4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
振荡器的频率稳定度
C3 R"L = n R'L = ( )2 R'L C3 + C1、 2
2
C1、2 是 C1、 2 极间电容的总和，因而环路增益减小。 C 极间电容的总和，因而环路增益减小。 、 越小，环路增益越小。可见，在这种振荡电路中， 越小，环路增益越小。可见，在这种振荡电路中，减 C3 提高标准性是以牺牲环路增益为代价的。 小 C3 提高标准性是以牺牲环路增益为代价的。 C3 过 就不会满足振幅起振条件，而停振。 小，就不会满足振幅起振条件，而停振。
3. 讨论 提高 LC 振荡器频稳度的措施 ① 减小 ω0 、 Qe 和 f ，尤其是 ω0 ，为此必 须减小外界因素的变化和 ω0、Qe和f 对外界因素变化 的敏感度。 的敏感度。 ② 减小 f 和增大 Qe ，目的是减小由 Qe 、f 引起的振荡频率变化量。 引起的振荡频率变化量。 二、提高频稳度的基本措施 1. 减小外界因素的变化
。
总电容， ③ 增加 LC 总电容，减小管子极间电容在总电容 中的比重， 中的比重，减小管子输入和输出电阻及它们变化量对 Qe 的影响。 的影响。 但，当频率一定时，增加电容势必减小回路电感， 当频率一定时，增加电容势必减小回路电感， 降低，不利于频稳度的提高。 使固有品质因数 Q0 及 Qe降低，不利于频稳度的提高。 所以，增加总电容是有限度的。因此一般都串联电容， 所以，增加总电容是有限度的。因此一般都串联电容， 减小管子与回路间耦合的方法。 电路。 减小管子与回路间耦合的方法。如：clapp电路。 电路
瞬时(秒级)频稳度： 瞬时(秒级)频稳度：电路内部噪声引起的频率相对 变化量。 变化量。 通常指短期频稳度。 通常指短期频稳度。 (3) 表式 若将规定时间划分为 n 个等间隔，各间隔内实测 个等间隔， 的振荡频率分别为 f1 , f2 fn 则当振荡频率规定为 fosc ， 短期频稳度的 标称频率) (标称频率)时，短期频稳度的定义为
第4章正弦波振荡器
第 4 章正弦波振荡器一、本章的基本内容（1）掌握反馈正弦波振动器的工作原理及振荡的起振、平衡条件（2）掌握LC振荡器、晶体振荡器的电路组成、工作原理及其性能特点（3）了解频率稳定度的概念，了解影响频率稳定度的主要因素及稳频措施。
（4）了解RC振荡器的工作原理二、重点和难点重点：（1）反馈正弦波振动器的工作原理及振荡的条件（2）三点式LC振荡器电路组成原则、使用电路分析及振荡频率的计算。
（3）石英晶体谐振特性、晶体振荡器构成特点及优点。
难点（1）振动器的相位平衡条件的判断（2）振荡条件与电路参数的关系，振幅起振条件的计算。
（3）使用振荡电路的分析。
引言振荡器的作用：产生一定频率和幅度的信号按振荡波形不同分正弦波振荡器非正弦波振荡器按组成原理不同分负阻振荡器利用负阻器件的负阻效应产生振荡反馈振荡器利用正反馈原理构成,本质上也是负阻振荡器4.1 反馈振荡器的工作原理主要要求：掌握反馈振荡器的组成和基本工作原理理解反馈振荡器的起振条件和平衡条件，了解其稳定条件。
掌握反馈振荡器能否振荡的判断方法。
4.1.1 反馈振荡器的组成与基本工作原理一、 反馈振荡器的组成无外加输入信号 正弦波振荡器由放大器、反馈网络和选频网络组成图4-1 反馈振荡器构成框图二、 反馈振荡器的工作原理首要条件满足i f U U =起始信号来自电扰动输出信号大小满足要求时，要能自动稳定输出电压，实现i f U U =使电路进入稳定状态，输出幅度和频率都稳定的信号。
故要有稳幅环节（正弦波还要有选频网络）。
4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件一、 振荡的平衡条件 由于i U U A 0=，0U U F f = （4-1） 故 i f FAU U = （4-2）有i f U U =，可得 AF=1由于环路增益 T=AF可得T=1振荡器的振幅平衡条件T=|AF|=1 （4-3）相位平衡条件3,2,01,2==+=n n f a T πϕϕϕ（4-4）振荡器要到达必须振幅条件和相位条件同时满足。
高频填空试题题集
16．双耦合回路比单谐振回路的频率选择性要_____________。
