4.3振荡器的频率和振幅稳定度剖析
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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
基于振荡器的频率稳定性能分析
摘 要 ：引 入 了 振 荡 器 频 率 稳 定 度 的 系 统 模 型 ， 简 述 了频 率 稳 定 度 的 基 础 上 ， 重 分 析 了 导 致 振 荡 频 率 不 在 着
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
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
振荡器频率稳定度(精)
3.3
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
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
高频电子线路
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。
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
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
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 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
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
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
振荡器的稳定条件
结论：LC回路具有补偿相 位变化的作用。
三、振荡器的稳定条件
2. 相位平衡的稳定条件
外界干扰
（+）
0 0
0
0
振荡电路的相频特性
总结：外界干扰
与由此引起的 0为同符号，即 而这一增量 0与 引起LC回路的0 为异号，即
0 0 0 0 0
由此得出 相位平衡的稳定条件
0
0
三、振荡器的稳定条件
LC振荡器三个条件的总结
① 起振条件——接通电源后可从无到有建立起振荡。
A F 1
AF 1
A F 2n
振幅条件 相位条件
② 平衡条件——进入平衡状态后可输出等幅持续振荡。
A F 1
AF 1
A F 2n
振幅平衡条件 相位平衡条件
③ 稳定条件——平衡状态不因外界不稳定因素的影响而
受到破坏。
振荡器的稳定条件
1. 振幅平衡的稳定条件
A
A0 1
F
Q
O
VomQ
Vom
放大倍数 A 随振幅Vom的变化特性
Q点是否稳定，要看在此
点附近振幅发生变化时，
电不路稳定能平否衡恢复到稳原定平平衡衡状 态。
假定因某种因素使振幅增大
超过了VomQ，此时A<1/F，即 出现AF<1的情况，于是振幅 就自动衰减而回到VomQ。反 之因某种因素使振幅小于
2. 相位平衡的稳定条件
Q2> Q1
外界干扰 （+）
Q1
0 0
02 01
Q2
0
振荡电路的相频特性
LC回路的Q值 与振荡频率稳定性的关系
➢对于不同的Q值，在同样的 干扰下，且在引起同样的增 量 0下，而由LC回路引入 的相移0却不同。 ➢Q值越高，引入的相移0 越大，恢复力也就越大。
三、振荡器的稳定条件
2. 相位平衡的稳定条件
外界干扰
（+）
0 0
0
0
振荡电路的相频特性
总结：外界干扰
与由此引起的 0为同符号，即 而这一增量 0与 引起LC回路的0 为异号，即
0 0 0 0 0
由此得出 相位平衡的稳定条件
0
0
三、振荡器的稳定条件
LC振荡器三个条件的总结
① 起振条件——接通电源后可从无到有建立起振荡。
A F 1
AF 1
A F 2n
振幅条件 相位条件
② 平衡条件——进入平衡状态后可输出等幅持续振荡。
A F 1
AF 1
A F 2n
振幅平衡条件 相位平衡条件
③ 稳定条件——平衡状态不因外界不稳定因素的影响而
受到破坏。
振荡器的稳定条件
1. 振幅平衡的稳定条件
A
A0 1
F
Q
O
VomQ
Vom
放大倍数 A 随振幅Vom的变化特性
Q点是否稳定，要看在此
点附近振幅发生变化时，
