基于Multisim的高频信号发生器设计.doc

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1、南方，你穿着黑衣裳走向天那些寂寞的花朵黑的花朵你是天鹅船唯一的花朵摘要在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有能在没有激励信号的情况下产生周期信号的电子电路，这种在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为高频信号发生器。高频信号发生器主要用来向各种电子设备和电路提供高频能量或高频标准信号，以便测试各种电子设备和电路的电气特性。高频信号发生器主要是产生高频正弦振荡波，故电路主要是由高频振荡电路构成。振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于各类电子设备中。为此,振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路,也是从事电子

2、技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。本次设计首先针对反馈振荡器的原理以及振荡条件进行了相关探讨,并详细的对正弦波振荡器的设计原则进行了研究。本次设计设计了不同种类型的正弦波振荡器，详细介绍了其原理，并比较了各种设计方法的优缺点，总结了不同振荡器的性能特征。然后通过Multisim仿真调试比较，观察哪种振荡器所产生的波形失真最小，再决定选用哪种振荡器。在Multisim环境下进行了仿真与调试，实现了设计目标，并可以获得精确的正弦波振荡器参数。关键词： 高频信号发生器,Multisim ,正弦波振荡器, 仿真调试 Abstract In electronic circuit, in additi

3、on to electronic circuit to amplify various signals, it is still needed to have the electronic circuit with periodic signals which can be produced without incentive signals. This electronic circuit which can convert DC into a kind of electronic circuit with certain waveform, frequency and a certain

4、level of alternativeenergy is called high-frequency signal generator.The high-frequency signal generator is mainly used to provide high-frequency energy or high-frequency standard signals to various electronic equipment and various electronic circuit, so that it can test the electric properties of v

5、arious electronic equipment and circuit . The high frequency signal generator is mainly used to produce high frequency sine wave, thus circuit is mainly composed of high-frequency oscillatory circuits. The function of oscillator is to produce standard signal, which is widely used in all kinds of ele

6、ctronic equipment.Therefore, the oscillator is not only the most basic electronic technology of electronic circuits, but also the basic circuit that personnels engaged in the electronic technology must master . The design, firstly explores the principle of the feedback oscillator and oscillation con

7、dition, and studies the design principle of the sinusoidal oscillator in detail. This design designs different types of the sinusoidal oscillator, introduces the principle detailiy, and compares the advantages and disadvantages of various design methods, and summarizes the characteristics of differe

8、nt oscillators. Then through the comparison of Multisim simulation debugging , and the observation of which kind of oscillators waveform distortion is the least, we can decide to choose what kind of oscillator. Simulation and debugging in the Multisim environment, has realized the design goal, and c

9、an also obtain precise parameters of the sinusoidal oscillator. Keywords: The high-frequency signal generator, Multisim，The sinusoidal oscillator,Simulation debugging目 录 1 前言11.1课题研究背景11.2 设计任务以及目的11.3 开发环境介绍22 信号发生器32.1 信号发生器的简介32.1.1 信号发生器的分类介绍32.1.2 信号发生器的应用42.2 正弦信号发生器42.2.1 低频信号发生器52.2.2 高频信号发生

10、器53 反馈振荡器概述73.1 振荡器简介73.2 反馈振荡器产生振荡的基本原理73.3 平衡条件83.4 起振条件113.5 稳定条件113.5.1 振幅稳定条件123.5.2 相位平衡的稳定条件133.6 振荡器的频率稳定度143.6.1 频率准确度和频率稳定度143.6.2 提高频率稳定度的措施153.7 振荡的建立过程163.8 电路详细描述163.9 振荡器在无线通信中的作用173.10 振荡器的发展趋势174 常见正弦波振荡器及工作原理184.1 正弦波振荡电路的组成184.2 正弦波振荡电路的分析方法184.3 常见的反馈式正弦波振荡器185 LC正弦波振荡器195.1 LC振荡

11、器的设计考虑205.2 三点式振荡器215.2.1 三点式振荡器相位平衡条件的判断准则215.2.2 三点式振荡器的基本电路225.2.3 电容三点式振荡器235.2.4 电感三点式振荡器245.2.5 电容反馈振荡器与电感反馈振荡器的对比255.2.6 克拉泼振荡器265.2.7 西勒振荡器275.2.8 各振荡电路的比较与分析275.3 变压器耦合式LC振荡器285.3.1 共发射极变压器耦合LC振荡器285.3.2 共基极变压器耦合LC振荡器296 晶体振荡器316.1 晶体振荡器的工作原理316.2 串联型晶体振荡器326.3 并联谐振型晶体振荡器336.4 泛音晶体振荡器356.5

