振荡器的频率稳定度
基于振荡器的频率稳定性能分析
稳 定 的 因素 。 导致 振 荡 频 率 不 稳 定 的 外界 因素 和 电路 本 身 的 分 析进 行 详 细 地 阐述 。 时 ， 提 高 频率 稳 定 度 对 同 对 的稳 频 方 法 和 主要 措施 进 行 了较 详 细 地 分析 。 关 键 词 ：介 电 系数 ；稳 定 度 ；标 称频 率 ；稳 频
化， 引起振荡频 率的变化 。 （） ５ 机械振动 的影 响 。机 械振动使 电感 和 电容
路 Ｑ值增 加 △ ｐ时 ， 荡角 频率将 发生 变化 ， 振 振荡 频率将跟 随变化而发生 变化 。
（ ） 移 的变化 。引起 变化 的主要 因素 ３相
有 晶体 管参数 及反 馈变压 器 的非 理想 电抗等 。当 发生 变化 ， 引起 振荡 角频 率 的变 化 △ ， 而引 从
度下 降。
２ 系统 的 分 析
振 荡器振 荡频率 主要 取决 于谐 振 回路 的参数 ， Ｃ ｒ也 与有 源器件 以及 电路 其他 元件 的参 数有 Ｊ ，； ，
关［］ ３ 。因此 ， － ５ 任何 引起 这些参数 变化 的因素 ， 都将
导致 振荡频 率 的不稳定 。而导致 振荡频 率不 稳定
中 图 分 类 号 ：Ｔ ５ Ｎ７ ２
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１７ — １３ ２ １ ）５ ０ １— ３ ６ １ ２ ５ （０ １０ — ０ ８ ０
０引言
振 荡器必 须保证 输 出信 号 的幅度 和频 率 的稳 定 。幅度稳定 度 和频率稳 定度 是振荡器 的两个重
LC正弦波振荡器相关知识
一、石英晶体的压电效应及等效电路
石英晶体是硅石的一种。它的化学成分是二氧化硅（SiO2）。在石英晶体上按一定方位角切下的薄片，然后在晶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就构成石英晶体振荡元件，其结构示意如图4-21所示。
（4-1）
其中 ——总相移
——整数（包括0）
2．反馈信号必须足够大
如果从输出端送回到输入端的信号太弱，就不会产生振荡了，在图4-3电路中，可以调整 、 的数值以及放大量来实现这一要求。一般情况下，放大器的放大倍数 ,反馈电路的反馈系数 。为了使反馈信号足够大，放大器的增益必须补足反馈系数的衰减。例如，假定输入信号幅度为10mV， ，则输出信号幅度为1V。为使送回到输入端的电压仍可达到10mV，必须使 。因此，满足振荡的幅度平衡条件为：
由于它是利用电容 将谐振回路的一部分电压反馈到基极上，而且也是将LC谐振回路的三个端点分别与晶体管三个电极相连，所以这种电路又叫电容反馈三端式振荡器。
这种电路能否满足自激振荡的相位平衡条件呢？我们从放大器输入信号 开始，经过放大和反馈，看送回输入端的高频电压是否和起始电压相同。为了简化分析，假定振荡回路没有损耗，在这种情况下，如果反馈信号 和 反相，就不满足。
4.5振荡器的频率稳定问题
振荡器的频率稳定是一个十分重要的问题。例如，通讯系统的频率不稳，就会漏失信号而联系不上；测量仪器的频率不稳，就会引起较大的测量误差；在载波电话中，载波频率不稳，将会引起话音失真。
一、振荡器的频率稳定度
振荡器的频率稳定度指标是用频率稳定度来衡量的。频率稳定度有两种表示方法：
1.绝对频率稳定度。它是指在一定条件下实际振荡频率与标准频率的偏差
3.3LC振荡器的频率稳定度
外界因素：温度、湿度、大气压、
电源电压、周围磁场、机械振动及负载变化等，其中以温
度的影响最严重。
措施：减振、恒温、密封(湿度、大气压)、高稳定度
