无晶振振荡器的频率稳定度的研究
高精度物理实验中的频率稳定性控制技巧
高精度物理实验中的频率稳定性控制技巧引言：在高精度物理实验中，频率稳定性是保证实验结果准确性的关键因素之一。
频率稳定性控制技巧在实验中起到了至关重要的作用。
本文将讨论高精度物理实验中频率稳定性控制的技巧，并以频率稳定性控制技巧在光学实验中的应用为例加以说明。
一、频率稳定性的相关概念在物理实验中，频率指的是事件发生或信号变化的速率。
频率的稳定性意味着信号或事件的频率变化较小，不受外界因素的影响。
频率稳定性的控制是实验中保证准确测量结果的重要手段。
二、振荡器的选取与优化在实验中，我们通常会使用信号发生器或其他振荡器来产生稳定的信号源。
振荡器的频率稳定性直接影响实验结果的准确性。
因此，在物理实验中，选择频率稳定性较高的振荡器非常重要。
振荡器的频率稳定性受到多个因素影响，例如环境温度、电源稳定性、振荡器内部元件等。
为了确保振荡器的频率稳定性，我们可以通过以下几方面来进行优化：1.选择高稳定性振荡器：市面上有许多具有高稳定性的晶振和时钟模块，我们可以选择这些高稳定性的振荡器来作为实验信号源。
2.进行温度补偿：温度是影响振荡器频率稳定性的重要因素，我们可以将振荡器放置在恒温箱中，通过温度补偿的方法来减小温度对振荡器频率的影响。
3.优化供电电源：电源的稳定性对振荡器的频率稳定性也有一定影响。
我们可以选择稳定性较高的电源供电，或者使用滤波电路来减小电源杂散噪声对振荡器的影响。
三、外界干扰的抑制策略在物理实验中，外界环境的干扰常常是导致频率不稳定的主要原因之一。
为了抑制外界干扰，保证频率稳定性，我们可以采用以下策略：1.电磁屏蔽：对于受到电磁波干扰的实验设备，我们可以采用电磁屏蔽措施，如金属屏蔽罩、铺设屏蔽材料等，减小外界电磁波对实验设备的影响。
2.隔离振动：振动是导致频率不稳定的重要因素之一。
在实验中，我们可以通过隔离实验仪器或设备的方式减小振动对信号源的影响，例如采用减振支架、隔振台等。
3.环境控制：为了减小外界温度、湿度的变化对实验的影响，我们可以将实验设备放置在恒温、恒湿的环境中，或者采用温湿度控制器来进行精确的环境控制。
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
正弦波振荡器(LC振荡器和晶体振荡器)实验
正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器）实验一、实验目的1．掌握电容三点式LC 振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件的功能； 2．掌握LC 振荡器幅频特性的测量方法；3．熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响；通过实验进一步了解调幅的工作原理。
4．了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响，感受晶体振荡器频率稳定度高的特点。
二、实验仪器1.100M 示波器 一台2.高频信号源 一台3.高频电子实验箱 一套三、实验电路原理1.基本原理振荡器是指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。
正弦波振荡器在电子技术领域中有着广泛的应用。
在信息传输系统的各种发射机中，就是把主振器（振荡器）所产生的载波，经过放大、调制而把信息发射出去的。
在超外差式的各种接收机中，是由振荡器产生一个本地振荡信号，送入混频器，才能将高频信号变成中频信号。
振荡器的种类很多。
从所采用的分析方法和振荡器的特性来看，可以把振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。
此实验只讨论反馈式振荡器。
根据振荡器所产生的波形，又可以把振荡器分为正弦波振荡器与非正弦波振荡器。
此实验只介绍正弦波振荡器。
常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。
按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC 振荡器、RC 振荡器和晶体振荡器等类型。
