稳定度，但存在以下缺点：C1、C2过大，则振荡幅度太低（n小，小）。减小C来提高fo时，振荡幅度显著下降；但C减到一定程度时，可能停振。因此，限制了fo的提高。用作频率可调振荡器时，振荡幅度随频率增加而下降，在波段范围内幅度不稳定。C1、C2愈大愈好？负载接在L两端，折合到ce端的电阻为：接94西勒电路西勒电路950096C1>>C3，C2>>C3，总电容约为C+C3，消除了Ci、Co对振荡频率的影响。在波段范围内幅度较稳定

分压比n和C无关，调节C改变频率时，n不变。频率稳定性好C3的大小对电路性能有很大影响

C3不能太大，否则振荡频率有C3和L决定，因而将限制频率调节的范围。此外，也不利于消除Co和Ci对频率稳定的影响。C3过小，分压比降低，振荡幅度较小。C1>>C3，C2>>C3，总电容约为C+C3，消除97克拉泼电路西勒电路LC3串联代替原来的LC1>>C3，C2>>C3振荡频率主要由L、C3

决定（不受输入、输出电容影响）幅度不平稳C3克拉泼电路中增加C（与L并联）C1>>C3，C2>>C3振荡频率主要由L、C+C3

决定n和C无关（调C改变频率）幅度比较稳定比较克拉泼电路西勒电路LC3串联代替原来的LC3克拉泼电路98§3.4振荡器的频率稳定问题一、振荡器的频率稳定度绝对频率稳定度实际振荡频率与标准频率的偏差相对频率稳定度

在一定条件下，绝对频率稳定度与标准频率之间的比值（一定的时间范围，或一定的温度，或电压变化范围）长期频稳度——一天以上短期频稳度

——一天以内瞬时频稳度

——秒级频稳度频稳度一般指短期频稳度

§3.4振荡器的频率稳定问题一、振荡器的频率稳定度绝99二、造成频率不稳定的因素LC回路参数的不稳定（温度变化、机械振动）晶体管参数的不稳定

（温度、电源变化，引起静态工作点、晶体管结电容变化）三、稳频措施减小温度的影响稳定电源电压减小负载的影响晶体管与回路之间的连接采用松耦合提高回路的品质因素Q屏蔽、远离热源参考P138频稳度定性分析二、造成频率不稳定的因素LC回路参数的不稳定（温度变化100§3.5石英晶体振荡器一、石英晶体的压电效应及等效电路以石英晶体谐振器取代LC振荡器中谐振回路的元件所组成的正弦波振荡器，频稳度可达10-10

到10-11数量级。硅石的一种，化学成分SiO2切下薄片的两个对应表面上用喷涂金属的方法装上一对金属极板——构成石英晶体振荡元件（如右图）具有正、反压电效应

正：机械力作用异号电荷反：加不同极性电压机械变形结构示意图金属极板石英晶体切片引线§3.5石英晶体振荡器一、石英晶体的压电效应及等效电路101基频等效电路符号具有固有的振荡频率当晶体片的固有频率与外加电源频率相等时，晶片产生谐振，频率等于晶体的机械振荡的固有频率（基频）。基频等效电路（如右）

串联LC回路（Lq、Cq、rq分别为动态电感、电容、电阻）静态电容Co（即使不振荡，仍存在）符号（右图）石英谐振器的主要特点

Lq非常大，Cq和rq都非常小

Q值非常高（几万到几百万）Co>>Cq外电路对晶体电特性的影响小，频稳度高基频等效电路符号具有固有的振荡频率当晶体片的固有频率与外加102串联谐振频率（Lq、Cq组成）并联谐振频率（Lq、Cq与Co组成）二、石英晶体的阻抗特性两个谐振频率两谐振频率相隔很近

（Co>>Cq）串联谐振频率103石英晶体的电抗特性石英晶体的电抗特性(rq=0)石英晶体的电抗特性石英晶体的电抗特性(rq=0)104三、晶体振荡电路并联晶振电路

（根据晶体在电路中的作用分类）分类串联晶振电路

工作在晶体串联谐振频率上晶体用作高选择性的短路元件工作在晶体并联谐振频率附近晶体等效为电感三、晶体振荡电路并联晶振电路105石英谐振器决不能工作于容性区原因如果振荡器电路是设计在晶体呈现的电容性时产生振荡，那么，由于晶体在静止时就是呈现电容性的，所以这时就无法判断晶体是否已经在工作，从而就不能保证频率稳定作用。石英晶体谐振器的主要缺点

不能直接用于波段振荡器

（每块晶体只能提供一个稳定的振荡频率——单频性）石英谐振器决不能工作于容性区原因如果振荡器电路是设计在晶106串联型晶体振荡器实例一＋24V两级共发放大器，输出与输入电压同相。输出经石英谐振器和负载电容CL反馈到输入端，是正反馈。只有在串联谐振频率上，串联阻抗最小，正反馈最强。因此，在这个频率上产生振荡。串联型晶体振荡器实例一＋24V两级共发放大器，输出与输入电压107串联型晶体振荡器实例二振荡频率等于石英谐振器的串联频率（石英晶体阻抗最小，正反馈最强）振荡频率？晶体作用：短路元件选频回路谐振在晶体的串联谐振频率上串联型晶体振荡器实例二振荡频率等于石英谐振器的串联频率108并联型晶体振荡器实例（皮尔斯电路）振荡频率？晶体作用：电感并联型晶体振荡器实例（皮尔斯电路）振荡频率？晶体作用：电感109谐振回路的电感是Lq，总电容由Cq、Co及外接电容C、C1、C2组合而成，即选C<<C1，C<<C2，上式近似为fo总是处在fs与fp两频率之间只有在fp附近，晶体才具有并联谐振回路的特点振荡频率1.振荡频率的确定谐振回路