【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 它只讓高頻信號(hào)通過(guò)而阻止低頻信號(hào)；低音通道正好相反，它只讓低音通過(guò)而阻止高頻信號(hào)；中音通道則是一個(gè)帶通濾波器，除了一低一高兩個(gè)分頻點(diǎn)之間的頻率可以通過(guò)，高頻成份和低頻成份都將被阻止。在實(shí)際的分頻器中，有時(shí)為了平衡高、低音單元之間的靈敏度差異，還要加入衰減電阻；另外，有些分頻器中還加入了由電阻、電容構(gòu)成的阻抗補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其目的是使音箱的阻抗曲線心理平坦一些，以便于功放驅(qū)動(dòng)。 分頻器的電路結(jié)構(gòu)圖 3分頻器的分類：功率分頻器 位于功率放大器之后，設(shè)置在音箱內(nèi)，通過(guò)LC濾波網(wǎng)絡(luò)，將功率放大器輸出的功率音頻信號(hào)分為低音，中音和高音，分別送至各自揚(yáng)聲器。連接簡(jiǎn)單，使用方便，但消耗功率，出現(xiàn)音頻谷點(diǎn)，產(chǎn)生交叉失真，它的參數(shù)與揚(yáng)聲器阻抗有的直接關(guān)系，而揚(yáng)聲器的阻抗又是頻率的函數(shù)，與標(biāo)稱值偏離較大，因此誤差也較大，不利于調(diào)整。 （2）電子分頻器將音頻弱信號(hào)進(jìn)行分頻的設(shè)備，位于功率放大器前，分頻后再用各自獨(dú)立的功率放大器，把每一個(gè)音頻頻段信號(hào)給予放大，然后分別送到相應(yīng)的揚(yáng)聲器單元。因電流較小故可用較小功率的電子有源濾波器實(shí)現(xiàn)，調(diào)整較容易，減少功率損耗，及揚(yáng)聲器單元之間的干擾。使得信號(hào)損失小，音質(zhì)好。但此方式每路要用獨(dú)立的功率放大器，成本高，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)用于專業(yè)擴(kuò)聲系統(tǒng)。 指輸出頻率與輸入控制電壓有對(duì)應(yīng)關(guān)系的振蕩電路(VCO)，頻率是輸入信號(hào)電壓的函數(shù)的振蕩器VCO，振蕩器的工作狀態(tài)或振蕩回路的元件參數(shù)受輸入控制電壓的控制，就可構(gòu)成一個(gè)壓控振蕩器。 　　其特性用輸出角頻率ω0與輸入控制電壓uc之間的關(guān)系曲線來(lái)表示。uc為零時(shí)的角頻率ω0,0稱為自由振蕩角頻率；曲線在ω0,0處的斜率K0稱為控制靈敏度。在通信或測(cè)量?jī)x器中，輸入控制電壓是欲傳輸或欲測(cè)量的信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）。人們通常把壓控振蕩器稱為調(diào)頻器，用以產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)。在自動(dòng)頻率控制環(huán)路和鎖相環(huán)環(huán)路中，輸入控制電壓是誤差信號(hào)電壓，壓控振蕩器是環(huán)路中的一個(gè)受控部件。 壓控振蕩器的類型有LC壓控振蕩器、RC壓控振蕩器和晶體壓控振蕩器。對(duì)壓控振蕩器的技術(shù)要求主要有：頻率穩(wěn)定度好，控制靈敏度高，調(diào)頻范圍寬，頻偏與控制電壓成線性關(guān)系并宜于集成等。晶體壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定度高，但調(diào)頻范圍窄，RC壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定度低而調(diào)頻范圍寬，LC壓控振蕩器居二者之間。 2. 壓控振蕩器的作用 壓控振蕩器(VCO)與普通本振相比，在諧振回路中多出了電控器件，比如變?nèi)荻O管；一般壓控振蕩器(VCO)多以克拉潑振蕩器形式存在，以保證電路工作點(diǎn)和Q值的穩(wěn)定性。振蕩器自其誕生以來(lái)就一直在通信、電子、航海航空航天及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域扮演重要的角色，具有廣泛的用途。在無(wú)線電技術(shù)發(fā)展的初期，它就在發(fā)射機(jī)中用來(lái)產(chǎn)生高頻載波電壓，在超外差接收機(jī)中用作本機(jī)振蕩器，成為發(fā)射和接收設(shè)備的基本部件。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，振蕩器的用途也越來(lái)越廣泛，例如在無(wú)線電測(cè)量?jī)x器中，它產(chǎn)生各種頻段的正弦信號(hào)電壓：在熱加工、熱處理、超聲波加工和某些醫(yī)療設(shè)備中，它產(chǎn)生大功率的高頻電能對(duì)負(fù)載加熱；某些電氣設(shè)備用振蕩器做成的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)行控制；電子鐘和電子手表中采用頻率穩(wěn)定度很高的振蕩電路作為定時(shí)部件等。尤其在通信系統(tǒng)電路中，壓控振蕩器(VCO)是其關(guān)鍵部件，特別是在鎖相環(huán)電路、時(shí)鐘恢復(fù)電路和頻率綜合器電路等更是重中之重，可以毫不夸張地說(shuō)在電子通信技術(shù)領(lǐng)域，VCO幾乎與電流源和運(yùn)放具有同等重要地位。 石英晶體振蕩器，石英諧振器簡(jiǎn)稱為晶振，它是利用具有壓電效應(yīng)的石英晶體片制成的。