（1）反馈型正弦波自激振荡器基本工作原理以互感反馈振荡器为例，分析反馈型正弦波自激振荡器的基本原理，其原理电路如图2-1所示。
b V bE cE -1L 2L f V bV '+-图 2-1反馈型正弦波自激振荡器原理电路当开关K 接“1”时，信号源b V 加到晶体管输入端，构成一个调谐放大器电路，集电极回路得到了一个放大了的信号F V 。
当开关K 接“2”时，信号源b V 不加入晶体管，输入晶体管是F V 的一部分b V '。
LC实验报告
实验一 LC 与晶体振荡器实验报告一、实验目的1、了解三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及工作原理。
2、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。
3、测量振荡器的反馈系数等参数。
4、比较LC 与晶体振荡器的频率稳定度。
二、实验原理三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图1-1。
1、起振条件1）相位平衡条件：Xce 和Xbe 必需为同性质的电抗，Xcb 必需为异性质的电抗，且它们之间满足下列关系：2）幅度起振条件：LCX X X X Xc oC L cebe 1 |||| )(=-=+-=ω，即'ie 1*()AuL m oe q Fu q qq >++式中：qm ——晶体管的跨导， FU ——反馈系数， AU ——放大器的增益，qie ——晶体管的输入电导， qoe ——晶体管的输出电导， q'L ——晶体管的等效负载电导， FU 一般在0.1~0.5之间取值。
2、电容三点式振荡器1）电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器图1-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容Ci 和输出电容Co 对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。
2）串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器电路如图1-3所示，其特点是在L 支路中串入一个可调的小电容C3，并加大C1和C2的容量，振荡频率主要由 C3和L 决定。
C1和C2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了Ci 和Co 对频率稳定度的影响，且使频率可调。
L1L13）并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器 电路如图1-4所示，它是在串联改进型的基础上，在L1两端并联一个小电容C4，调节C4可改变振荡频率。
西勒电路的优点是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高，该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。
本实验箱所提供的LC 振荡器就是西勒振荡器。
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。
振荡器的频率和振幅稳定度
EXIT
高频电子线路
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、电源电压和负载等外界因素的影响
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。
内因： 振荡电路的稳频能力 1. 提高回路Q值；2. 使振荡频率接近回路谐振频率。
EXIT
高频电子线路
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 采用金属屏蔽罩
采用减震器 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
高频电子线路
4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
主要取决于器件老化。
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