电不路稳定能平否衡恢复到稳原定平平衡衡状 态。
假定因某种因素使振幅增大
超过了VomQ，此时A<1/F，即 出现AF<1的情况，于是振幅 就自动衰减而回到VomQ。反 之因某种因素使振幅小于
2. 相位平衡的稳定条件
Q2> Q1
外界干扰 （+）
Q1
0 0
02 01
Q2
0
振荡电路的相频特性
LC回路的Q值 与振荡频率稳定性的关系
➢对于不同的Q值，在同样的 干扰下，且在引起同样的增 量 0下，而由LC回路引入 的相移0却不同。 ➢Q值越高，引入的相移0 越大，恢复力也就越大。
振荡器的频率稳定问题
《 高 频 电 子 线 路 》 （ 第 四 版 ） 张 肃 文 主 编 高 等 教 育 出 版 社
2.西勒电路
由于一般 C1,C2 取值较大, 即 C1,C2>>C3 所以有: C C3
1 LC 1 L(C3 C4 )
B
C2 L C1 C3 A C4
pce
pbe
C C 3 C1 C1
《 高 频 电 子 评价振荡器频率的主要指标有两个，即：准确度与稳定 线 路 度。振荡器实际工作频率f与标称频率 f 0之间的偏差，称为 》 振荡频率准确度。 （ 第 通常分为绝对频率准确度与相对频率准确度两种，其表 四 版 达式为 ） 张 f f0 f 肃 绝对偏差: f f f 0 , 相对偏差: f0 f0 文 主 振荡器的频率稳定度是指在一定时间间隔内，频率准确 编 高 度的变化。 等 教 育 出 版 社
C3 C C2 C2
图 7.7.1 西勒电路的 交流等效电路
End
影响振荡频率的有如下三种因素： １）振荡回路参数Ｌ与Ｃ;
２）回路电阻ｒ；
《 高 频 电 子 尽管电容三端式振荡器较电感三端式振荡器的稳定性好， 线 路 但是它是以较大的电容 C1和C2，即以下降最高工作频率上限 》 为代价。此外，输入、输出电阻的界入也会降低谐振回路的 （ 第 Q值，降低选频特性，造成输出波形偏离正弦波。 四 调频不太方便 版 1. 克拉泼电路 ） 张 由于一般 C1,C2 取值较大, 肃 即 C1,C2>>C3 所以有: C C3 文 主 1 1 1 C 编 1 1 1 LC LC3 高 C1 C2 C3 等 C3 C p 教 ce C1 C1 C1 育 F 图 6.7.1 克拉泼电路的 C2 出 C3 C pbe 版 交流等效电路 C2 C2 社
正弦波振荡器实验报告
正弦波振荡器实验报告正弦波振荡器实验报告引言：正弦波振荡器是电子学中常见的一种电路，它能够产生稳定的正弦波信号。
在本次实验中，我们将通过搭建一个简单的正弦波振荡器电路，来探索正弦波振荡器的工作原理以及其在电子学中的应用。
一、实验目的本实验的主要目的有以下几点：1. 了解正弦波振荡器的基本原理；2. 学习如何搭建一个简单的正弦波振荡器电路；3. 观察并测量正弦波振荡器输出的波形特性；4. 分析正弦波振荡器的频率稳定性和幅度稳定性。
二、实验器材和原理1. 实验器材：- 信号发生器- 电容- 电感- 晶体管- 电阻- 示波器- 电压表- 电流表2. 实验原理：正弦波振荡器的基本原理是利用反馈回路中的放大器和RC（电阻-电容）网络来实现自激振荡。
在本次实验中，我们将使用一个简单的放大器电路和RC网络来构建正弦波振荡器。
三、实验步骤1. 搭建电路：根据实验原理，我们将放大器电路和RC网络按照图中的连接方式搭建起来。
确保电路连接正确且稳定。
2. 调节电路参数：通过调节电容、电感和电阻的数值，使得电路能够产生稳定的正弦波信号。
调节电路参数时，可以使用示波器来观察输出波形，并通过电压表和电流表来测量电路中的电压和电流数值。
3. 观察和测量输出波形：连接示波器，并调节示波器的设置，使其能够显示电路输出的正弦波信号。
观察输出波形的频率、幅度以及波形的稳定性。
4. 分析波形特性：通过改变电路参数，观察和测量不同条件下的输出波形特性。
分析正弦波振荡器的频率稳定性和幅度稳定性，并记录实验数据。
四、实验结果和数据分析在本次实验中，我们成功搭建了一个正弦波振荡器电路，并通过示波器观察到了稳定的正弦波输出。
通过测量电路中的电压和电流数值，我们得到了一系列实验数据。
根据实验数据，我们可以分析正弦波振荡器的频率稳定性和幅度稳定性。
频率稳定性是指正弦波振荡器输出信号的频率是否能够保持在一个稳定的数值范围内。
幅度稳定性是指输出信号的振幅是否能够保持稳定。
振荡器的起振、平衡与稳定条件
，
。
Y 0 Y F 0
为了使电路工作在相位平衡状态，就要求谐振回路工作在失谐状态，以产生一个谐 振回路相角来平衡。