电源、屏蔽罩、振荡器与负载间插入跟随器。
2．提高振荡回路标准性 (1)标准性
振荡回路在外界因素变化时保持固有谐振频率不变的能 力。
标准性越高，0 就越小。
]2
f n f n osc
i 1
osc
fosc
式中，(fosc)i = fi - fosc ，第 i 个间隔内实测的绝对准确度；
Δfosc
lim
n
1
n
(
n i1
fi
fosc )
为绝对准确度的平均值 ， Δf osc
越小，
频率准确度就越高。
(4)对频稳度的不同要求
用途
中波电台 信号发生器
电视发射机
高精度信号 发生器
由
Z (
)
arctan Qe
2( 0 ) 0
可知：影响振荡频率 osc 的参数是 0、Qe 和f 。故讨论频
稳度就是分析外界因素通过这三个参数对振荡频率变化的影
响。
(1)谐振频率 0 变化
若 L 、C 变化，0 产生 0 的变 化，则 z()曲线沿横坐标平移 0，
曲线形状不变。参看图 3-3-1(a)。
① A() 主要取决于并联谐振回路的相移 z() ，它在 谐振频率附近随 的变化十分剧烈；
② f() 随 的变化相对要缓慢得多，可近似认为它是
与频率无关的常数，用 f 表示。
得：
Z(osc) = f
故： Z() 曲线与高度为 f 水平线相交点上所对应的角频
率——振荡角频率 osc 。
高频电子线路试题库
高频电子线路试题库一、单项选择题（每题 2 分，共20 分）第二章选频网络1、LC 串联电路处于谐振时，阻抗（）。
A、最大B、最小C、不确定2、L C并联谐振电路中，当工作频率大于、小于、等于谐振频率时，阻抗分别呈（）。
A、感性容性阻性B、容性感性阻性C、阻性感性容性D、感性阻性容性3、在LC并联电路两端并联上电阻，下列说法错误的是（）A、改变了电路的谐振频率B、改变了回路的品质因数C、改变了通频带的大小D、没有任何改变第三章高频小信号放大器1、在电路参数相同的情况下，双调谐回路放大器的通频带与单调谐回路放大器的通频带相比较A、增大B减小C相同D无法比较2、三级相同的放大器级联，总增益为60dB,则每级的放大倍数为（）。
A、10dB B 、20 C、20 dB D、103、高频小信号谐振放大器不稳定的主要原因是((A)增益太大(B)通频带太宽Cb' c的反馈作用(D)谐振曲线太尖锐。
第四章非线性电路、时变参量电路和混频器(C)晶体管集电结电容1、通常超外差收音机的中频为( )A) 465K B) 75KHZ ( C) 1605KHZ ( D) 10.7MHZ2、接收机接收频率为fc ,fL >( A) fc > fI fc+fI B) fL+fc C) fc+2fI( D)3、设混频器的fL >fC 产生的干扰称为( ，即fL =fC+fI )。
，若有干扰信号fn=fL+fI ，则可能(A)交调干扰(B)互调干扰(C)中频干扰(D)镜像干扰4、乘法器的作用很多，下列中不属于其作用的是(A、调幅B、检波C、变频D、调频5、混频时取出中频信号的滤波器应采用( )(A)带通滤波器(B)低通滤波器(C)高通滤波器(D)带阻滤波器(A)相加器(B)乘法器(C)倍频器(D)减法器7、在低电平调幅、小信号检波和混频中，非线性器件的较好特性是()A、i=b0+b1u+b2u2+b3u3 B 、i=b0+b1u+b3u3 C、i=b2u2 D、i=b3u38、我国调频收音机的中频为( )( A) 465KHZ ( B) 455KHZ ( C) 75KHZ ( D) 10.7MHZ9、在混频器的干扰中，组合副波道干扰是由于 ------- 造成的。
振荡器的频率和振幅稳定度
6
添加标题
