4.3 振荡器的频率和振幅稳定度

第 4 章正弦波振荡器一、本章的基本内容（1）掌握反馈正弦波振动器的工作原理及振荡的起振、平衡条件（2）掌握LC振荡器、晶体振荡器的电路组成、工作原理及其性能特点（3）了解频率稳定度的概念，了解影响频率稳定度的主要因素及稳频措施。

（4）了解RC振荡器的工作原理二、重点和难点重点：（1）反馈正弦波振动器的工作原理及振荡的条件（2）三点式LC振荡器电路组成原则、使用电路分析及振荡频率的计算。

（3）石英晶体谐振特性、晶体振荡器构成特点及优点。

难点（1）振动器的相位平衡条件的判断（2）振荡条件与电路参数的关系，振幅起振条件的计算。

（3）使用振荡电路的分析。

引言振荡器的作用：产生一定频率和幅度的信号按振荡波形不同分正弦波振荡器非正弦波振荡器按组成原理不同分负阻振荡器利用负阻器件的负阻效应产生振荡反馈振荡器利用正反馈原理构成,本质上也是负阻振荡器4.1 反馈振荡器的工作原理主要要求：掌握反馈振荡器的组成和基本工作原理理解反馈振荡器的起振条件和平衡条件，了解其稳定条件。

掌握反馈振荡器能否振荡的判断方法。

4.1.1 反馈振荡器的组成与基本工作原理一、 反馈振荡器的组成无外加输入信号 正弦波振荡器由放大器、反馈网络和选频网络组成图4-1 反馈振荡器构成框图二、 反馈振荡器的工作原理首要条件满足i f U U =起始信号来自电扰动输出信号大小满足要求时，要能自动稳定输出电压，实现i f U U =使电路进入稳定状态，输出幅度和频率都稳定的信号。

故要有稳幅环节（正弦波还要有选频网络）。

4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件一、 振荡的平衡条件 由于i U U A 0=，0U U F f = （4-1） 故 i f FAU U = （4-2）有i f U U =，可得 AF=1由于环路增益 T=AF可得T=1振荡器的振幅平衡条件T=|AF|=1 （4-3）相位平衡条件3,2,01,2==+=n n f a T πϕϕϕ（4-4）振荡器要到达必须振幅条件和相位条件同时满足。

16．双耦合回路比单谐振回路的频率选择性要_____________。

17．高频小信号谐振放大器中，谐振回路的Q 值越高，则通频带越____窄_________。

19．克拉泼和西勒两种振荡器，当要求振荡频率在较宽的范围内变化时，应选用______西勒_______振荡器。

20．某同步检波器对DSB 信号解调，但在实现时恢复的载波与发端载波同频但不同相，且相位差2πϕ=，则检波器输出解调信号为___零__________。

、填空题1. 丙类功放按晶体管集电极电流脉冲形状可分为__欠压 、__临界__、__过压__ 三种工作状态，它一般工作在___临界____ 状态。

2. 振荡器的主要性能指标_频率稳定度_、_振幅稳定度_。

3. 放大器内部噪声的主要来源是__电阻__和__晶体管__。

4. 某发射机输出级在负载RL=1000Ω上的输出信号Us(t)=4(1+0.5cos Ωt)COSWctV 。

试问Ma=__0.5__，Ucm=__4V__，输出总功率Pav=__0.009W_ 。

5. 实现频率调制就是使载波频率与调制信号呈线性规律变化，实现这个功能的方法很多，通常可分为__直接调频__和__间接调频___两大类。

6. 相位鉴频器是先将调频信号变换成__调相-调频__信号，然后用___相位检波器___进行解调得到原调制信号。

二、1、无线电通信中，信号是以电磁波形式发射出去的。

它的调制方式有调幅、调频、调相。

2、针对不同的调制方式有三种解调方式，分别是检波、鉴频、和鉴相。

3、在单调谐放大器中，矩形系数越接近于1、其选择性越好；在单调谐的多级放大器中，级数越多，通频带越窄、（宽或窄），其矩形系数越（大或小）小。

4、调幅波的表达式为：uAM （t ）= 20（1 +0.2COS100πt ）COS107πt （V ）；调幅波的振幅最大值为24V ，调幅度Ma 为20℅，带宽fBW 为100Hz ，载波fc 为5*106Hz 。

《自测题、思考题与习题》参考答案第1章自测题一、1．信息的传递；2．输入变换器、发送设备、传输信道、噪声源、接收设备、输出变换器；3．振幅、频率、相位；4．弱、较大、地面、天波；5．高频放大器、振荡器、混频器、解调器；6．提高通信传输的有效性、提高通信传输的可靠性。

二、1．D ；2．A ；3．D ；4．B ；5．C ；6．A 。

三、1．×；2．×；3．×；4．√；5．√；6．√。

思考题与习题1.1答：是由信源、输入变换器、输出变换器、发送设备、接收设备和信道组成。

信源就是信息的来源。

输入变换器的作用是将信源输入的信息变换成电信号。

发送设备用来将基带信号进行某种处理并以足够的功率送入信道，以实现信号的有效传输。

信道是信号传输的通道，又称传输媒介。

接收设备将由信道送来的已调信号取出并进行处理，还原成与发送端相对应的基带信号。

输出变换器将接收设备送来的基带信号复原成原来形式的信息。

1.2答：调制就是用待传输的基带信号去改变高频载波信号某一参数的过程。

采用调制技术可使低频基带信号装载到高频载波信号上，从而缩短天线尺寸，易于天线辐射，实现远距离传输；其次，采用调制技术可以进行频分多路通信，实现信道的复用，提高信道利用率。