這種石英晶體薄片受到外加交變電場(chǎng)的作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率與石英晶體的固有頻率相同時(shí)，振動(dòng)便變得很強(qiáng)烈，這就是晶體諧振特性的反應(yīng)。利用這種特性，就可以用石英諧振器取代LC(線圈和電容)諧振回路、濾波器等。由于石英諧振器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于家用電器和通信設(shè)備中。石英諧振器因具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件。 晶體振蕩器也分為無(wú)源晶振和有源晶振兩種類型。無(wú)源晶振與有源晶振（諧振）的英文名稱不同，無(wú)源晶振為crystal（晶體），而有源晶振則叫做oscillator（振蕩器）。無(wú)源晶振需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào)，自身無(wú)法振蕩起來(lái)，所以“無(wú)源晶振”這個(gè)說(shuō)法并不準(zhǔn)確；有源晶振是一個(gè)完整的諧振振蕩器。石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件。石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)來(lái)起振，而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC共同作用來(lái)工作的。振蕩器直接應(yīng)用于電路中。振蕩器比諧振器多了一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)：諧振電阻（RR），諧振器沒(méi)有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能，因此這是各商家競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要參數(shù)。 　　石英晶體振蕩器分非溫度補(bǔ)償式晶體振蕩器、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（TCXO）、電壓控制晶體振蕩器（VCXO）、恒溫控制式晶體振蕩器（OCXO）和數(shù)字化/μp補(bǔ)償式晶體振蕩器（DCXO/MCXO）等幾種類型。其中，無(wú)溫度補(bǔ)償式晶體振蕩器是最簡(jiǎn)單的一種，在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)中，稱其為標(biāo)準(zhǔn)封裝晶體振蕩器（SPXO）?，F(xiàn)以SPXO為例，簡(jiǎn)要介紹一下石英晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)與工作原理。 石英晶體，有天然的也有人造的，是一種重要的壓電晶體材料。石英晶體本身并非振蕩器，它只有借助于有源激勵(lì)和無(wú)源電抗網(wǎng)絡(luò)方可產(chǎn)生振蕩。SPXO主要是由品質(zhì)因數(shù)Q很高的晶體諧振器（即晶體振子）與反饋式振蕩電路組成的。石英晶體振子是振蕩器中的重要元件，晶體的頻率（基頻或n次諧波頻率）及其溫度特性在很大程度上取決于其切割取向。 石英晶體諧振器根據(jù)其外型結(jié)構(gòu)不同可分為HC49U、HC49U/S、HC49U/S．SMD、UMUM5及柱狀晶體等。 　　HC49U適用于具有寬闊空間的電子產(chǎn)品如通信設(shè)備、電視機(jī)、電話機(jī)、電子玩具中。 　　HC49U/S適用于空間高度受到限制的各類薄型、小型電子設(shè)備及產(chǎn)品中。 　　HC49U/S．SMD為準(zhǔn)表面貼裝型產(chǎn)品，適用于各類超薄型、小型電腦及電子設(shè)備中。 　　柱狀石英晶體諧振器適用于空間狹小的穩(wěn)頻計(jì)時(shí)電子產(chǎn)品如計(jì)時(shí)器、電子鐘、計(jì)算器等。 　　UM系列產(chǎn)品主要應(yīng)用于移動(dòng)通訊產(chǎn)品中，如BP機(jī)、移動(dòng)手機(jī)等。 石英晶體諧振器主要用于頻率控制和頻率選擇電路。本指南有助于確保不出現(xiàn)性能不滿意、成本不合適及可用性不良等現(xiàn)象。第4章 間接頻率合成(IS)技術(shù)—鎖相頻率合成技術(shù) 鎖相環(huán)路的基本組成和工作原理 鎖相環(huán)路的基本組成 許多電子設(shè)備要正常工作，通常需要外部的輸入信號(hào)與內(nèi)部的振蕩信號(hào)同步，利用鎖相環(huán)路就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡(jiǎn)稱鎖相環(huán)（PLL）。鎖相環(huán)的特點(diǎn)是：利用外部輸入的參考信號(hào)控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號(hào)的頻率和相位。 因鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)頻率對(duì)輸入信號(hào)頻率的自動(dòng)跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過(guò)程中，當(dāng)輸出信號(hào)的頻率與輸入信號(hào)的頻率相等時(shí)，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來(lái)。鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分組成。 