12、三种振荡器电路的对比356.6 石英晶体振荡器的缺点以及所需要的调整与改进367 方案设计387.1 考毕兹振荡器387.2 串联型改进电容三端式振荡器(克拉泼电路)397.3 西勒振荡器417.4 串联谐振型晶体振荡器437.5 综合分析457.5.1 原理图设计457.5.2 确定三极管静态工作点467.5.3 选晶体管477.5.4 振荡回路元件的确定47 7.5.5 性能测试487.5.6 典型故障的分析和处理48总 结50致 谢51参考文献52南方，你穿着黑衣裳走向天那些寂寞的花朵黑的花朵你是天鹅船唯一的花朵 1 前言1.1课题研究背景 随着信息科技的发展，在通信、广播、电视系统中，

13、都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，这就需要能产生高频信号的振荡器。 在电子工程中，常常用到正弦信号，作为信号源的振荡电路，主要的要求是频率准确度高、频率稳定性好、波形失真小和振幅稳定度高等。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火，超声波焊接，超声诊断，核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。可见，正弦波振荡电路在各个科学技术部门的应用是十分广泛的。正弦波振荡电路广泛应用于无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器等。正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的

14、频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电是从电源的直流电转换而来的。1.2 设计任务以及目的 设计一个高频正弦信号发生器，应用 Multisim软件仿真实现信号发生器，性能指标如下： 1、输出频率为510MHz 2、输出电压为05V 3、频率稳定度较高 此设计所要求的高频正弦信号发生器即是分析设计一个正弦波振荡器，首先依据此设计所给出的条件进行分析，振荡电路应选择采用三点式振荡器和晶体振荡器，输出波形好，频率稳定度高,然后再一一进行比较，选出最适合本设计的振荡电路。 通过此次设计，掌握正弦波振荡电路的基本原理、起振条件、振荡电路设计方法、电路参数计

15、算、晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响，以及研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。1.3 开发环境介绍 Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就

16、可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了

17、具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。Multisim能完成以下的功能：1、通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路2、通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为3、借助高级电路分析, 理解基本设计特征4、通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试5、通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间本次设计主要是通过Multisim进行仿真调试得出正弦信号。2 信号发生器2.1 信号发生器的简介 凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测

18、量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示 。 2.1.1 信号发生器的分类介绍 信号发生器用途广泛、种类繁多，它分为通用信号发生器和专用信号发生器两大类。专用仪器是为某种专用目的而设计制作的，能够提供特殊的测量信号，如调频立体声信号发生器、电视信号发生器等。通用

19、信号发生器应用面广，灵活性好，可以分为以下几类： 1、按发生器输出信号波形分类 按照输出信号波形的不同，信号发生器大致分为正弦信号发生器、函数信号发生器、脉冲信号发生器和随机信号发生器。应用最广泛的是正弦信号发生器。正弦信号是使用最广泛的测试信号。这是因为产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便。函数信号发生器也比较常用，这是因为它不仅可以输出多种波形，而且信号频率范围较宽。脉冲信号发生器主要用来测量脉冲数字电路的工作性能和模拟电路的瞬态响应。随机信号发生器即噪声信号发生器，用来产生实际电路和系统中的模拟噪声信号，借以测量电路的噪声特性。2、按工作频率分类按照工作频率的不同，信号

20、发生器分为超低频、低频、视频、高频、甚高频、超高频信号发生器。3、按调制方式分类 按调制方式的不同，信号发生器分为调幅、调频、调相、脉冲调制等类型。 2.1.2 信号发生器的应用信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊

21、断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。 在电子测量过程中，信号发生器主要用于：1、 侧元件参数。如测量电感、电容及Q值、损耗角等。2、测网络的幅频特性、相频特性等。3、 测试接收机的性能。如测接收机的灵敏度、选择性、AGC范围等指标。4、 测量网络的瞬态响应。如用方波或窄脉冲激励，测量网络的阶跃响应、冲激响应和时间常数等。5、 校准仪表。输出频率、幅度准确的信号，校准仪表的衰减器、增益及刻度等。 2.2 正弦信号发生器 正弦信号发生器包括低频、高频、甚高频、超高频信号发生器等，低频、高频信号发生器的使用很广泛。 2.2.1 低频信号发生器 低频信号发生器又称为音频信号发

