高頻電子課程設(shè)計(jì)-晶體振蕩器(編輯修改稿)
2024-09-01 18:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 時(shí)滿足這兩個(gè)條件，才有可能產(chǎn)生自激振蕩。圖2. 1 自激振蕩器方框圖i. 起振過程在自激振蕩器中，起始瞬間的輸入電壓Xi?的產(chǎn)生原因有兩種：一是在電路接通電源時(shí)取得。因?yàn)榻油娫磿r(shí)，電路各處都存在瞬變過程，在輸人端的瞬變電壓即可作為起始輸人電壓；二是放大器中存在各種微小的電擾動(dòng)和噪聲電壓。這兩種原因所取得的起始電壓包含著極為豐富的各種頻率分量）它們中總會(huì)有符合相位條件的某個(gè)頻率成分，最終成為自激信號的最初來源。至于振幅條件更容易滿足，由于開環(huán)放大倍數(shù)A是無窮大，很容易滿足起振條件AF≥l的要求。為了保證電路在指定的頻率上振蕩起來，常常為這種自激振蕩器安排一個(gè)諧振在指定頻率上的選頻回路，使電路更容易在指定的頻率上滿足產(chǎn)生自激振蕩的條件。放大器獲得起始瞬時(shí)榆入電壓了Xi?后，接著產(chǎn)生輸出信號電壓和正反饋電壓，并且經(jīng)過放大器的選頻后，指定頻率的輸出電壓幅度增大了，反饋電壓的幅度也增大，經(jīng)過電路的正反饋、放大、再反潰、再放大的循環(huán)過程，使振蕩電壓由小到大逐漸建立起來。ii. 振幅的穩(wěn)定振蕩器接通電源開始起振時(shí)，起始信號可能很弱。此時(shí)放大器工作在線性放大區(qū)，信號被放大，其振幅逐漸增加，反饋信號的振幅也隨之增加。促使它們不斷增大的因素是放大作用和正反饋。當(dāng)振幅增大到某種程度后，由于二極管特性的非線性，晶體三極管工作范圍將超出放大區(qū)．進(jìn)人飽和區(qū)或截止區(qū)。放大器的放大倍數(shù)將顯著下降，因而使輸出信號振幅的增大程度變緩。另一方面，能量的損耗也會(huì)使輸出信號振幅的增大程度變緩。因?yàn)檎袷幤魉牡哪芰縼碜噪娫?，故電路中所能取得的能量總是有限的。?dāng)振蕩器輸出信號的幅度加大時(shí)，其電路各部分的能量消耗也加大了（包括負(fù)載的功率輸出），由于能量的供給有限，使電路的輸出振幅不可能無限增大。所以振蕩器的振幅只能增大到某種程度，此后形成等幅振蕩波形輸出。反饋振蕩器若滿足起振、平衡，穩(wěn)定三個(gè)條件，就能夠產(chǎn)生等幅持續(xù)的振蕩波形。當(dāng)受到外界不穩(wěn)定因素影響時(shí)，振蕩器的相位或振蕩頻率可能發(fā)生些微變化，雖然能自動(dòng)回到平衡狀態(tài)，但振蕩頻率在平衡點(diǎn)附近隨機(jī)變化這一現(xiàn)象卻是不可避免的。為了衡量實(shí)際振蕩頻率f相對于標(biāo)稱振蕩頻率f0變化的程度，提出了頻率穩(wěn)定度這一性能指標(biāo)。頻率穩(wěn)定度是將振蕩器的實(shí)測數(shù)據(jù)代入規(guī)定的公式中計(jì)算后得到的。根據(jù)測試時(shí)間的長短，將頻率穩(wěn)定度分成長期頻穩(wěn)度、短期頻穩(wěn)度和瞬時(shí)頻穩(wěn)度三種。測試時(shí)間分別為一天以上、一天以內(nèi)、和一秒以內(nèi)。時(shí)間劃分并無嚴(yán)格的界限，它是按照引起頻率不穩(wěn)定的因素來區(qū)別的。長期頻穩(wěn)度主要取決于元器件的老化特性，短期頻穩(wěn)度主要取決于電源電壓和環(huán)境溫度的變化以及電路參數(shù)的變化等等，而瞬時(shí)頻穩(wěn)度則與元器件的內(nèi)部噪聲有關(guān)。 3 晶體振蕩器的設(shè)計(jì)與仿真 石英晶體特性簡介 晶體的基本特性是它壓電效應(yīng)。依靠這種效應(yīng)，可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；反之，也可以將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。所謂壓電效應(yīng)就是在石英晶體兩個(gè)電極上加直流電場，晶體就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變，反之，若在晶體的兩側(cè)施加以機(jī)械壓力，則會(huì)在晶體相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場，這種現(xiàn)象稱為為壓電效應(yīng)。若是在晶體的兩級上加上交變激勵(lì)電壓，晶體就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，同樣晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場。且當(dāng)外加交變電壓的頻率為一特定值時(shí)，振幅明顯加大，比其他頻率激勵(lì)下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振。 晶體振蕩器電路的類型及其工作原理串聯(lián)型晶體振蕩器是將石英晶體用于正反饋支路中，利用其串聯(lián)諧振時(shí)等效為短路元件的特性，電路反饋?zhàn)饔米顝?qiáng)，滿足振幅起振條件，使振蕩器在晶體串聯(lián)諧振頻率fs上起振。 一種串聯(lián)型單管晶體振蕩器電路。這種振蕩器與三點(diǎn)式振蕩器基本類似，只不過在正反饋支路上增加了一個(gè)晶體。Ｌ、和組成并聯(lián)諧振回路而且調(diào)諧在振蕩頻率上。 串聯(lián)諧振型晶體振蕩器 串聯(lián)晶體振蕩器交流等效電路 并聯(lián)諧振型晶體振蕩器 并聯(lián)諧振型晶體 c—b型振蕩器電路（皮爾斯電路） 并聯(lián)諧振型晶體振蕩器高頻回路等效電路a) 振蕩回路與晶體管、負(fù)載之間的耦合很弱。晶體管ｃ、ｂ端,ｃ、ｅ端和ｅ、ｂ端的接入系數(shù)是： () （） 以上三個(gè)接入系數(shù)一般均小于，所以外電
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