【文章內(nèi)容簡介】 它只讓高頻信號通過而阻止低頻信號；低音通道正好相反，它只讓低音通過而阻止高頻信號；中音通道則是一個帶通濾波器，除了一低一高兩個分頻點之間的頻率可以通過，高頻成份和低頻成份都將被阻止。在實際的分頻器中，有時為了平衡高、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。 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LC濾波網(wǎng)絡(luò)，將功率放大器輸出的功率音頻信號分為低音，中音和高音，分別送至各自揚聲器。連接簡單，使用方便，但消耗功率，出現(xiàn)音頻谷點，產(chǎn)生交叉失真，它的參數(shù)與揚聲器阻抗有的直接關(guān)系，而揚聲器的阻抗又是頻率的函數(shù)，與標稱值偏離較大，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進行分頻的設(shè)備，位于功率放大器前，分頻后再用各自獨立的功率放大器，把每一個音頻頻段信號給予放大，然后分別送到相應(yīng)的揚聲器單元。因電流較小故可用較小功率的電子有源濾波器實現(xiàn)，調(diào)整較容易，減少功率損耗，及揚聲器單元之間的干擾。使得信號損失小，音質(zhì)好。但此方式每路要用獨立的功率放大器，成本高，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運用于專業(yè)擴聲系統(tǒng)。 指輸出頻率與輸入控制電壓有對應(yīng)關(guān)系的振蕩電路(VCO)，頻率是輸入信號電壓的函數(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)系曲線來表示。uc為零時的角頻率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。在通信或測量儀器中，輸入控制電壓是欲傳輸或欲測量的信號（調(diào)制信號）。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。在自動頻率控制環(huán)路和鎖相環(huán)環(huán)路中，輸入控制電壓是誤差信號電壓，壓控振蕩器是環(huán)路中的一個受控部件。 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，以保證電路工作點和Q值的穩(wěn)定性。振蕩器自其誕生以來就一直在通信、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。在無線電技術(shù)發(fā)展的初期，它就在發(fā)射機中用來產(chǎn)生高頻載波電壓，在超外差接收機中用作本機振蕩器，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越廣泛，例如在無線電測量儀器中，它產(chǎn)生各種頻段的正弦信號電壓：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負載加熱；某些電氣設(shè)備用振蕩器做成的無觸點開關(guān)進行控制；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，可以毫不夸張地說在電子通信技術(shù)領(lǐng)域，VCO幾乎與電流源和運放具有同等重要地位。 石英晶體振蕩器，石英諧振器簡稱為晶振，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的作用時會產(chǎn)生機械振動，當(dāng)交變電場的頻率與石英晶體的固有頻率相同時，振動便變得很強烈，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，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源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振（諧振）的英文名稱不同，無源晶振為crystal（晶體），而有源晶振則叫做oscillator（振蕩器）。無源晶振需要借助于時鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號，自身無法振蕩起來，所以“無源晶振”這個說法并不準確；有源晶振是一個完整的諧振振蕩器。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重要技術(shù)參數(shù)：諧振電阻（RR），諧振器沒有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能，因此這是各商家競爭的一個重要參數(shù)。 　　石英晶體振蕩器分非溫度補償式晶體振蕩器、溫度補償晶體振蕩器（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補償式晶體振蕩器（DCXO/MCXO）等幾種類型。其中，無溫度補償式晶體振蕩器是最簡單的一種，在日本工業(yè)標準(JIS)中，稱其為標準封裝晶體振蕩器（SPXO）?，F(xiàn)以SPXO為例，簡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和無源電抗網(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、電話機、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)頻計時電子產(chǎn)品如計時器、電子鐘、計算器等。 　　UM系列產(chǎn)品主要應(yīng)用于移動通訊產(chǎn)品中，如BP機、移動手機等。 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與內(nèi)部的振蕩信號同步，利用鎖相環(huán)路就可以實現(xiàn)這個目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環(huán)（PLL）。鎖相環(huán)的特點是：利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位。 因鎖相環(huán)可以實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過程中，當(dāng)輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，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。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 相位差信號轉(zhuǎn)換成uD（t）電壓信號輸出，該信號經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC（t），對振蕩器輸出信號的頻率實施控制。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)外界輸入的信號電壓和壓控振蕩器輸出的信號電壓分別為： 式（） 式（） 式中的ω0為壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或為直流電壓時的振蕩角頻率，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為輸入信號的瞬時振蕩角頻率，θi（t）和θO（t）分別為輸入信號和輸出信號的瞬時位相，根據(jù)相量的關(guān)系可得瞬時頻率和瞬時位相的關(guān)系為： 即： 式（） 則，瞬時相位差θd為 式（） 對兩邊求微分，可得頻差的關(guān)系式為 式（） 上式等于零，說明鎖相環(huán)進入相位鎖定的狀態(tài)，此時輸出和輸入信號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，說明鎖相環(huán)的相位還未鎖定，輸入信號和輸出信號的頻率不等，uc（t）隨時間而變。，該特性說明壓控振蕩器的振蕩頻率ωu以ω0為中心，隨輸入信號電壓uc（t）的變化而變化。該特性的表達式為 式（） 上式說明當(dāng)uc（t）隨時間而變時，壓控振蕩器的振蕩頻率ωu也隨時間而變，鎖相環(huán)進入“頻率牽引”，自動跟蹤捕捉輸入信號的頻率，使鎖相環(huán)進入鎖定的狀態(tài)，并保持ω0=ωi的狀態(tài)不變。 （時域） 鎖相環(huán)路基本方程(動態(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：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： 它是描述輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間的相位誤差φe(t),從環(huán)路閉合的一瞬間開始,φe(t)隨著時間t變化的過程。 （4）各項物理意義：Pφe(t)表示環(huán)路瞬時角頻差 △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)字頻率計讀數(shù)f不變。（說明fi=fo） ③在改變Cj使fo變化時發(fā)現(xiàn)直流電壓表讀數(shù)也有所變化。這說明直流電壓表電壓讀數(shù)變化，使鎖相環(huán)能提供一個反向漂移頻率來補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)路基準輸入信號的頻率和相位與壓控振蕩器輸出信號的頻率和相位相等,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輸入信號頻率相等。 鎖定條件： ωi=ωo φe(t)=φe∞ （2）跟蹤狀態(tài) 用信號發(fā)生器代替基準輸入信號fi，當(dāng)改變fi頻率，在一定范圍內(nèi)變化時，觀察發(fā)現(xiàn)VCO的頻率fo將隨著信號發(fā)生器的頻率作線性變化。在環(huán)路鎖定情況下二個頻率計的頻率讀數(shù)始終是相等的。 跟蹤過程可表示為: ωi↑→φi↑→φe↑→Vd↑→Vc↑→Cj↓→ωo↑→φo↑ 同樣跟蹤過程也是鎖定的一種形式:ωo↑→φo↑→φe↓→Vd↓→Vc↓→Cj↑→ωo↓→φo