22、生器，用来产生频率范围为1Hz1MHz的低频正弦信号、方波信号及其他波形信号。它是一种多功能、宽量程的电子仪器，在低频电路测试中应用比较广泛，还可以为高频信号发生器提供外部调制信号。 低频信号发生器的原理方框图如图2-1所示。它主要包括主振器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表等。 图2-1 低频信号发生器的原理方框图主振级产生低频正弦振荡信号，经电压放大器放大，达到电压输出幅度的要求，经输出衰减器可直接输出电压，用主振输出调节电位器调节输出电压的大小。电压输出端的负载能力很弱，只能供给电压，故为电压输出。振荡信号再经功率放大器放大后，才能输出较大的功率。阻抗变换器用来

23、匹配不同的负载阻抗，以便获得最大的功率输出。电压表通过开关换接，测量输出电压或输出功率。 2.2.2 高频信号发生器 高频信号发生器和甚高频信号发生器统称为高频信号发生器，它们在高频电路测试中应用比较广泛。高频信号发生器通常用来产生200kHz30MHz的正弦波或调幅波信号，如无特别说明，均特指此种高频信号发生器。甚高频信号发生器用来产生30MHz300MHz的正弦波、调幅波或调频波信号。 高频信号发生器主要包括主振级、调制级、内调制振荡器、输出级、监测器和电源组成。其原理框图如图2-2所示。主振级产生的高频正弦信号，送入调制级用内调制振荡器或外调制输人的音频信号调制，再送到输出级，以保证有一

24、定的输出电平调节范围和恒定的源阻抗。监视器用来侧量输出信号的载波的电平和调幅系数。 图2-2 高频信号发生器的原理方框图 3 反馈振荡器概述3.1 振荡器简介 振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。它与放大器的区别在于, 无需外加激励信号, 就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。 3.2 反馈振荡器产生振荡的基本原理 反馈型振荡器是通过正反馈连接方式实现等幅正弦振荡的电路。这种电路由两部分组成，一是放大电路，二是反馈网络，图3-1所示为反馈振荡器构成方框图及相应电路。由图可知，当开关S在1的位置，放大器的输入端外加一定频率和幅度的正弦波信号

25、这一信号经放大器放大后，在输出端产生输出信号，若经反馈网络并在反馈网络输出端得到的反馈信号与不仅大小相等，而且相位也相同，即实现了正反馈。若此时除去外加信号，将开关由1端转接到2端，使放大器和反馈网络构成一个闭环系统，那么，在没有外加信号的情况下，输出端仍可维持一定幅度的电压输出，从而实现了自激振荡的目的。 图3-1 反馈振荡器的组成方框图 为了使振荡器的输出为一个固定频率的正弦波，图3-1所示的闭合环路内必须含有选频网络，使得只有选频网络中心频率的信号满足与 相同的条件而产生自激振荡，对其他频率的信号不满足与相同的条件而不产生振荡。选频网络可与放大器相结合构成选频放大器，也可与选频网络相结

26、合构成选频反馈网络。如上所述，反馈振荡器是把反馈电压作为输入电压，以维持一定的输出电压的。那么，振荡的产生是否就需要在开始的一瞬间外加一个输入信号，等到产生了输出信号，又反馈一部分回来，再把输入信号拿走呢？实际上，在电源接通振荡器时，电路内必然会存在微弱的电扰动，如晶体管电流的突增、电路中的热噪声等等，这些电扰就构成原始的输入信号。又由于这些电扰动信号频率范围很宽，经过振荡电路中的选频网络，只将其中某一频率的信号反馈到放大器的输入端，而其他频率的信号将抑制掉。被放大后的某一频率分量经反馈加到输入端，幅度得到增大。这一“反馈放大”的过程是一个循环的过程某一频率分量的信号将不断增长，振荡由小到大而

27、建立起来。3.3 平衡条件 振荡建立起来之后，振荡幅度会无限制地增长下去吗？不会的，因为随着振荡幅度的增长，放大器的动态范围就会延伸到非线性区，放大器的增益将随之下降，振荡幅度越大，增益下降越多，最后当反馈电压正好等于原输入电压时，振荡幅度不再增大而进入平衡状态。由于放大器开环电压增益和反馈系数的表示式分别为： ， （1-1）且振荡器进入平衡状态后，此时根据式（1-1）可得反馈振荡器的平衡条件为： （1-2） 式中，、分别为电压增益的模和相位；、分别为反馈系数的模和相位。式（1-2）又可分别写为： （1-3） n=0，1，2， （1-4）式（1-3）和（1-4）分别称为反馈振荡器的振幅平衡条件