9
二、振荡器平衡状态的稳定条件 平衡条件只是说明振荡能在某一状态平衡，是建立振荡的必要条件。 没能说明这个平衡状态是否稳定，还不是建立振荡的充分条件。 已经建立的振荡能否维持，还必须看平衡状态是否稳定。
重新平衡后频率发生了变化。为了减小这种变化，减小相角对外界因素影响的敏感 性；提高相频特性曲线斜率的绝对值（提高Q值）。
17
平衡点的振幅稳定条件为
A
0
Vom Vom VomQ
12
2， 软自激与硬自激
工作于非线性状态的有源器件正好具有这一 特性，因而它们具有稳定振幅的功能。
一般只要偏置电路和反馈网络设计正确，在 开始起振时，环路增益大于1，振荡处于增 幅振荡状态，振荡幅度从小到大，直到达到 Q点为止。这是软自激状态，它的特点是不 需要外加激励，振荡便可以自激。 硬自激：需要避免。
4
振荡器的起振条件为 振荡器的平衡条件为
A0 F 1
A F A0 F 1
τ 其中 称为工作强度系数，一般取2～4。
5
将复数形式的振荡器平衡条件分别用模和相角表示：
Ae jA Fe jF 1
振幅平衡条件为
AF 1
相位平衡条件为
A F 2n (n 0,1,2,3,)
说明在平衡状态时，振幅的环路增益等于1。即反馈信号的振幅与原输入信号的振幅 相等。
,
即反馈系数相角； F
8
将振荡器平衡条件
y fe F Z P1 1 的模与相角分开，
得到用电路参数表示的振幅平衡条件和相位平衡条件：
y fe ZP1 F 1 Y Z F 2n (n 0,1,2,3,)
558[工学]43频率稳定度
![558[工学]43频率稳定度](https://img.taocdn.com/s3/m/ce7aa564be1e650e52ea9998.png)
（1）采用温度系数较小的电感和电容
（2）用负温度系数的电容补偿正温度系数的电感的变化 （3）将振荡器放在恒温槽中
2. 提高回路的品质因数
第4章 正弦波振荡器
L
1
0
L Q值越大， 值越大，其相位稳定性越好
第4章 正弦波振荡器
3. 减少晶体管的影响 影响因素：极间电容 4.减少电源、负载等的影响 电源的影响：电源电压的波动，会使晶体管的工作点、 电流发生变化，从而改变晶体管的参数，降低频率稳定度。
第4章 正弦波振荡器
频率稳定度用10的负几次方表示：
中波广播电台发射机：2×10-5/日；
电视发射台：5×10-7 /日； 一般LC振荡器：10-3~10-4/日； 克拉泼和西勒振荡器：10-4~10-5/日。
第4章 正弦波振荡器
4.3.3 提高频率稳定度的措施
1. 提高振荡回路的标准性 主要影响因素：温度——温度的改变,导致电感、电容值改变 措施：
第4章 正弦波振荡器
4.3 频率稳定度
4.3.1 频率稳定度的意义和表征 1.意义： 由于外界条件的变化, 引起振荡器的实际工作频率偏 离标称频率的程度。——振荡器的一个很重要的指标 2.表征： 绝对频差： f
实际
f1 f 0 f 相对频差： f0 f0
措施：振荡器电源应采取必要的稳压措施 负载电阻：负载并联在回路的两端，降低回路的品 质因数,从而使振荡器的频率稳定度下降。
措施：减小负载对回路的耦合
第4章 正弦波振荡器
课后题：
4-1,4-2,4-3
第4章 正弦波振荡器
作业： 下图所示振荡器交流等效电路中，三个LC并联 回路的谐振频率分别是f1,f2,f3。 问：f1、f2、f3满足什么条件时该振荡器能正常工作？相应 的振荡频率是多少？
第4章《高频电子线路》_(曾兴雯)_版高等教育出版社课后答案
4
第4章 正弦波振荡器
第一节
反馈振荡器的原理
一、反馈振荡器的原理分析
组成： （1）放大器
放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载， 是调谐放大器。
（2）反馈网络 一般是由无源器件组成的线性网络。 正反馈： U’i(s)与Ui(s)相位相同。
5
第4章 正弦波振荡器
一、反馈振荡器的原理分析
Ui (s) Us (s) Ui(s)
若 Uo Uc
jL Uc ZL R L e 放大器的负载阻抗 所以 Ic T(j) Yf (j)ZLF(j) Yf ( j)ZL F( j) 1
9
U Uc Uo Ic c 又 K( j) Yf (j)ZL I Ui Ub c Ub 因为 jf Ic Yf ( j) Yf e 晶体管的正向转移导纳 Ub
振幅条件的图解表示