17．高频小信号谐振放大器中，谐振回路的Q 值越高，则通频带越____窄_________。
19．克拉泼和西勒两种振荡器，当要求振荡频率在较宽的范围内变化时，应选用______西勒_______振荡器。
20．某同步检波器对DSB 信号解调，但在实现时恢复的载波与发端载波同频但不同相，且相位差2πϕ=，则检波器输出解调信号为___零__________。
、填空题1. 丙类功放按晶体管集电极电流脉冲形状可分为__欠压 、__临界__、__过压__ 三种工作状态，它一般工作在___临界____ 状态。
2. 振荡器的主要性能指标_频率稳定度_、_振幅稳定度_。
3. 放大器内部噪声的主要来源是__电阻__和__晶体管__。
4. 某发射机输出级在负载RL=1000Ω上的输出信号Us(t)=4(1+0.5cos Ωt)COSWctV 。
试问Ma=__0.5__，Ucm=__4V__，输出总功率Pav=__0.009W_ 。
5. 实现频率调制就是使载波频率与调制信号呈线性规律变化，实现这个功能的方法很多，通常可分为__直接调频__和__间接调频___两大类。
6. 相位鉴频器是先将调频信号变换成__调相-调频__信号，然后用___相位检波器___进行解调得到原调制信号。
二、1、无线电通信中，信号是以电磁波形式发射出去的。
它的调制方式有调幅、调频、调相。
2、针对不同的调制方式有三种解调方式，分别是检波、鉴频、和鉴相。
3、在单调谐放大器中，矩形系数越接近于1、其选择性越好；在单调谐的多级放大器中，级数越多，通频带越窄、（宽或窄），其矩形系数越（大或小）小。
4、调幅波的表达式为：uAM （t ）= 20（1 +0.2COS100πt ）COS107πt （V ）；调幅波的振幅最大值为24V ，调幅度Ma 为20℅，带宽fBW 为100Hz ，载波fc 为5*106Hz 。
《高频电子线路》(刘彩霞)参考答案
《自测题、思考题与习题》参考答案第1章自测题一、1．信息的传递；2．输入变换器、发送设备、传输信道、噪声源、接收设备、输出变换器；3．振幅、频率、相位；4．弱、较大、地面、天波；5．高频放大器、振荡器、混频器、解调器；6．提高通信传输的有效性、提高通信传输的可靠性。
二、1．D ；2．A ；3．D ；4．B ；5．C ；6．A 。
三、1．×；2．×；3．×；4．√；5．√；6．√。
思考题与习题1.1答：是由信源、输入变换器、输出变换器、发送设备、接收设备和信道组成。
信源就是信息的来源。
输入变换器的作用是将信源输入的信息变换成电信号。
发送设备用来将基带信号进行某种处理并以足够的功率送入信道，以实现信号的有效传输。
信道是信号传输的通道，又称传输媒介。
接收设备将由信道送来的已调信号取出并进行处理，还原成与发送端相对应的基带信号。
输出变换器将接收设备送来的基带信号复原成原来形式的信息。
1.2答：调制就是用待传输的基带信号去改变高频载波信号某一参数的过程。
采用调制技术可使低频基带信号装载到高频载波信号上，从而缩短天线尺寸，易于天线辐射，实现远距离传输；其次，采用调制技术可以进行频分多路通信，实现信道的复用，提高信道利用率。
1.3答：混频器是超外差接收机中的关键部件，它的作用是将接收机接收到的不同载频已调信号均变为频率较低且固定的中频已调信号。
由于中频是固定的，且频率降低了，因此，中频选频放大器可以做到增益高、选择性好且工作稳定，从而使接收机的灵敏度、选择性和稳定性得到极大的改善。
1.4解：根据c fλ=得：851331010m =100km 310c f λ⨯===⨯，为超长波，甚低频，有线传输适用于架空明线、视频电缆传输媒介，无线传输适用于地球表面、海水。
823310300m 100010c f λ⨯===⨯，为中波，中频，有线传输适用于架空明线、视频电缆传输媒介，无线传输适用于自由空间。
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
高频电子线路 振荡器的频率和振幅稳定度汇总
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。
回路总电容量不可过大，否则L过小，不利稳频 EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
4.3.2 振幅稳定度
