【文章內容簡介】 信號作為標準，將它的頻率和相位與從VCO輸出端送來的信號進行比較。如果在它的工作范圍內檢測出任何相位（頻率）差，就產生一個誤差信號Vd(t)，這個誤差信號正比于輸入信號和VCO 輸出信號之間的相位差，通常是以交流分量調制的直流電平。 由低通濾波器濾除誤差信號中的交流分量，產生信號Ve(t)去控制VCO，強制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準信號和VCO輸出信號之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0，這時我們就稱環(huán)路已被鎖定。對于已經(jīng)鎖定的環(huán)路，若輸入信號的頻率或相位稍有變化，立刻會在兩個輸入信號的相位差上反映出來，鑒相器的輸出也會隨著改變并驅動VCO的頻率和相位以同樣的規(guī)律跟著變化。環(huán)路的這種狀態(tài)稱為跟蹤狀態(tài)。因此可以說鎖相環(huán)是一個相位自動控制系統(tǒng)，其鎖定狀態(tài)的取得是靠相位差的作用，鎖定狀態(tài)的維持也仍然依靠相位差的作用。鎖相環(huán)路基本特性有（1）環(huán)路鎖定后，沒有頻率誤差。當鎖相環(huán)路鎖定時，壓控振蕩器的輸出頻率嚴格等于輸入信號頻率，而只有不大的剩余相位誤差。（2）頻率跟蹤特性。鎖相環(huán)路鎖定時，壓控振蕩器的輸出頻率能在一定的范圍內跟蹤輸入信號頻率變化。（3）窄帶濾波特性。鎖相環(huán)路通過環(huán)路濾波器的作用后具有窄帶濾波特性。當壓控振蕩器輸出信號的頻率鎖定在輸入信號上時，位于信號頻率附近的頻率分量，通過鑒相器變成低頻信號而平移到零頻率附近，這樣環(huán)路濾波器的低通作用對輸入信號而言，就相當于一個高頻帶通濾波器，只要把環(huán)路濾波器的帶通做的比較窄，整個環(huán)路就具有很窄的帶通特性。鎖相環(huán)路的這些特點，使它在自動頻率控制中得到應用，以達到精確的頻率控制，而其它的頻率控制系統(tǒng)總是存在剩余頻差。3 高頻振蕩電路的選取 高頻振蕩電路的設計要求及選取滿足振蕩的性能指標要求振蕩中心頻率 =0fMHz5穩(wěn)定度為 量級以上1?電路容易起振，輸出波形好 方案一:變壓器反饋式 LC 正弦波振蕩器變壓器反饋式 LC 正弦波振蕩器電路如圖 3. 1 所示。圖 變壓器反饋式 LC 正弦波振蕩器電路 一、電路組成（1）放大電路 圖中由 V 組成采用分壓式偏置的共射電路，耦合電容 Cb和發(fā)射極旁路電容 Ce 容量較大，在振蕩頻率上，交流阻抗小，可視短路。（2）選頻網(wǎng)絡 選頻網(wǎng)絡由 L1和 C 構成。作為三極管集電極負載。（3）反饋網(wǎng)絡 變壓器二次側繞組 N2作為反饋繞組，將輸出的一部分，經(jīng) Cb反饋到輸入端。變壓器二次側繞組 N3接輸出負載。二、電路能否振蕩的判斷在反饋輸入端 K 處斷開，用瞬時極性法進行判斷。設 V 基極上的瞬時極性為正，則集電極為負，即 L1的瞬時極性為上正下負。根據(jù)同名端的概念，N 2上端瞬時極性為正，反饋至 K 處的瞬時極性為正，為正反饋。滿足振蕩的相位平衡條件。本電路中，N N 2同繞在一磁芯上為緊耦合。放大電路為共射電路，放大倍數(shù)較大，這種電路是利用三極管的非線性實現(xiàn)內穩(wěn)幅的。實踐中，只要設置合適的靜態(tài)工作點，增減 N2的匝數(shù)或改變同一磁棒上NN 2的相對位置調節(jié)反饋系數(shù)的大小，使反饋量合適，即可滿足起振條件。三、振蕩頻率 f0的估算振蕩器的振蕩頻率網(wǎng)絡的固有諧振頻率。振蕩頻率可用下式計算式中， L 為諧振回路總電感量， C 為諧振回路總電容量。 方案二:石英晶體振蕩器 一、石英晶體振蕩器的基本原理 石英晶體振蕩器的結構 石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結晶體）的壓電效應制成的一種諧振器件，它的基本構成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等） ，在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳 上，再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。 壓電效應 若在石英晶體的兩個電極上加一電場，晶片就會產生機械變形。反之，若在晶片的兩側施加機械壓力，則在晶片相應的方向上將產生電場，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會產生機械振動，同時晶片的機械振動又會產生交變電場。在一般情況下，晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小，但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，它與 LC 回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關。 諧振頻率 從石英晶體諧振器的等效電路可知，它有兩個諧振頻率，即:（1）當 L、C、R 支路發(fā)生串聯(lián)諧振時，它的等效阻抗最?。