由电路内部噪声或突发性干扰引起。
EXIT
高频电子线路
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
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：
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
高频电子线路
4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
总结
EXIT
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，保持其谐振频率不变 的能力，称为谐振回路的标准性。
高频实验报告
（6）调节调制信号的大小，观察m=100%和m>100%两种调幅波在过零点处的波形情况，比较他们的区别。
3.普通调幅波解调
(1)将示波器CH2接幅度调制模块中调幅波输出端J23（TF.OUT）。根据实验步骤调节红色旋钮VR5将输出信号设置为峰峰值为Vp-p=150mv左右的调幅信号，并调整调制信号大小使调幅度m<30%。
实验报告
课程名称：高频电子线路实验
实验项目：正弦波振荡器、振幅调制与解波
实验仪器：
系别：光电信息与通信工程
专业：通信工程
班级/学号：
学生姓名：
实验日期
成绩
实验一正弦波振荡器
一、实验目的：
1、掌握三端式振荡电路的基本原理，起震条件，振荡电路设计及电路参数计算。
2、通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。
CAP可变为C7、C14、C23、C19其中一个。为了满足起振条件的要求F的值不能太大也不能太小，通常取为1/3-1/8。其中Cj为变容二极管2CC1B，根据所加的静态电压对去静态电容，CT3为5-20PF的半可变电容。该高频等效电路未考虑负载电阻。西勒电路是在克拉波电路的基础上在电感两端并联了一个小电容，且满足CAP远大于（CT1+CT17），故其回路等效电容C≈CT1+CT17+Cj。故振荡频率f0=1/2л 。西勒电路在分立元件系统或集成高频电路系统中均获得广泛的应用。
用MC1496集成电路构成的条幅电路如下图所示，图中VR8用调节引出脚1、4之间平衡，R39与R46与电位器VR8组成平衡调节电路，改变VR8可以调节输出载波信号的大小，以使乘法器实现抑制载波的振幅调制或有载的振幅调制，脚1和脚4分别接电阻R43和R49可以较好的抑制载波漏信号和改变温度性能，器件采用双电源供电方式
高频课程设计-晶体振荡器24MHz-何坤林20130325
1.石英晶体谐振器的等效电路
X 感性 fs 容性 fq 容性 ω
图 2 等效电路
图 3 电抗频率特性
从石英晶振的等效图可以看出，石英晶体有两个谐振频率，串联谐振频率 fs 和并 联谐振频率 fp。
fs
1 2 LC q
1 2 L
(1)
fp
C qC 0 Cq C0
fs 1
Cq C0
图 10 仿真电路起振时波形图
开始时频率为 23.667MHz，振荡幅值在逐渐增加，而且随着时间的增加幅值增加的
速度越快， 当经过一段时间后， 幅值变的稳定， 不再增加， 频率稳定度稍差， 如下图 11 ：
图 11 振幅稳定时波形图
图 12 正弦波波形图
从图 12 可以看出，正弦波波形效果并不是很好，高次谐波成分比较多，还存在较 小失真，有可能是静态工作点还没调好；波峰值大概为 2.065V，波谷值大概为 2.287V，电压放大的效果很明显，输出波形电压相对较高，满足输出幅值大于 200mV 的设计要求。
Cq C0 CL
(9)
并联晶体振荡器谐振时等效为电感，频率变化在 fs~fq 之间，f0 接近于 fs，且
C 0 C q ,C L C q ，C0、Cq 为晶体振荡器内部等效电容参数，不作设计，由公式（8）
可知，要求 CL 非常大，则 C7 远小于 C2、C3，又因为反馈系数 F 60pF, C3=30pF。
课 程 设 计 学 生 日 志
时间 2015.12.14-2015.12.18 2015.12.19-2015.12.22 2015.12.23-2015.12.25 2015.12.26-2015.12.28 2015.12.29-2016.1.1 2016.1.2-2016.1.3 2016.1.4 设计内容 查阅资料，初步确定方案 确定设计总体方案 仿真原理电路，领取器件 焊接调试 调整参数，修改部分电路 撰写课程设计报告 答辩
