正弦波振荡器概述、分类和应用.ppt

* ② Qe 变化 若负载和管子参数变化，使谐振回路 Qe增加 ?Qe，则 ?z(?)曲线变陡。?Qe 引起振荡频率的变化量与?f 和 Qe大小有关。 * 若 ?f 产生 ??f，则 ?z(?)曲线形状不变，而交点移动。 ??f 引起振荡频率的变化与 ?f(同条曲线)、Qe 的大小有关。 ③?f变化 * ④提高 LC 振荡器频稳度的基本措施： 减小 ?? 0、?Qe 和 ??f ； 减小 ?f 和增大 Qe ，以减小由 ?Qe、??f 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 外界因素：温度、湿度、大气压、电源电压、周围磁场、机械振动及负载变化等，其中以温度的影响最严重。 措施：减振、恒温、密封(湿度、大气压)、高稳定度电源、屏蔽罩、振荡器与负载间插入跟随器。 * ②提高振荡回路标准性 标准性：振荡回路在外界因素变化时保持固有谐振频率不变的能力。标准性越高，??0 就越小。 ??0 与 ?L、?C 的关系 将此式展开，忽略高阶小量，化简为 * 为提高回路标准性，必须减小 L、C 的相对变化量。 措施： 温度补偿。电感和部分寄生参量有正值的温度系数，选用有负温度系数的陶瓷电容器，且数值合适，正负可补偿。 缩短引线，采用贴片元器件，减小分布参数。 使用稳定度高的外接集总电容、电感，减小不稳定的寄生量及其在 L、C 中的比重。 fosc= (LC)-1/2稳定，C↑→L↓ → Q0↓ → Qe ↓ →频稳度↓ * 3.3.2克拉泼(Clapp)振荡电路 (b) 与电容三点式振荡器的差别：与 C1、C2 串联的电容 C3。且C3 取值较小。满足 C3 C1，C3 C2，回路总电容取决于 C3。 * 回路总电容取决于 C3，减小了极间电容 Cce、Cbe、Ccb(并联在 C1、C2 上)对频率的影响。 C3 越小，影响越小，回路标准性越高。 ①提高了频率稳定度 ②牺牲了环路增益 接入 C3 后，虽反馈系数不变，但接在 A、B 两端的电阻 折算到集电极间的数值 减小 C1，2 是 C1、C2 极间电容的总和，因而环路增益减小。C3 越小，环路增益越小。C3 过小，就不会满足振幅起振条件，而停振。 * 3.4　晶体振荡器 频稳度 晶体振荡器：超过 10 -5 LC 振荡器：10 -3 ~ 10 -5 晶体振荡器(Crystal Oscillator)：采用石英谐振器(简称晶体 Quartz-Crystal)控制和稳定振荡频率的振荡器。 * 3.4.1　石英谐振器的电特性 一、结构与性能 利用石英晶体的压电效应(Piezoelectric)制成的一种谐振器件。 * 温度特性 按不同的切割方式，石英晶体有不同的温度特性。 固有频率 晶体片切割的越薄，其固有振动频率越高。 压电效应 当石英片受到外部压力或拉力作用时，在其两面会产生出电荷，这是正压电效应。而当石英片的两面加电场时，石英片会产生形变，这是逆压电效应。当加交变电压时，由于正、逆压电效应的作用，在线路中会出现交变电流。 振动多谐性 除基频(Fundamental Frequency)振动外，还有奇次泛音(Overtones)振动。 * 二、等效电路 当外加交流电压的频率等于晶体固有频率时，晶体片的机械振动最大，晶体表面电荷量最多，外电路中的交流电流最强，于是产生了谐振，且具有串联谐振特性。 C0：静态电容和支架引线分布电容之和； Lq1、Cq1、rq1：晶体基频等效电路； Lq3、Cq3、rq3：晶体三次泛音等效电路 ? ? ? 。 * 典型值： C0约1pF~10pF Lq约10-3H~10-2 H Cq约10-4pF~10-1pF rq约几十欧到几百欧 结论： ①石英晶振的Ｑ值和特性阻抗都非常高。Ｑ值可达几万到几百万, 因为 ②由于石英晶振的接入系数n = Cq／(C0+Cq)很小, 所以外接元器件参数对石英晶振的影响很小。 ③由上面两点可得石英晶振的频率稳定度是非常高的。  * 三、电抗特性 忽略 rq 时，晶体两端呈现纯电抗，其值近似为 * ①在 ?s ~ ?p 之间为正值，呈感性；其他频段内为负值，呈容性。 ②在 ?s 上 Xcr = 0 ，为串联谐振；在 ?p 上 Xcr ? ?，为并联谐振。 感性区 * 或 由于CqC0，所以fp极靠近fs 四、实际电路 fN：晶体标称频率； CL：负载电容，通常30pF/50pF。 * 小结： 晶振体两个谐振频率：fs、fp ；且 fs fp ① 工作于 fs ~ fp 之间为高 Q 电感，并联谐振。 ② 工作于 fs 附近为串联谐振，对 fs，相当于短路。 * 3.4.2 晶体振荡