1. 提高回路Q值；2. 使振荡频率接近回路
谐振频率。
三、提高频率稳定度的主要措施
一． 减小外界因素变化的影响
○ 将决定振荡频率的主要元件或整个振荡器置于恒温槽 ○ 采用高稳定度直流稳压电源 ○ 采用减震器 ○ 在振荡器和负载之间加缓冲器
采用金属屏蔽罩
采用密封工艺减小 大气压力和湿度的 影响
瞬时频率稳定度 秒或毫秒内振荡频率的相对变化量
由电路内部噪声或突发性干扰引起。
4.3.1 频率稳定度
一、频率稳定度的概念
通常所讲的频率稳定度是指短期频率稳定度， 对振荡器稳定度的要求视用途不同而不同，例：
中波广播电台发射机的频率稳定度为 10 5
电视发射机的频率稳定度为 10 7
普通信号发生器的频率稳定度为 10 3 ~10 5 标准信号发生器的频率稳定度为 10 8 ~10 9
二、导致频 率不稳定的 因素
振荡频率主要取决于谐振回路参数，也与 其它元器件
参数有关。当外界因素变化影响这些参数， 而电路本身稳
频能力差时，就导致频率不稳定。
二、导致频率不稳定的因素
外因： 温度、电源电压和负载等外界因素的影响
影响回路电感线圈的电感量和电容器的电容量；改变 晶体管结电容、结电阻；影响晶体管工作点和工作状态， 使晶体管等效参数发生变化。
三、提高频率稳定度的主要措施
1. 减小外界因素变化的影响
2. 提高谐振回路的标准性 选用高质量的参数稳定的回路电感器和电容器。 选用具有不同温度系数的电感和电容构成谐振回路 改进按照工艺，缩短引线、加强引线机械强度。 增加回路总电容量，减小晶体管与谐振回路间的耦合。
减小晶体管极间电容在总电容中的比例。减小管子 输入、输出阻抗及其变化量对回路的影响。
模拟电子技术基础知识振荡器的频率稳定性与调谐技巧
模拟电子技术基础知识振荡器的频率稳定性与调谐技巧模拟电子技术中的振荡器在电子系统中起到了非常重要的作用，它能够产生稳定的信号，用于时钟同步、频率合成等应用。
然而，在振荡器的设计和调试过程中，频率稳定性和调谐技巧是需要非常重视的方面。
本文将介绍振荡器频率稳定性的评估方法以及调谐技巧的一些基本原则。
一、频率稳定性的评估方法频率稳定性是指振荡器输出频率的变化程度，常用的评估方法有相对稳定度和绝对稳定度。
1. 相对稳定度相对稳定度是指振荡器频率变化相对于整个输出频率范围的百分比。
通常使用相对频率偏差（Relative Frequency Deviation，RFD）来进行评估。
RFD的计算公式如下所示：RFD = (f_max - f_min) / f_avg * 100%其中，f_max为振荡器输出频率的最大值，f_min为最小值，f_avg为平均值。
通过相对稳定度的评估，可以比较不同振荡器在频率稳定性方面的优劣。
2. 绝对稳定度绝对稳定度是指振荡器输出频率的变化程度与参考标准频率的偏差。
常用的评估指标有绝对频率偏差（Absolute Frequency Deviation，AFD）和位移调制指标（Displacement Modulation Index，DMI）。
AFD表示振荡器输出频率与参考标准频率之间的误差，常用单位为Hz。
AFD越小，说明振荡器的频率稳定性越好。
DMI衡量振荡器输出频率在不同幅度的调制信号作用下的变化程度。
一般来说，DMI越小，说明振荡器的频率稳定性越好。
二、调谐技巧的基本原则在实际振荡器的设计和调试中，为了获得稳定的输出频率，需要注意一些调谐技巧的基本原则。
1. 选择合适的振荡器结构振荡器结构的选择对频率稳定性有着直接的影响。
常见的振荡器结构包括LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等。