振荡电路中的频率稳定技术
振荡电路中的频率稳定技术在振荡电路中，频率稳定技术是一项关键技术。
振荡电路是一种能够产生稳定频率输出信号的电路，广泛应用于通信、无线电、计算机等领域。
本文将介绍振荡电路中的频率稳定技术，包括控制振荡频率的方法、提高频率稳定性的技术和应用实例等。
一、控制振荡频率的方法1.1 Quartz晶振Quartz晶振是一种使用晶体的振荡器，具有稳定的频率特性。
通过将Quartz晶振与电路相连接，可以实现精确控制振荡频率的目的。
Quartz晶振的频率稳定性高、体积小，被广泛应用于各种电子设备中。
1.2 反馈控制反馈控制是一种通过反馈信号来调整振荡频率的方法。
通过将输出信号与输入信号通过反馈回路连接，可以使振荡电路的频率保持在一定范围内。
反馈控制可以根据需要通过调整反馈信号的相位、幅度等参数来控制振荡频率的稳定性。
二、提高频率稳定性的技术2.1 温度补偿技术温度对振荡电路的频率有很大的影响，为了提高频率稳定性，可以采用温度补偿技术。
通过使用温度传感器和补偿电路，可以根据温度变化来自动调整振荡电路的频率，从而提高频率稳定性。
2.2 噪声抑制技术噪声是影响振荡电路频率稳定性的一个重要因素。
为了提高频率稳定性，可以采用噪声抑制技术。
例如，在电路设计中使用低噪声放大器、降低电路的噪声功率等方法，可以有效地提高振荡电路的频率稳定性。
三、应用实例3.1 通信领域在无线通信系统中，频率稳定的振荡电路是确保通信质量的重要保障。
通过采用高稳定度的振荡器和频率稳定技术，可以有效地减少通信系统中的抖动和干扰，提高通信质量和稳定性。
3.2 医疗设备在医疗设备中，如心电图仪、超声波设备等，频率稳定的振荡电路对于准确测量和诊断至关重要。
通过采用高精度的振荡器和频率稳定技术，可以提高医疗设备的测量精度和稳定性，提高诊断效果。
总结频率稳定技术在振荡电路中起着重要作用，可以有效地控制振荡频率，提高频率稳定性。
通过采用Quartz晶振、反馈控制等方法，可以实现频率的精确控制。
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无晶振振荡器的频率稳定度的研究St udy on t he Stability of Output f or Oscillator Ci rcuits Wit hout Crystal杜 红 聂景峰(中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051)摘 要:在通信、检测电路中,作为时基发生器的振荡电路,其频率稳定度是一个很重要的指标。
在阐明了频率稳定度的基础上,分析了 由比较器构成的方波发生器中影响频率稳定性的各种因素,最后给出了一种稳定度高的振荡电路。
关键词:方波发生器;稳频技术1 频率稳定度的意义振荡器的频率稳定度是决定系统精度的关键参数,因而成为评价该系统质量与水平的重要指标。
所谓频率稳定,就是在各种外界条件发生变化的情况下,要求振荡器的实际工作频率与指定频率之间偏差最小。
振荡器通常都是作为某种信号源,振荡频率的不稳,将导致使用它的设备和系统性能恶化。
频率稳定度通常用频率偏差来表示,频率偏差是指振荡器的实际频率和指定频率之间的偏差。
它可分为绝对偏差和相对偏差。
设f 1为实际振荡频率,f 0为指定频率。
绝对偏差为:△f =f 1-f 0(1)相对偏差:△f /f 1=(f 1-f 0)/f 1≈(f 1-f 0)/f 0(2)在上述频率偏差中,除了出于置定和测量不准引起的原因外,人们最关心的是频率随时间变化而产生的偏差,通常称为频率稳定度,频率稳定度通常定义在一定时间间隔内,振荡器频率的相对变化。
用△f /f 1│时间间隔来表示,这个数值越小,频率稳定度越高。
按照时间各长短不同,通常可分为:长期稳定度、短期稳定度和瞬时稳定度。
2 张弛振荡器的分析张弛振荡器是电子技术中一种基本电路,它具有稳定性高、失真度小、电路简单等许多特点,在无线电设备中有着独特的地位,本文提出用比较器MAX998构成方波发生器。
2.1 基本的方波发生器电路由滞回比较器和RC 定时电路构成。