28、和相位平衡条件。 作为一个稳态振荡，式（1-3）和（1-4）必须同时得到满足，它们对任何类型反馈振荡器都是适用的。平衡条件是研究振荡器的理论基础，利用振幅平衡条件可以确定振荡幅度，利用相位平衡条件可以确定振荡频率。 必须指出，这里的 是指放大器的平均增益。因为振荡器处于平衡状态时，放大器已经不工作在甲类状态，而工作在非线性的甲乙类、乙类或丙类状态，所以这时放大器已经不能用小信号甲类状态的增益来表示了。 下面以图3-2所示变压器反馈LC振荡电路为例确定一下平衡条件与放大器、反馈网络参数间的关系。 振荡器处于平衡状态时，放大器进入了非线性区。根据折线分析法可知，集电极电流将变成脉冲状。由图3-2可

29、得放大器开环电压平均增益表示式为： （1-5） 式中，为负载谐振回路上的基波电压，为谐振回路谐振电阻。图3-2 变压器反馈LC振荡电路由 （1-6） 将式（1-6）代入式（1-5），得： （1-7） 式中，；为起振时（）小信号线性放大倍数。由式（1-7）可知，当振幅增大进入非线性工作状态后，通角，故A下降，直到达到平衡状态。此时，振荡器的振幅平衡条件又可表示为： （1-8）同时，又由图4-2可知，振荡器处于平衡状态时，输出电压 即，可得平衡条件的另一表达形式 （1-9）或者写成如下形式 （1-10） n=0，1，2， （1-11）式中，称为晶体管的平均正向传输导纳，为集电极电流基波分量与基波输

30、入电压的相位差；称为谐振回路的基波阻抗，为与之间的相位差；称为反馈系数，为与之间的相位差。 式（1-10）和（1-11）就是用电路参数表示的振幅平衡条件和相位平衡条件。当振荡器的频率较低时，与、与、与都可认为是同相的，也就是说满足的相位条件。当振荡器的频率较高时，总是滞后，即。而也不等于0，即。若要保持相位平衡条件，只有回路工作于失谐状态以产生一个。这样振荡器的实际工作频率不等于回路的固有谐振频率，也不呈现为纯电阻。3.4 起振条件 式（1-2）是维持振荡的平衡条件，是针对振荡器进入稳态而言的。为了使振荡器在接通直流电源后能够自动起振，则要求反馈电压在相位上与放大器输入电压同相，在幅度上则要求

31、Ui，即 n=0，1，2， （1-12） （1-13） 式中，A0为振荡器起振时放大器工作于甲类状态时的电压放大倍数。 式（1-12）和（1-13）分别称为振荡器起振的相位条件和振幅条件。由于振荡器的建立过程是一个瞬态过程，而式（1-12）和（1-13）是在稳态下分析得到的，所以从原则上来说，不能用稳态分析研究一个电路的瞬态过程，因而也就不能用式（1-12）和（1-13）来描述振荡器从电源接通后的振荡建立过程，而必须通过列出振荡器的微分方程来研究。但可利用式（1-12）和（1-13）来推断振荡器能否产生自激振荡。因为在起振的开始阶段，振荡的幅度还很小，电路尚未进入非线性区，振荡器可以通过线性电

32、路的分析方法来处理。综上所述，为了确保振荡器能够起振，设计的电路参数必须满足A0F1的条件。而后，随着振荡幅度的不断增大，A0就向A过渡，直到AF=1时，振荡达到平衡状态。显然，A0F越大于1，振荡器越容易起振，并且振荡幅度也较大。但A0F过大，放大管进入非线性区的程度就会加深，那么也就会引起放大管输出电流波形的严重失真。所以当要求输出波形非线性失真很小时，应使A0F的值稍大于1。3.5 稳定条件 当振荡器受到外部因素的扰动（如电源电压波动、 温度变化、噪声干扰等），将引起放大器和回路的参数发生变化破坏原来的平衡状态。如果通过放大和反馈的不断循环，振荡器越来越偏离原来的平衡状态，从而导致振荡器