不同结构的振荡器适用于不同的应用场景，需要根据实际需求选择合适的结构。
2. 使用稳定的元器件振荡器的频率稳定性还与使用的元器件的稳定性有关。
电路基础原理探究振荡器的稳定性和频率稳定度
电路基础原理探究振荡器的稳定性和频率稳定度在电路中，振荡器是一种生成连续信号的电路，它可以产生周期性的电信号波形。
在许多应用中，我们需要一个稳定且准确的振荡器，因此，振荡器的稳定性和频率稳定度成为了电路工程师们关注的核心问题。
一、振荡器的分类振荡器可以分为两类：正反馈振荡器和负反馈振荡器。
正反馈振荡器是由一组放大器和带有正反馈的反馈回路组成的，其输出信号会在反馈回路中被放大并重新输入到放大器中，从而形成周期性信号。
负反馈振荡器是由一个带有负反馈的放大器和适当的电路组成的，负反馈电路会使输出信号变得稳定，从而实现振荡。
本文主要讨论正反馈振荡器的稳定性和频率稳定度。
二、振荡器的基础原理正反馈振荡器的核心是正反馈回路，其中包含了一些被称为振荡器反馈回路的网络组件。
这些组件可以将一部分输出信号反馈到振荡器的输入端口，从而产生振荡。
正反馈回路具有放大系数大的特点，它可以为输入信号提供增益，使其保持稳定且连续。
三、稳定性的影响因素为了实现稳定的振荡，必须满足振荡器的增益和相位条件，否则就会出现不稳定的振荡。
而振荡器的增益和相位与反馈回路的频率有关，因此对于反馈回路的频率变化非常敏感。
1. 器件的非线性特性许多电子元器件在不同的工作条件下具有不同的电特性，这种非线性特性会影响到振荡器的性能。
例如，常用的集成电路中的放大器，在不同的电源电压和工作温度条件下，其放大倍数和特性都会发生变化，从而对整个振荡器的稳定性产生影响。
2. 外界的干扰振荡器可能受到来自外部电磁场的干扰，例如电源线或附近的电气设备，这些干扰会破坏振荡器反馈回路的稳定性。
四、频率稳定度的影响因素振荡器的频率稳定度是指它的输出频率与稳定的参考频率的差异。
频率稳定度取决于反馈回路的稳定性和振荡器的噪声特性。
1. 电容和电感正反馈振荡器通常使用电容和电感构成的反馈网络。
这两个元件的电性质和体积大小会影响反馈回路的频率响应，从而影响振荡器的稳定性和频率稳定度。
振荡器频率稳定度(精)
振荡器频率稳定度
3.3.1 频率稳定的表示方法
频率准确度又称频率精度：它表示振荡频率f osc偏离标 称频率 fo 的程度。有： 绝对频率准确度(绝对频率偏差) f fosc fo 相对频率准确度(相对频率偏差) f
fo f osc f o fo
频率稳定度：在一定时间间隔内，频率准确度 变化的程度，实际上是频率“不稳定度”。
后的等效电容
C1C2C3 C3 C C3 C1C2 C2C3 C1C3 1 C3 C3 C1 C2
于是，振荡角频率
osc
1 1 LC LC3
电路的振荡频率近似只与 C3 、 Ｌ有关。而几乎与
C1 C2 无关。
电路特点： 晶体管结电容、对振荡
频率的影响。
由图3.3.1（b）可以看到, 与谐振回路的接入系数：
o
tan ( gm k )
osc 0
0
2Qe
tan( gm k )
3.3.2
因而有
osc
osc osc osc 0 Qe (gm k ) 0 Qe （gm k )
o
考虑到 Qe 值较高，即 o sc 1 于是得到LC振荡器频率稳定度的一般表达式为
C2C3 C2串C3 C2 C3 C2 n C1C2 C1 （C2串C3） C C2C3 C1 C2 1 C3 C2 C3
和基本电容三点式电路中 Cce与谐振回路的接入系数
n
C2
(C1 C2 ) 比较, 由于 C3 C1 , C2 所以 n n