ǖ扔赗） 。串聯(lián)揩振頻率用 fs 表示，石英晶體對于串聯(lián)揩振頻率 fs 呈純阻性.（2）當頻率高于 fs 時 L、C、R 支路呈感性，可與電容 C。發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)頻率用 fd 表示。二、石英晶體振蕩器的主要參數(shù)石英晶體振蕩器的主要參數(shù)有標稱頻率、負載電容、激勵電平、工作溫度范圍及溫度頻差等。標稱頻率 標稱頻率是指石英晶體振蕩器的振蕩頻率，它與負載電容的容量值有關。負載電容 負載電容是指與石英晶體振蕩器各引腳相關聯(lián)的總有效電容（包括應用電路內部與外圍各電容）之和。負載電容常用的標準值有 16PF、20PF、30PF、50PF、100PF 。激勵電平 激勵電平是指石英晶體振蕩器工作時所消耗的有效功率。該值決定電路工作頻率的確良穩(wěn)定程度。激勵電平常用的標準值有 mW、 mW 、 1 mW、2 mW、4 mW。工作溫度范圍 工作溫度范圍是指石英晶體振蕩器正常工作時所允許的最低溫度至最高溫度（環(huán)境溫度）。溫度頻差 溫度頻差是指石英晶體振蕩器在工作溫度范圍內的工作頻率相對于基準溫度下工作頻率的最大偏離值，它用來反映石英晶體振蕩器的頻率溫度特性。三、原理工作特性 石英晶體是利用壓電效應實現(xiàn)機械振動和電信的交換，當晶片的幾何尺寸和結構一定時，它本身具有固有的機械振動頻率；當外加交流電壓的頻率等于晶片固有的機械振動頻率時，晶片的振動幅度最大，外電路中的交流電最大，既顯現(xiàn)出電的諧振特性。石英晶體的振動具有多諧性，除基頻振動外，還有奇次諧波的泛音振動。（1） 、專門用于基頻振動的晶體稱為基音晶體。（2） 、專門用于泛音振動的晶體稱為泛音晶體。四、等效電路和頻率石英晶體振蕩器的等效電路和頻率如 所示 (a) (b) 圖 3..2 石英晶體振蕩器的等效電路和頻率 （a）等效電路 (b)頻率特性 對于石英晶體振蕩器的等效電路，可以產生兩個諧振頻率?，F(xiàn)分析如下。 當 R、 L、C 支路發(fā)生串聯(lián)諧振時，等效于純電阻 R，阻抗最小，其串聯(lián)諧振頻率= sfLC?21 當外加信號頻率高于 時， 增大， 減小，R、L、C 串sX聯(lián)支路呈感性，可與 C0 所在電容支路發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)諧振頻率為= = = pf|210CL???L?210C??f01??石英晶體的電抗—頻率特性如圖 （b）所示。從圖中可以看出，凡信號頻率低于串聯(lián)諧振頻率 或高于并聯(lián)諧振頻率 時，石英晶體sf pf均顯容性。只有信號頻率在 和 之間才顯感性。在感性區(qū)域，它振p蕩頻率穩(wěn)定度極高。 石英晶體構成的正弦波振蕩器基本電路有兩類。一類是石英晶體作為高 Q 電感元件與回路中的其他元件形成并聯(lián)諧振，稱為并聯(lián)型晶體振蕩器；另一類是石英晶體工作在串聯(lián)諧振狀態(tài)，作為高選擇性短路元件，稱為串聯(lián)型晶體振蕩器。五、石英晶體振蕩電路優(yōu)缺點容易起振 頻率調節(jié)不方便工作頻率泛音式振蕩可達 MHzf20?振蕩波形好穩(wěn)定度可達 數(shù)量級10? 振蕩器的選擇一、變壓器反饋式 LC 正弦波振蕩器電路易起振，頻率調節(jié)方便但波形差工作在低頻段。二、采用石英晶體振蕩器石英晶體諧振器具有很高的標準性。電路的頻率穩(wěn)定度高，輸出波形好，電路簡單，只有該電路的穩(wěn)定度才能滿足指標要求。為使電路工作的穩(wěn)定度提高采用 50 的泛音式振蕩。MHz通過對比采用石英晶體振蕩器。4 頻率調制 頻率調制的性能指標 中心頻率要穩(wěn)定 最大頻偏 Δ = mfKHz75? 非線性失真要小 調制靈敏度要要高 頻率調制方案選取 方案一：變容二極管直接調頻電路一、 變容二極管的特性變容二極管是根據(jù) PN 結的結電容隨反向電壓改變而變化的原理設計的一種二極管。它的極間結構、伏安特性與一般檢波二極管沒有多大差別。不同的是在加反向偏壓時，變容二管呈現(xiàn)一個較大的結電容。這個結電容的大小能靈敏地隨反向偏壓而變化。正是利用了變容二極管這一特性，將變容二極管接到振蕩器的振蕩回路中，作為可控電容元件，則回路的電容量會明顯地隨調制電壓而變化，從而改變振蕩頻率，達到調頻的目的。二、變容二極管直接調頻電路圖如 4. 1 所示 圖 4. 1 變容二極管直接調頻電路工作原理：圖中 、 是變容二極管的偏置電阻； 為隔直電阻，R2 3R主要是隔離音頻放大與振蕩之間相互干擾； 是高頻噪聲消除電容；2C、 為射隨器的基極偏置電阻；由 Q、 、 、 、JT、 組1bR2 345jC成并聯(lián)型晶體振蕩電路產生 的振蕩頻率，其中正反饋電壓取自MHz50兩端。3C（1） 、變容二極管直接調頻電路的調制非線性是由相對頻偏△W/Wc 的非理想變容特性引起的，因此在保證一定失真要求的前提下，通過提高載波 Wc，可以擴大電路的最大有效頻偏△ ，該圖是mW的MHz50直接調頻電路，由晶體、變容二極管、一個 和 的電容和三極3C4管一起構成了調頻電路的主體。（2） 、又振蕩電路的知識我們知道三極管集電極支路中，按頻分方式共存有較大的基頻群已調波和較