33、停振或突变到新的平衡状态，则表明原来的平衡状态是不稳定的。反之，如果通过放大和反馈的不断循环，振荡器能够产生回到原平衡点的趋势，并且在原平衡点附近建立新的平衡状态， 则表明原平衡状态是稳定的。3.5.1 振幅稳定条件UomOAA0QUomQUomOAA0QUomQUomBB (a) 软自激的振荡特性 (b) 硬自激的振荡特性 图3-3 自激振荡的振荡特性 在平衡条件的讨论中我们曾经指出，放大倍数是振幅Uom的非线性函数，且起振时，电压增益为A0，随着Uom的增大，A逐渐减小。反馈系数则仅取决于外电路参数，一般由线性元件组成，所以反馈系数F（或1/F）为一常数。为了说明振幅稳定条件的物理概念，在

34、图3-3（a）中分别画出反馈型振荡器的放大器电压增益A和反馈系数的倒数1/F随振幅Uom的关系。图3-3（a）中，Q点就是振荡器的振幅平衡点，因为在这个点上，A=1/F，即满足AF=1的平衡条件。那么这一点是不是稳定的平衡点呢？那就要看在此点附近振幅发生变化时，是否具有自动恢复到原平衡状态的能力。假定由于某种因素使振幅增大超过了UomQ，由图可见此时A1/F，即出现AF1/F，即出现AF1的情况，于是振幅就自动增大，从而又而回到UomQ。因此Q点是稳定平衡点。Q点是稳定平衡点的原因是，在Q点附近，A随Uom的变化特性具有负的斜率，即： （1-14） 式（1-14）就是振幅稳定条件。并非所有的平

35、衡点都是稳定的。如果振荡管的静态工作点取得太低，而且反馈系数F又较小时，可能会出现图3-3（b）的另一种振荡特性。这时A随Uom的变化特性不是单调下降，而是先随Uom的增大而上升，达到最大值后，又Uom的增大而下降。因此，它与1/F线可能出现两个平衡点Q点和B点。其中平衡点Q满足振幅稳定条件，而平衡点B不满足稳定条件，因为当振荡幅度稍大于UomB时，则A1/F，即AF1，成为增幅振荡，振幅越来越大。而当振荡幅度稍低于UomB时，则AF1，成为减幅振荡，振幅越来越小，直到停振为止。这种振荡器不能自行起振，除非在起振时外加一个较大的激励信号，使振幅超过B点，电路才能自动进入Q点。像这样要预先外加一

36、个一定幅度的信号才能起振的特性称为硬自激。对于图3-3（a）所示无需外加激励就能起振的特性称为软自激。一般情况下都是使振荡电路工作于软自激状态，通常应当避免硬自激。 3.5.2 相位平衡的稳定条件相位平衡的稳定条件是指相位平衡条件遭到破坏时，电路本身能重新建立起相位平衡点的条件。由于振荡的角频率就是相位的变化率，即，所以当振荡器的相位变化时，频率也必然发生变化。因此相位稳定条件和频率稳定条件实质上是一回事。 图3-4 并联谐振回路的相频特性 图3-4所示以角频率为横坐标，选频网络的相移为纵坐标，对应某一Q值的并联谐振回路的相频特性曲线。在相位平衡时，根据式（1-11）有 （取n=0） （1-1

37、5）为了表示出平衡点，将纵坐标也用与等值的来标度。由图可知，如果振荡电路中，则只有才能使式（1-15）成立，这就是说振荡电路在并联谐振回路的固有谐振频率上满足了相位平衡条件而产生振荡。在一般情况下，为了满足相位平衡条件，谐振回路必须提供数值相同但异号的相移。这时，在图中振荡频率处满足相位平衡条件，那么在处是否是稳定的呢？下面进行分析。 若由于外界某种因素使振荡器相位发生了变化，例如由增大到，即产生了一个增量，从而破坏了原来工作于时的平衡条件。由于，且，故引起振荡频率的不断增加。振荡频率的增加，必然使得并联谐振回路的相移减小，即引入的变化。当变化到时，则振荡器在的频率上再一次达到平衡。但是新的稳