指在规定条件下，输出信号幅度的相对变化量。 振幅稳定度表示为
U Uo
Uo 为输出电压的标称值， ∆U 为实际输出电压与标称值之差。
主要由于器件老化。 短期频率稳定度 一天之内振荡频率的相对变化量 主要由于温度、电源电压等外界因素变化 瞬时频率稳定度 秒或毫秒内振荡频率的相对变化量 EXIT
由电路内部噪声或突发性干扰引起。
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
4.3.1 频率稳定度
一、频率稳定度的概念
中波广播电台发射机的频率稳定度为 电视发射机的频率稳定度为
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
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。
f f f 0
频率稳定度表示为
f f0
f指实际频率，f0 指标称频率 测量时，∆f要取多次 测量结果的最大值。
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
4.3.1 频率稳定度
一、频率稳定度的概念
按照所规定时间的不同，频率稳定度分为 长期频率稳定度 一天以上乃至几个月内振荡频率相对变化量
3
10 5 10 7
振荡器频率稳定度
C3 远远小于C1或C2 , 所以C1、C2、C3 三个电容串联
后的等效电容
C
C1C2C3
C1C2 C2C3 C1C3
C3
1 C3 C3
C3
C1 C2
于是，振荡角频率
osc
1 LC
1 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
osc 0
0
osc
Qe
Qe
osc （gm k )
(gm
k )
考虑到 Qe 值较高，即 osc o 1
于是得到LC振荡器频率稳定度的一般表达式为
osc
0
0
2Qe2
tan(gm
k )Qe
2Qe
0 cos2 (gm
k )
z
()
arctan
2Qe
（频率）
o
0
稳定条件的相频特性的斜率与回路的 Q 值成正比，因此
可以得出结论，选频回路的Q值越高，z () 随 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 是提高振荡器频率稳定度的一项重要措施。
f0 越小，频率准确度就越高。
3.3.1
对频稳度的要求视用途不同而异。 例如：中波广播电台发射机 105 数量级；
电视发射机 107 数量级； 普通信号发生器 104 ~ 105 数量级； 高精度信号发生器107 ~ 109 数量级； 做频率标准用1011 数量级以上。
3.3.1
3.3.2 振荡器的稳频原理 已知相位平衡条件 gm z k 0
振荡器的频率稳定问题
C3
要求： C3<< C1， C3<< C2
C4<< C1， C4<< C2
五、振荡器的频率稳定问题
3．改进型电容三点式振荡电路——Seiler circuit
VCC Rc Rb1
Cb Rb2
Re
C1
L
C4
C2
C3
(a) 原理电路
Co
C1
L
Ci
C4
C2
C3
(b) 交流等效电路
五、振荡器的频率稳定问题
C3
C3 与C4越小，则频率稳定度越高。 (b) 交流等效电路
L GP
五、振荡器的频率稳定问题
3．改进型电容三点式振荡电路——Seiler circuit
起振条件分析：
C3<< C1， C3<< C2 C4<< C1， C4<< C2
根据前面讲的起振条件
yfe
Fgie
1 F
goe Gp
F C1 C2
五、振荡器的频率稳定问题
3．改进型电容三点式振荡电路——Seiler circuit
起振条件分析：
C3<< C1， C3<< C2 C4<< C1， C4<< C2
➢ C4↘→0↗→G’P ↘ 易起振
A0
Vce Vbe
yfe g
→振荡幅度↗
结论： Seiler circuit 适合于
作波段振荡器。
得
yfe
C2 C1
goe GP
C1 C2
gie
GP Co
Ci
C1
C4 C2
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由电路内部噪声或突发性干扰引起. 由电路内部噪声或突发性干扰引起.