1.3答：混频器是超外差接收机中的关键部件，它的作用是将接收机接收到的不同载频已调信号均变为频率较低且固定的中频已调信号。

由于中频是固定的，且频率降低了，因此，中频选频放大器可以做到增益高、选择性好且工作稳定，从而使接收机的灵敏度、选择性和稳定性得到极大的改善。

1.4解：根据c fλ=得：851331010m =100km 310c f λ⨯===⨯，为超长波，甚低频，有线传输适用于架空明线、视频电缆传输媒介，无线传输适用于地球表面、海水。

823310300m 100010c f λ⨯===⨯，为中波，中频，有线传输适用于架空明线、视频电缆传输媒介，无线传输适用于自由空间。

5.4 振荡器的频率稳定度⇒产生等幅持续的振荡满足起振、平衡和稳定三个条件波形。

⇒振荡器的瞬时当受到外界或振荡器内部不稳定因素干扰相位（或频率）会在平衡点附近随机变化。

频率稳定度f与标称频率0f偏离的程度。

用于衡量实际振荡频率osc频率稳定度是振荡器最为重要的性能指标之一。

现代电子技术的飞速发展对振荡器的频率稳定度提出了越来越高的要求。

通信系统的频率不稳定，就会因漏失信号而无法通信，如调频广播发射机的频率不稳，调频接收机就不能准确接收，如调频广播发射机的频率准确、稳定，则接收机在不需要调谐的情况下能够实现自动收听和转播；在数字电路中，时钟不稳会引起时序关系的混乱；测量仪器的频率不稳定会引起较大的测量误差；军事保密通信及空间技术对频率稳定度提出了更为严格的要求。

例如，要实现与火星通信，频率的相对误差不能大于1110-数量级。

倘若给距离地球5600万千米卫星定位，要求频率的相对误差不能大于1210-数量级。

1 频率准确度和频率稳定度评价振荡频率的主要指标是频率准确度和频率稳定度。

频率准确度表明实际工作频率偏离标称频率的程度，分为绝对频率准确度和相对频率准确度。

绝对频率准确度是实际工作频率osc f 与标称频率0f 的偏差0osc f f f ∆=- （5.4.1） 相对频率准确度是频率偏差f ∆与标称频率之比000osc f f f f f -∆= （5.4.2） 频率稳定度是在指定时间间隔内频率准确度变化的最大值。

也分为绝对频率稳定度和相对频率稳定度。

最常用的是相对频率稳定度，简称频率稳定度，以δ表示0max 0osc f f f δ-=时间间隔 （5.4.3） 其中0max osc f f -是某一间隔内的最大频率偏移。

如某振荡器标称频率为5MHz ，在一天所测的频率中，与标称值偏离最大的一个频率点为4.99995MHz ，则该振荡器的频率稳定度为605max60(4.99995 5)10110/510osc f f dayf δ--⨯-===⨯⨯day day 在频率准确度与频率稳定度两个指标中，频率稳定度更为重要。

高频电子线路填空题1.通信系统由输入变换器、发送设备、信道、接收设备以及输出变换器组成。

2.在通信系统中，共用的基本单元电路除高频小信号放大器、高频功率放大器和正弦波振荡器以外，还有调制和解调、混频和反馈控制电路等。

3.RC相移振荡器中放大器应采用反相放大器；至少要三节基本RC相移网络。

4.LC串联谐振回路中，当工作频率小于谐振频率时，回路呈容性，LC并联谐振回路中，当工作频率小于谐振频率时，回路呈感性。

5.LC谐振回路有串联谐振和并联谐振两种谐振方式。

6.LC串联谐振回路品质因数（Q值）下降，频带变宽，选择性变差。

7.谐振功率放大器中，LC谐振回路既起到阻抗匹配又起到选频滤波作用。

8.要产生较高频率信号应采用、LC 振荡器，要产生较低频率信号应采用RC 振荡器，要产生频率稳定度高的信号应采用石英晶体振荡器。

9.三端式振荡电路是LC正弦波振荡器的主要形式，可分为电容三端式和电感三端式两种基本类型。

10.发射机的中间级高频功率放大器，应工作于过压状态。

因为过压状态输出电压平稳且弱过压时，效率最高。

11.高频功率放大器的三种工作状态，分别为过压、临界、欠压。

12.发射机的末级高频功率放大器，应工作于临界状态，因为临界状态输出功率最大。

13.为了有效地实现基极调幅，调制器必须工作在欠压状态，14.集电极调幅应使放大器工作在过压状态，调幅系数必须> 1。

15.为了有效地实现基极调幅，调制器必须工作在欠压状态，为了有效地实现集电极调幅，调制器必须工作在过压状态。

16.某高频功率放大器原来工作在临界状态，测得Ucm=22v，Ico=100mA，RP=100Ω，Ec=24v，当放大器的负载阻抗RP变小时，则放大器的工作状态过渡到欠压状态，回路两端电压Ucm将减小，若负载阻抗增加时，则工作状态由临界过渡到过压状态，回路两端电压Ucm将增大。

17.丙类高频功率放大器的最佳工作状态是临界工作状态，这种工作状态的特点是输出功率最大、效率较高和集电极电流为尖顶余弦脉冲波。