特点是在回路中增加
了一个与Ｌ串联的小 电容 C3 。 电路条件是:
C3 C1 , C3 C2
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中频信号
IF LO RF
本振信号 LO
无本振噪声
BW
有本振噪声
① 下混频器将本振噪声转移到了中频段，降低了信噪比
射频通信电路
② 倒易混频
现象：
射频信号
f RF、f M
若射频输入伴有强干扰 fM
只要本振纯，且 fLO fM fIF
fM 就不会对中频产生干扰
但当本振有噪声时
结果： 本振噪声与强干扰 进行倒易混频变成中频 ——降低中频信噪比
阿伦方差定义： ( ) 1 (f1 )2 (f2 )2 ...... (fn )2
f0
2N
射频通信电路
短期频率稳定度频域表示——用单边（SSB）相位噪声
单边相位噪声定义：
偏离载频 f c 一定量 f 处， 单位频带内噪声功率 PSSB 相对于平均载波功率 PC 的dB数
（如温度，电源电压，磁场，负载等外界因素）
影响短期频率稳定度因素——电路中各种随机噪声
射频通信电路
研究短期频率稳定度也就是研究振荡器的相位噪声
理想正弦波振荡器的输出信号为：
v(t) Acosct
实际正弦波振荡器的输出信号为：
v(t) A(1 a(t)) cos(ct n (t))
L(f ) 10 log PSSB PC
单位——dBc/Hz
dBc——相对于载波功率大小
10
logபைடு நூலகம்
P 标准信号功率
射频通信电路
某振荡器工作在 1.0GHz 处的单边相位噪声功率谱举例
振荡器频谱 小结：
单边相位噪声功率谱
提高频率稳定度，减少相位噪声的最有效办法—— 提高选频回路的 Q 值
其次—— 减小由于非线性器件的作用使 幅度噪声向相位噪声的转换。
射频通信电路
7.5.2 相位噪声的影响 振荡器在通信机中的用途——接收机、发射机的本振源 发射机：
中频信号
i
i
上混频
发射信号
1 LO i
本振信号 LO
结果：
LO
上混频器将本振噪声转移到了发射频带内，
发射信号不纯的频谱对邻道信号产生干扰。
射频通信电路
接收机：
射频信号
RF
下混频
射频通信电路
7.5 振荡器的频率稳定度
射频通信电路
7.5.1 概述
振荡器主要指标：频率准确度和稳定度
准确度
绝对频差 f f x f0
相对频差 f x f0 f
f0
f0
稳定度——在一定的时间间隔内，频率准确度的变化
长期频率稳定度
短期（瞬时）频率稳定度
影响长期频率稳定度因素： 元件老化、元件参数的慢变化 振荡器所处环境条件变化
振荡器的频谱如何？
当 n (t) 1rad 时：
v(t) Acos(ct n (t))
v(t) Acosn (t) cosct Asinn (t)sinct Acosct An (t)sinct
载波 相位噪声 载波
相乘，产生频谱搬移
0
带相位噪声的振荡器输出频谱
幅度调制
相位调制
为什么？ ①电路存在固有噪声 ②振荡器是非线性电路
振荡器从起振
平衡，AF>1
可抑制幅度调制产生的幅度噪声
v(t) Acos(ct n (t))
AF=1，自限幅功能，
射频通信电路
电路噪声——相位调制——相位噪声——对频率的影响如何？ 频率是相位的微分
振荡频率 f (t)在平均值上下随机起伏
下混频
中频信号
fIF fLO fRF
本振信号 fLO
射频通信电路
7.5.3 频率稳定度的表示方法
短期频率稳定度有两种表征法 频域——单边相位噪声功率 时域——阿伦方差
阿伦方差的具体测量方法
f1 f1 f1 ， f2 f2 f2 ，……….. f N 1 fn fn ，