38、定平衡点毕竟还是偏离原来的平衡点。显然，这是为了抵消的存在必然出现的现象。反之，若外界因素去掉后，相当于在的基础上引入了一个增量，调整过程与上述过程相反，则可返回原振荡频率的状态。 具备这样的调整过程是由并联谐振回路的相频特性的斜率为负所决定的，即： （1-16）式（1-16）就是振荡器的相位稳定条件。需要指出的是，在实际电路中，由于和都很小，所以可以认为振荡频率主要由并联谐振回路的谐振频率所决定。另外由于并联谐振回路的相频特性正好具有负的斜率，所以说，LC并联谐振回路不但是决定振荡频率的主要角色，而且是稳定振荡频率的机构。3.6 振荡器的频率稳定度 3.6.1 频率准确度和频率稳定度 一个振

39、荡器除了它的输出信号要满足一定的幅度和频率外，还必须保证输出信号的幅度和频率的稳定，而频率稳定度更为重要。评价振荡器频率的主要指标有两个，即准确度和稳定度。所谓频率准确度是指振荡器实际工作频率f与标称频率f0之间的偏差，即 (1-17) 为了合理评价不同标称频率下振荡器的频率偏差，频率准确度也常用其相对值来表示，即： (1-18) 频率稳定度通常定义为在一定时间间隔内，振荡器频率的相对偏差的最大值。用公式表示为：频率稳定度=fmax / f0时间间隔按照时间间隔长短不同，通常可分为下面三种频率稳定度。长期频率稳定度：一般指一天以上乃至几个月内振荡频率的相对变化量。这种变化量主要取决于有源器件、

40、电路元件的老化特性。短期频率稳定度：一般指一天以内振荡频率的相对变化量，它主要与温度、电源电压变化和电路参数不稳定因素有关。瞬时频率稳定度：一般指秒或毫秒内振荡频率的相对变化量。这种频率变化一般都具有随机性质并伴随着相位的随机变化，这些变化均由设备内部噪声或各种突发性干扰所引起。以上三种频率稳定度的划分并没有严格的界限，但这种大致的区分还是有一定实际意义的。因为人们更多的是注意短期频率稳定度的提高问题，所以通常所讲的频率稳定度，一般是指短期频率稳定度。 3.6.2 提高频率稳定度的措施 由前面分析可知，LC振荡器振荡频率主要取决于谐振回路的参数，也与其它电路元器件参数有关。因此，任何能够引起这

41、些参数变化的因素，都将导致振荡频率的不稳定。这些因素有外界的和电路本身的两个方面。其中，外界因素包括：温度变化、电源电压变化、负载阻抗变化、机械振动、湿度和气压的变化、外界磁场感应等。这些外界因素的影响，一是改变振荡回路元件参数和品质因数；二是改变晶体管及其它电路元件参数，而使振荡频率发生变化的。因此要提高振荡频率的稳外界因素定度可以从两方面入手：一是尽可能减小外界因素的变化；二是尽可能提高振荡电路本身抵御外界因素变化影响的能力。（1）减小外界因素的变化减小外界因素变化的措施很多，例如为了减小温度变化对振荡频率的影响，可将整个振荡器或谐振回路置于恒温槽内，以保持温度的恒定；采用高稳定度直流稳压

42、源来减小电源电压的波动而带来晶体管工作点电压、电流发生的变化；采用金属屏蔽罩减小外界磁场的变化而引起电感量的变化；采用减震器可减小由于机械振动而引起电感、电容值的变化；采用密封工艺来减小大气压力和湿度变化而带来电容器介电系数的变化；在负载和振荡器之间加一级射极跟随器作为缓冲可减小负载的变化等。（2）提高谐振回路的标准性所谓谐振回路的标准性是指谐振回路在外界因素变化时，保持其谐振频率不变的能力。回路标准性越高，频率稳定度就越好。实质上，提高谐振回路的标准性就是从振荡电路本身入手来提高频率的稳定度。3.7 振荡的建立过程 接通电源后，各种电扰动放大选频正反馈再放大再正反馈振荡器输出电压器件进入非线

43、性区稳幅振荡 详细如下：当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大反馈放大反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。 3.8 电路详细描述振荡器电路属于一种信号发生器类型，即表现为没有外加信号的情况下能自动生成具有一定频率、一定波形、一定振幅的周期性交变振荡信号的电子线路。振荡器起振时是将电路自身噪声或电源跳变中频谱很广的信号进行放大选频。此时振荡器的输出幅值是不断增长的，随着振幅的增大，放大器逐渐由放大区进入饱和区或者截止区，其增益逐渐下