典型的电路如图1所示。
图1上下限:U T +=R 1R 1+R 2U om ,U T -=-R 1R 1+R 2U om2.2 工作原理2.2.1 设u o =+U om ,则u +=U T +,此时,输出给c 充电;u c ↑,设u c 初始值u c (0+)=0。
在u c <U T -时,u -<u +,u o 保持+U om 不变,一旦u c >U T +,就有u ->u +,u o 立即由+U om 变成-U om 。
如图2。
图2 图32.2.2 当u o =-U om ,u +=U T -,此时,c 经过输出端放电,再反向充电u c 达到U T -时,u o 上翻。
当u o重新回到+U om 以后,电路又进入另一个周期性的变化。
如图3。
2.3 周期与频率的计算图4T =T 1+T 2=2T 2,因为正反向充电条件一样T 1=T 2,如图4。
T 2阶段u c (t )的过渡过程方程为:u c (t )=u c (∞)+[u c (0+)-u c (∞)]e tτ,τ=RC 杜红等:无晶振振荡器的频率稳定度的研究 µϖ u c (0+)=u T -=-R 1R 1+R 2=u om ,u c (∞)=+u om t =T 2时,u c (t =T 2)=u +H=-R 1R 1+R 2・u om ,T 2=RC ln [1+2R 1R 2],所以T =2RC ln [1+2R 1R 2]。
3 基于方波发生器原理的振荡器元器件的选择3.1 比较器根据应用环境的不同,对比较器的各项性能的要求各有千秋。
在此要求比较器要有足够的延迟时间能够产生高的频率,同时比较器的反应速度要快,具有内部滞后确保信号的准确性。
滞后现象是一个比较器关闭和接通时,输入信号电平间的差异。
一个比较器电路有少量的滞后是有益的,因为它衰减电路对噪音的灵敏性,当改变状态时有助于减少输出的多次翻转。
MAX998比较器是一单电源供电、高速、低功耗的比较器。
供电电压范围为2.7V ～5.5V ;20ns 传播延迟时间;单片的供电电流225μA ;具有内部滞后;其等效电阻为65Ω～80Ω;小封装SO T23-6。
图5是由MAX998组成的振荡器。
图53.2 电压电源在此使用MAX866芯片,使MAX998组成的振荡器得到高稳定度的稳压电源。
MAX866的输入电压范围为0.8V 到6.0V ,它可将此电压通过引脚的选择转换输出3.3V 或5V 的高电压。
MAX866的功耗很小可以让电池达到最大的使用寿命。
它高速的转换频率允许他使用小的价格便宜的电感和电容。
另外,具有极小的封装8μMAX。
图6图6是MAX866。
图中的R5为一电感,标称值为330μH 。
D1为一肖特基二极管。
肖特基二极管的主要特点是正向导通压降小(约0.45V ),反向恢复时间短和开关损耗小,所以应用在高频低压电路中,是比较理想的。
具体使用型号可以是1N5818或1N5711。
3.3 电阻电容的选择在此电路中振荡频率仅与R3、C 有关,所以电阻电容的选择直接影响到频率的稳定度和精确度。
电阻的选择:这里可选用金属膜电阻或精密合金箔电阻。
金属膜电阻的特点是精度高,稳定性好,噪声低,体积小,高频特性好,且允许工作环境温度范围大(-55～+125)℃,温度系数低((50～100)×10-6/℃),目前是组成电子电路应用最广泛的电阻之一。
精密合金箔电阻最大的特点是具有自动补偿电阻温度系数功能,故精度高,稳定性好,高频响应好。
这种电阻的精度可达±0.01%,稳定性为±5×10-4%/年,温度系数±10-6/℃,是一种高精度电阻。
电容的选择:在此电路中要使用低压小功率的电容。
在高频电路中,选用云母和瓷介电容器,这是由于其耐压范围宽,可靠性高,性能稳定,容量精度高。
但由于云母电容器体积偏大,在此不适用。
电容器选用应注意电容器的额定电压应高于电容器两端实际电压的2～3倍,这样才能充分发挥它的作用。
4 振荡器稳频技术的研究4.1 由振荡器的周期公式为T =2RC ln [1+2R 1R 2],可得知频率与电阻电容的值有关电阻电容值的变化必然会引起振荡器频率的变化。
在高频区,电容的容抗会变小,这样频率会发生变化而不稳定。
在电路中增加R 3,到了高频区,电容C 的容抗小于R 3时,R 3的存在限制了闭环增益继续增大,起到抑制高频噪声和干扰的作用。