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
4.3.1 频率稳定度
一,频率稳定度的概念
中波广播电台发射机的频率稳定度为 中波广播电台发射机的频率稳定度为 电视发射机的频率稳定度为 电视发射机的频率稳定度为
105 10
7 5
普通信号发生器的频率稳定度为 3 普通信号发生器的频率稳定度为 10 ~ 10
8
109 标准信号发生器的频率稳定度为 标准信号发生器的频率稳定度为 10 ~
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
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, 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, 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. 频能力差时,就导致频率不稳定.
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 谐振回路在外界因素变化时, 谐振回路在外界因素变化时,保持其谐振频率不变 的能力,称为谐振回路的标准性. 的能力,称为谐振回路的标准性. 回路标准性越高,频率稳定度越好. 回路标准性越高,频率稳定度越好.
EXIT
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EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
二,导致频率不稳定的因素
外因: 温度, 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; 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, 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. 使晶体管等效参数发生变化. 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. 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. 内因: 内因: 影响回路Q值和振荡频率 影响回路 值和振荡频率
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
主要要求: 主要要求:
理解频率和振幅稳定度的概念 了解影响频率稳定度的主要因素和提高频 率稳定度的措施. 率稳定度的措施.
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
4.3.1 频率稳定度
一,频率稳定度的概念
指在规定时间内,规定的温度,湿度, 指在规定时间内,规定的温度,湿度,电源电压等 变化范围内,振荡频率的相对变化量. 变化范围内,振荡频率的相对变化量. 频率的绝对偏差,又称绝对频率准确度为 频率的绝对偏差,
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
总结
EXIT
�
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
4.3.2 振幅稳定度
指在规定条件下,输出信号幅度的相对变化量. 指在规定条件下,输出信号幅度的相对变化量. 振幅稳定度表示为
U Uo
Uo 为输出电压的标称值, U 为输出电压的标称值, 为实际输出电压与标称值之差. 为实际输出电压与标称值之差.
内稳幅 稳幅措施 外稳幅 采用高稳定的直流稳压电源 减小负载与振荡器的耦合
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
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. 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. 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. 输入,输出阻抗及其变化量对回路的影响. 回路总电容量不可过大,否则 过小 过小, 回路总电容量不可过大,否则L过小,不利稳频 EXIT
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
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. 改进按照工艺,缩短引线,加强引线机械强度. 减小分布电感和分布电容及其变化量. 减小分布电感和分布电容及其变化量.
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
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 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 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
在振荡器和负载之间加缓冲器
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
f = f f 0
频率稳定度表示为
f f0
f指实际频率,f0 指标称频率 指实际频率, 指实际频率 测量时, 要取多次 测量时,f要取多次 测量结果的最大值. 测量结果的最大值.
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
4.3.1 频率稳定度
一,频率稳定度的概念
按照所规定时间的不同, 按照所规定时间的不同,频率稳定度分为 长期频率稳定度 一天以上乃至几个月内振荡频率相对变化量 主要由于器件老化. 主要由于器件老化. 短期频率稳定度 一天之内振荡频率的相对变化量 主要由于温度, 主要由于温度,电源电压等外界因素变化 瞬时频率稳定度 秒或毫秒内振荡频率的相对变化量
4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
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 通常电感为正温度系数,电容的温度系数有正有负. 通常电感为正温度系数,电容的温度系数有正有负.
EXIT
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
二,导致频率不稳定的因等外界因素的影响
主要利用谐振回路的相频特性实现. 主要利用谐振回路的相频特性实现.振荡频率 处相频特性曲线越陡,稳频效果越好. 处相频特性曲线越陡,稳频效果越好.
内因: 内因: 振荡电路的稳频能力 1. 提高回路 值;2. 使振荡频率接近回路谐振频率. 提高回路Q值 使振荡频率接近回路谐振频率.