uiuducu0PDLFVCO 相位差信號(hào)轉(zhuǎn)換成uD（t）電壓信號(hào)輸出，該信號(hào)經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC（t），對(duì)振蕩器輸出信號(hào)的頻率實(shí)施控制。鎖相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成。Ui(t)Ud(t)Uo(t) 鑒相器的工作原理是：設(shè)外界輸入的信號(hào)電壓和壓控振蕩器輸出的信號(hào)電壓分別為： 式（） 式（） 式中的ω0為壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或?yàn)橹绷麟妷簳r(shí)的振蕩角頻率，稱為電路的固有振蕩角頻率。則模擬乘法器的輸出電壓uD為： 式（） 用低通濾波器LF將上式中的和頻分量濾掉，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓uC（t）。即uC（t）為： 式（） 式中的ωi為輸入信號(hào)的瞬時(shí)振蕩角頻率，θi（t）和θO（t）分別為輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的瞬時(shí)位相，根據(jù)相量的關(guān)系可得瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)位相的關(guān)系為： 即： 式（） 則，瞬時(shí)相位差θd為 式（） 對(duì)兩邊求微分，可得頻差的關(guān)系式為 式（） 上式等于零，說(shuō)明鎖相環(huán)進(jìn)入相位鎖定的狀態(tài)，此時(shí)輸出和輸入信號(hào)的頻率和相位保持恒定不變的狀態(tài)，uc（t）為恒定值。當(dāng)上式不等于零時(shí)，說(shuō)明鎖相環(huán)的相位還未鎖定，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的頻率不等，uc（t）隨時(shí)間而變。，該特性說(shuō)明壓控振蕩器的振蕩頻率ωu以ω0為中心，隨輸入信號(hào)電壓uc（t）的變化而變化。該特性的表達(dá)式為 式（） 上式說(shuō)明當(dāng)uc（t）隨時(shí)間而變時(shí)，壓控振蕩器的振蕩頻率ωu也隨時(shí)間而變，鎖相環(huán)進(jìn)入“頻率牽引”，自動(dòng)跟蹤捕捉輸入信號(hào)的頻率，使鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定的狀態(tài)，并保持ω0=ωi的狀態(tài)不變。 （時(shí)域） 鎖相環(huán)路基本方程(動(dòng)態(tài)方程)和物理意義: （1）方程：Pφe(t)=Pφi(t)AOADAF(p)sinφe(t) 式（） Pφe(t)=Pφi(t)A∑(p)sinφe(t) 式（） （2）方程特點(diǎn)：①屬非線性微分方程。②非線性由鑒相器決定。③求解微分方程，可確定環(huán)路的性能。 （3）方程物理意義： 它是描述輸入信號(hào)和壓控振蕩器輸出信號(hào)之間的相位誤差φe(t),從環(huán)路閉合的一瞬間開始,φe(t)隨著時(shí)間t變化的過(guò)程。 （4）各項(xiàng)物理意義：Pφe(t)表示環(huán)路瞬時(shí)角頻差 △ω= ωiωoPφi(t)表示環(huán)路的固有角頻差（或起始角頻差）△ωi= ωiωr 式（） AOADAF(p)sinφe(t)表示環(huán)路控制角頻差△ωo= ωoωr（復(fù)頻域） (1)線性化條件: 式（） (2)環(huán)路線性化環(huán)路方程： Pφe(t)=Pφi(t)A∑F(p)φe(t) 式（） 式()為線性微分方程。 (3)復(fù)頻域環(huán)路線性化環(huán)路方程: Sφe(S)=Sφi(S)A∑F(S)φe(t) 式（） φe(S),φi(S)為 φe(t), φi(t)的拉氏變換。 F(S)是環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù)。 （1）鎖定狀態(tài) ①先調(diào)節(jié)fi=fo鎖定狀態(tài)。 ②改變VCO振蕩回路電容Cj，但數(shù)字頻率計(jì)讀數(shù)f不變。（說(shuō)明fi=fo） ③在改變Cj使fo變化時(shí)發(fā)現(xiàn)直流電壓表讀數(shù)也有所變化。這說(shuō)明直流電壓表電壓讀數(shù)變化，使鎖相環(huán)能提供一個(gè)反向漂移頻率來(lái)補(bǔ)償壓控振蕩頻率的變化。，從而使ωo被鎖定在ωi上。鎖定狀態(tài)涵義 它是指環(huán)路基準(zhǔn)輸入信號(hào)的頻率和相位與壓控振蕩器輸出信號(hào)的頻率和相位相等,則鑒相器輸出電壓 vd(t)為一直流電壓，其大小使壓控振蕩器頻率保持著和基準(zhǔn)輸入信號(hào)頻率相等。 鎖定條件： ωi=ωo φe(t)=φe∞ （2）跟蹤狀態(tài) 用信號(hào)發(fā)生器代替基準(zhǔn)輸入信號(hào)fi，當(dāng)改變fi頻率，在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，觀察發(fā)現(xiàn)VCO的頻率fo將隨著信號(hào)發(fā)生器的頻率作線性變化。在環(huán)路鎖定情況下二個(gè)頻率計(jì)的頻率讀數(shù)始終是相等的。 跟蹤過(guò)程可表示為: ωi↑→φi↑→φe↑→Vd↑→Vc↑→Cj↓→ωo↑→φo↑ 同樣跟蹤過(guò)程也是鎖定的一種形式:ωo↑→φo↑→φe↓→Vd↓→Vc↓→Cj↑→ωo↓→φo