U0 U02 U01 Ub1 Ub2 Ub3 Ub
振荡开始时应为增幅振荡！
12
第4章 正弦波振荡器
四、稳定条件 1、振幅稳定条件
T U i
K U i
0
Ui UiA
0
U i U iA
U’i UiA U’’i
因此，振荡器由增幅振荡过渡到稳幅振荡，是由放
大器的非线性完成的。由于放大器的非线性，振幅稳定 条件很容易满足。
②相位平衡条件，即正反馈条件
U b jX 2 I
U c jX 1 I
X1、X2为同性质电抗元件
判断三端式振荡器能否振荡的原则：
“射同余异”
或 “源同余异”
18
第4章 正弦波振荡器
一、振荡器的组成原则
第4章 正弦波振荡器
第一节
反馈振荡器的原理
一、反馈振荡器的原理分析
组成： （1）放大器
放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载， 是调谐放大器。
（2）反馈网络 一般是由无源器件组成的线性网络。 正反馈： U’i(s)与Ui(s)相位相同。
5
第4章 正弦波振荡器
一、反馈振荡器的原理分析
Ui (s) Us (s) Ui(s)
若 Uo Uc
jL Uc ZL R L e 放大器的负载阻抗 所以 Ic T(j) Yf (j)ZLF(j) Yf ( j)ZL F( j) 1
9
U Uc Uo Ic c 又 K( j) Yf (j)ZL I Ui Ub c Ub 因为 jf Ic Yf ( j) Yf e 晶体管的正向转移导纳 Ub
振幅条件的图解表示
U0 U02 U01 Ub1 Ub2 Ub3 Ub
振荡开始时应为增幅振荡！
12
第4章 正弦波振荡器
四、稳定条件 1、振幅稳定条件
T U i
K U i
0
Ui UiA
0
U i U iA
U’i UiA U’’i
因此，振荡器由增幅振荡过渡到稳幅振荡，是由放
大器的非线性完成的。由于放大器的非线性，振幅稳定 条件很容易满足。
②相位平衡条件，即正反馈条件
U b jX 2 I
U c jX 1 I
X1、X2为同性质电抗元件
判断三端式振荡器能否振荡的原则：
“射同余异”
或 “源同余异”
18
第4章 正弦波振荡器
一、振荡器的组成原则
16振荡器频率稳定和幅度稳定
一、振荡器频率稳定和幅度稳定1、相位的稳定性外界因素的变化会破坏相位平衡条件，使环路相移偏离2nπ。
相位稳定条件是指相位条件一旦被破坏时环路能自动恢复φT=2nπ所应具有的条件。
相位稳定条件满足相位稳定条件的φT(ω)特性曲线如图所示。
上式表示φT(ω)在ω0附近具有负斜率变化，其绝对值愈大，相位愈稳定。
在LC并联谐振回路中，振荡环路φT(ω)=φA(ω)+φF(ω)，即φT(ω)由两部分组成，其中,φF(ω)是反馈网络相移，与频率近似无关；φA(ω)是放大器相移，主要取决于并联谐振回路的相频特性φZ(ω)并联振荡电路中，是依靠具有负斜率相频特性的谐振回路来满足相位稳定条件的，且Ｑ越大，φZ(ω)随ω增加而下降的斜率就越大，振荡器的频率稳定度也就越高。
2、频率的稳定（1）影响振荡器振荡频率变化的原因：温度、湿度、电源电压、负载的变化以及机械振动、元件器的老化、周围磁场等外部因素，都有可能引起决定振荡频率的回路元件参数（L、C、Q e、r）、管子的参数和相位（主要回路相位φ的变化）的变化，从而使振荡频率发生变化，后者是引起频率不稳定的内因。
（2）稳频措施为一是减少外界因素的变化。
例如，将振荡器或回路元件置于恒温槽内来减小温度的变化，采用密封工艺来减小湿度的变化，采用高稳定的稳压电源来减小电源电压的变化，采用减振装置来减小机械振动，采用屏蔽罩来减小周围磁场的影响，在振荡器与负载之间插入跟随器来减小负载变化等。
二是合理选择元器件。
例如，选择f T高且性能稳定可靠的振荡管，不但有利于起振（因在振荡频率上β较高），而且由于极间电容小，相移小，使振荡频率更接近回路的固有谐振频率，有利于提高频率稳定度；选择温度系数小、Q值高的回路电感L（如在高频瓷骨架上用烧渗银法制成的电感）和电容C，一方面使L和C在温度改变时变化很小，振荡频率的变化也很小，另一方面由于Q值高，其频率稳定度也高；采用贴片元器件，可减小分布参数的影响，有利于振荡频率的稳定。
振荡器频率稳定问题晶体振荡器等
石英晶体参数具有高度稳定性， 很稳定， 也很稳定。
由于 ，石英谐振器是等效为电感 L 用。
振荡回路的振荡频率近似等于 。
讨论：
由于 ，振荡管与石英谐振器之间耦合很松。
1.并联型晶体振荡电路
（1）皮尔斯（C-B）电路