R 3值不宜过大,否则会增大运算误差,一般取几百欧至1k Ω为宜。
在反馈回路中增加了小电容C f ,在工作频率范围内,使R <<1/ωC f ,C f 可以加强高频区的负反馈,压低高频噪声。
由于反馈支路具有相位超前特性,可以补偿微分电容造成的相位滞后作用,从而提高了微分电路的稳定性。
电路如图7所示。
图74.2 电路确定以后电路板的布局设计也是很重要的一环 µω 《计量与测试技术》2005年第32卷第3期(1)为了降低噪声干扰要使用多层板,在这里用的是双层板。
(2)芯片管脚间的引线弯折越少越好,需要转折可用45°折线或圆弧转折。
管脚间的引线越短越好。
(3)电路器件管脚间的引线层间交替越少越好。
要注意信号线近距离平行走线所引入的“交叉干扰”,同一层面的平行走线几乎无法避免,但是在相邻的两个层,走线的方向务必取为相互垂直。
(4)每个芯片的附近要设置一个高频退耦电容。
5 实验测试分别把改进前、后的两个振荡电路放入屏蔽盒中,测量电路的短期频率稳定度,振荡频率为4MHz ,上电60min 后对输出信号的频率进行定时采样,采样间隔时间为1min ,测量时间为240m in ,实验结果如图8、图9所示。
图8 改进前电路的频率稳定曲线从图可见,实验结果表明改进后电路频率的平均稳定度可达10×103Hz/h ,约为改进前平均稳定度110×103Hz/h 的十几倍。
图9 改进后电路的频率稳定曲线6 结论(1)以方波发生器为例分析了频率稳定性对高精度测量电路的影响,对稳频技术进行了详细研究。
(2)在上述研究分析的基础上,提出了一种改进型具有高稳定度的方波发生器,通过实验证实了所研究电路的有效性。
并制成实用化的电路模块,该模块具有互换性,可在不增加成本的前提下,提高精度指标。
参考文献[1]黄秉应,肖明耀,马凤鸣.时间频率的精确测量.[M ]北京;中国计量出版社,1986.[2]曾兴雯,刘乃安,陈建.高频电路原理与分析.[M ]西安:西安电子科技大学出版社,2001.[3]刘明亮编.振荡器的原理和应用.北京:高等教育出版社,1983.9.[4]解月珍,谢沅清编著.通信电子电路.北京:机械工业出版社,2003.2.作者简介:杜红,女,研究生。
主要研究方向:抗冲击高频振荡器。
工作单位:中北大学电子工程系智能一教研室。
通讯地址:030051山西省太原市。
聂景峰,中北大学(太原030051)。
收稿时间:2005-02-01(上接第20页)扫描测量系统构成,分别完成对目标的定位过程和对零位信号与定位信号之间扫描棱镜位移的测量过程。
光栅位移传感器是扫描测量系统的关键部件,应用本文设计的光栅细分模块对此光栅输出信号进行细分,由定位干涉仪系统输出的定位信号控制计算机并口实时采集扫描工作台移动过程中细分电路模块产生的脉冲数,并计算得到高、中、低三位数据,分别用dataH 、dataM 、dataL 表示,栅距ω=0.02mm ,细分数m =20,则位移计算表达式为:s =(dataH 3216+dataM 328+dataL )ω/m表1中列出了对同一目标进行十次测量所记录的扫描工作台的移动距离,位移平均值 s =118.5644mm ,可以看出最大测量误差为1.6μm 。
4 结论本文针对光栅位移传感器在测量系统中的广泛应用,设计了一套对传感器输出信号进行细分和采集的电路模块,其突出优点是采用可编程逻辑器件EPM7128实现了逻辑电路细分,使设计的电路板既小巧又易重复编程修改,具备很强的通用性。
实验证明:应用该细分模块很容易达到测量系统的精度要求。
参考文献[1]颜国正,许广赓,张德骏.光栅位移传感器细分技术的新方法[J ].吉林工业大学学报,1995,25(1):96～100.[2]梁海峰,严一心.基于光栅传感器位移测量的软、硬件设计[J ].现代电子技术,2003,(23):88～89.[3]彭志龙,岳永坚.一种硬件细分方法的研究与应用[J ].测控技术与设备,2003,29(4):30～31.[4]钟明.大量程光纤绝对测距仪研究[D ].天津大学,2004.[5]张国雄.三坐标测量机[M ].天津:天津大学出版社,1999,147～151.[6]徐志军,徐光辉.CPLD/FPG A 的开发与应用[M ].北京:电子工业出版社,2002.作者简介:闫丽,女,现就读于天津大学精仪学院攻读硕士学位,主要从事光电技术、视觉检测方面的研究。