振荡器频率稳定度(精)
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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
图3.3.2 克拉泼振荡电路 （a）实用电路（b)高频等效电路 （改进型振荡器动画） 3.3.4
若不考虑晶体管输入、输出电容的影响。因为
C3 远远小于 C1 或 C2 , 所以C1 、 C3 三个电容串联 C2、
为绝对频差的平均值，称为绝对频率准确度。显然，
f 0 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 10 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；
7
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；
短期稳定度：时间间隔为1天以内，用小 时、分、秒计算； 瞬间稳定度：指在秒或毫秒以内。 通常所讲的频稳度一般指短期频稳度。若将规定时 间划分为n个等间隔，各间隔内实测的振荡频率分别为
f1 、 f 2 、 f3 、 f 4 、…、 f n ，则当振荡频率规定为f0 (标称
k 的值也越大。 加载越重，反馈系数 k f 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。
3.3.3
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
z () 随 增加而 可以得出结论，选频回路的Q 值越高，
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。
3.3.2
(g k ) 的变化对频率的影响 （3）
m
频率稳定度也决定于 (gm k )
的大小，而 (gm k ) 主要决
知，相位（频率）稳
定条件主要有负载选 频回路的相频特性决 定，而选频回路的相 频特性可近似表示为：
图3.3.1 （b）品质因数Qe 的变化
o z ( ) arctan 2Qe o
z 由于
o
2Qe
0
所以，决定振荡器相位（频率）
稳定条件的相频特性的斜率与回路的 Q 值成正比，因此
3.3.4
由于 Cce 的接入系数大大减小，所以它等效到回路两端 的电容值也大大减小，对振荡频率的影响也大大减小。
osc 0
0
2Qe
2
tan( gm k )Qe
m
0 ( g k ) 2 2Qe cos ( g k )
m
上式反映了影响振荡器频率稳定性的主要因素。
3.3.2
（2）回路Q 的变化对频率的影响 频率稳定度也决定于
Qe 的大小，见图3.3.1(b)。以上。
3.3.1
3.3.2 振荡器的稳频原理 已知相位平衡条件 g z k 0
m
设回路Q值较高，振荡回路在 osc 附近的相角 z 可以表示为
tan z 2Qe (osc o )
o
因此相位平衡条件可以表示为
即
2Qe (osc o )
频率）时，短期频率稳定度的定义为:
f 0 (f 0 )i f 0 1 lim [ ] f 0 n n i 1 f0 f0
n
2
式中 (f0 )i fi f0 为第i个时间间隔内实测的绝对误差。
1 n f 0 lim ( fi f 0 ) n n i 1
定于晶体管内部的状态，受晶 另外，若 (gm k )的绝对值 越小，频率稳定度就越高， 通常振荡器工作频率越高， 由于晶体管的高频 体管电流 i 、i 变化的影响； b c
图3.3.1 （c）
gm 的绝对值越大。 效应， k 主要是由基极输入电阻引起的，输入电阻对回路的
gm 的变化
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
图3.3.2 克拉泼振荡电路 （a）实用电路（b)高频等效电路 （改进型振荡器动画） 3.3.4
若不考虑晶体管输入、输出电容的影响。因为
C3 远远小于 C1 或 C2 , 所以C1 、 C3 三个电容串联 C2、
为绝对频差的平均值，称为绝对频率准确度。显然，
f 0 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 10 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；
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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；
短期稳定度：时间间隔为1天以内，用小 时、分、秒计算； 瞬间稳定度：指在秒或毫秒以内。 通常所讲的频稳度一般指短期频稳度。若将规定时 间划分为n个等间隔，各间隔内实测的振荡频率分别为
f1 、 f 2 、 f3 、 f 4 、…、 f n ，则当振荡频率规定为f0 (标称
k 的值也越大。 加载越重，反馈系数 k f 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。
3.3.3
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
z () 随 增加而 可以得出结论，选频回路的Q 值越高，
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。
3.3.2
(g k ) 的变化对频率的影响 （3）
m
频率稳定度也决定于 (gm k )
的大小，而 (gm k ) 主要决
知，相位（频率）稳
定条件主要有负载选 频回路的相频特性决 定，而选频回路的相 频特性可近似表示为：
图3.3.1 （b）品质因数Qe 的变化
o z ( ) arctan 2Qe o
z 由于
o
2Qe
0
所以，决定振荡器相位（频率）
稳定条件的相频特性的斜率与回路的 Q 值成正比，因此
3.3.4
由于 Cce 的接入系数大大减小，所以它等效到回路两端 的电容值也大大减小，对振荡频率的影响也大大减小。
osc 0
0
2Qe
2
tan( gm k )Qe
m
0 ( g k ) 2 2Qe cos ( g k )
m
上式反映了影响振荡器频率稳定性的主要因素。
3.3.2
（2）回路Q 的变化对频率的影响 频率稳定度也决定于
Qe 的大小，见图3.3.1(b)。以上。
3.3.1
3.3.2 振荡器的稳频原理 已知相位平衡条件 g z k 0
m
设回路Q值较高，振荡回路在 osc 附近的相角 z 可以表示为
tan z 2Qe (osc o )
o
因此相位平衡条件可以表示为
即
2Qe (osc o )
频率）时，短期频率稳定度的定义为:
f 0 (f 0 )i f 0 1 lim [ ] f 0 n n i 1 f0 f0
n
2
式中 (f0 )i fi f0 为第i个时间间隔内实测的绝对误差。
1 n f 0 lim ( fi f 0 ) n n i 1
定于晶体管内部的状态，受晶 另外，若 (gm k )的绝对值 越小，频率稳定度就越高， 通常振荡器工作频率越高， 由于晶体管的高频 体管电流 i 、i 变化的影响； b c
图3.3.1 （c）
gm 的绝对值越大。 效应， k 主要是由基极输入电阻引起的，输入电阻对回路的
gm 的变化