RFC
C
E
B
C
B
E
如令 ， 是 和（ + ）的串联。
1.并联型晶体振荡电路（续1）
由于 ，（ ）
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 、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 。
晶体振荡器：利用石英晶体的压电和反压电效应对正弦振荡频率进行控制的振荡器。
石英谐振器(晶体）：利用石英晶体压电效应制成的谐振器件。在石英片两侧形成两个与外电路连接的电极，并把电极固定在支架上，再加以合适的封装。
晶体振荡器突出的优点是频率稳定度和准确度很高频率稳定度可以比较容易地实现 .对晶体施加恒温控制，还可提高到 数量级。目前晶体振荡器频率稳定度的极限是 。
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。
具有两个谐振频率 和 ：
两个谐振频率十分接近：
举例： 2.5MHz石英谐振器的接入系数 p=4.2×10-5
振荡器频率稳定度.ppt
3.3.3
3、减少晶体管的影响 晶体管的极间电容将影响频率稳定度，在设计电路 时应尽可能减少晶体管和回路之间的耦合。 4、提高回路的品质因数 根据 LC回路的特性知，回路的 Q 值越大，回路的相 频特性斜率就越大，即相位越稳定。振荡频率也越稳定。
3.3.3
3.3.4
改进型电容反馈振荡器
一、克拉泼（Clapp）电路 与电容三点式电路 比较，克拉泼电路的
f fosc fo 绝对频率准确度(绝对频率偏差)
f 相对频率准确度(相对频率偏差) fo fosc fo 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”。
3.3.1
通常根据指定的时间间隔不同，频率稳定度可分为：
长期稳定度：时间间隔为1天~12个月；
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
2Q
2 e
tan(gm k )Q e
0 (g k ) 2 2Q g k ) e cos (
m m
上式反映了影响振荡器频率稳定性的主要因素。
3.3.2
f
g m 的变化
加载越重，反馈系数 k
k 的值也越大。 越大，
3.3.3
提高频率稳定度的措施
加 恒 温 槽 ， 稳 压 电 源 。 加 减 振 装 置 ， 减 少 负 载 的 变 化 （ 加 缓 冲 ） 。
1、减小外界因素变化的影响
2、提高电路抗外界因素变化影响的能力。
•A、提高回路的标准性。 •B、选取合理的电路形式。 回路标准性：因外界因素变化，回路元件保持回路 固有频率不变的能力。也就是说，振荡回路的标准性是 指回路电感和电容的标准性。
3、减少晶体管的影响 晶体管的极间电容将影响频率稳定度，在设计电路 时应尽可能减少晶体管和回路之间的耦合。 4、提高回路的品质因数 根据 LC回路的特性知，回路的 Q 值越大，回路的相 频特性斜率就越大，即相位越稳定。振荡频率也越稳定。
3.3.3
3.3.4
改进型电容反馈振荡器
一、克拉泼（Clapp）电路 与电容三点式电路 比较，克拉泼电路的
f fosc fo 绝对频率准确度(绝对频率偏差)
f 相对频率准确度(相对频率偏差) fo fosc fo 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”。
3.3.1
通常根据指定的时间间隔不同，频率稳定度可分为：
长期稳定度：时间间隔为1天~12个月；
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
2Q
2 e
tan(gm k )Q e
0 (g k ) 2 2Q g k ) e cos (
m m
上式反映了影响振荡器频率稳定性的主要因素。
3.3.2
f
g m 的变化
加载越重，反馈系数 k
k 的值也越大。 越大，
3.3.3
提高频率稳定度的措施
加 恒 温 槽 ， 稳 压 电 源 。 加 减 振 装 置 ， 减 少 负 载 的 变 化 （ 加 缓 冲 ） 。
1、减小外界因素变化的影响
2、提高电路抗外界因素变化影响的能力。
•A、提高回路的标准性。 •B、选取合理的电路形式。 回路标准性：因外界因素变化，回路元件保持回路 固有频率不变的能力。也就是说，振荡回路的标准性是 指回路电感和电容的标准性。