振荡器频率稳定问题晶体振荡器等

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1、笫5章正弦波振荡器5.1引言5.2LC振荡器的基本工作原理5.3LC振荡器的电路分析5.4振荡器的频率稳定度5.4.1频率稳定度的计量5.4.2导致振荡频率不稳定的原因5.4.3主要稳频措施5.5晶体振荡器5.5.1石英谐振器的基本特性5.5.2晶体振荡电路5.6负阻振荡器（*）5.7RC振荡器与开关电容振荡器（*）5.8特殊振荡现象（*）2001年9月--12月1《通信电路原理》--无九5.4振荡器的频率稳定度5.4.1频率稳定度的计量对振荡器频率性能的要求，通常用频率准确度和频率稳定度来衡量。频率准确度又称频率精度绝对频率

2、准确度f：它表示振荡频率f偏离标称频率的程度。相对频率准确度：为了合理评价不同标称频率振荡器的频率偏差，频率准确度也可用其相对值来表示。2001年9月--12月2《通信电路原理》--无九5.4.1频率稳定度的计量（续1）频率稳定度则是指在一定观测时间内，由于各种因素变化，引起振荡频率相对于标称频率变化的程度。（1）长期频率稳定度（长稳）观测时间为一天以上的稳定度称为长期频率稳定度。一般高精度的频率基准、时间基准（如天文观测台、国家计时台等）均采用长期频率稳定度来计量频率源的特性。（2）短期频率稳定度（短稳）观测时间在一天以内

3、如以小时计量的频率稳定度。大多数电子设备和仪器均采用短稳来衡量。（3）瞬时频率稳定度（秒级频率稳定度）瞬时频率稳定度用于衡量秒或毫秒时间内频率的随机变化。这些变化均由设备内部噪声或各种突发性干扰所引起。2001年9月--12月3《通信电路原理》--无九5.4.1频率稳定度的计量（续2）举例：LC普通信号中波短波电视标准信号原子钟振荡器发生器广播台通信机发射台发生器频率标准2001年9月--12月4《通信电路原理》--无九5.4.2导致振荡频率不稳定的原因能使环路相位平衡条件得以满足的频率即为该振荡器的振荡频率与回路自然振荡频率

4、、回路有效Q值以及环路附加相移的关系可写成：外因：温度变化、电压变化、负载变化。内因：相位平衡条件。2001年9月--12月5《通信电路原理》--无九5.4.2导致振荡频率不稳定的原因（续1）1.影响（或）的主要因素各种环境因素如温度、湿度、大气压力、振动等因素对回路电感L和电容C的影响。晶体管或其它器件的输入、输出阻抗的变化。电路元件间分布电容的变化。负载电抗参数的变化。2001年9月--12月6《通信电路原理》--无九5.4.2导致振荡频率不稳定的原因（续2）2.影响环路Q值的因素器件输入、输出阻抗中的有功部分。负载电阻的

5、变化。回路损耗电阻尤其是电抗元件的高频损耗，环路元器件的高频响应等。2001年9月--12月7《通信电路原理》--无九5.4.2导致振荡频率不稳定的原因（续3）3.影响的因素事实上，还有许多其它原因，通过上述三途径对振荡频率的稳定性起着不良影响。反馈变压器的非理想电抗因素。晶体管的输入阻抗和输出阻抗。晶体管的值可为复数。环路内各种噪声源引起的相差抖动等。2001年9月--12月8《通信电路原理》--无九5.4.3主要稳频措施1.提高谐振回路的标准性回路的标准性是指在外界因素如温度、湿度、大气压力等变化时，谐振回路保持其谐振频

6、率固定不变的能力。标准性越高，回路自然谐振频率随环境条件变化的可能性就越小。提高回路标准性的主要措施是选用高品质因数、高稳定性和低温度系数、低吸水性的电容器与电感器。等号右边的负号表示频率变化的方向与电抗变化的方向刚好相反。如电感量加大，振荡频率将降低。2001年9月--12月9《通信电路原理》--无九5.4.3主要稳频措施（续1）温度补偿法和温度隔离法：引起电抗元件电感量和电容量变化最明显的环境因素是温度的变化。温度补偿法：用具有负温度系数的瓷介电容器，接入由普通的具有正温度系数的电感和电容组成的谐振回路。温度隔离法：将关键

7、电抗元件置于特制的恒温槽内，使槽内的温度基本上不随外界环境温度的变化。利用石英谐振器等固体谐振系统代替由电感、电容构成的电磁谐振系统，它是高稳频率源的一个重要形式。由于这种谐振系统构成的振荡器，不但频率稳定性、频率准确度高，而且体积、耗电均很小，因此，在许多领域已被广泛地采用。2001年9月--12月10《通信电路原理》--无九5.4.3主要稳频措施（续2）2.削弱不稳定因素对谐振特性的影响晶体管的参数稳定：晶体管的参数（输入输出阻抗等）受工作点的影响较大，因此注意选择工作点稳定电路与良好的稳压电路。选择回路与器件间的接入系数

8、：晶体管的输入输出阻抗、外接负载阻抗、各种分布电容和引线电感都是影响回路标准性的重要因素。因此选择回路与器件间的接入系数，选择合适的回路与负载间的耦合系数，尽可能减小不稳定的分布电容和引线电感的影响，对于提高频率稳定性是十分重要的。外接负载阻抗：为了减小负载对振荡器的影响，振