振荡器的电路类型及引起电路不稳定的因素

发布时间：2026-01-16 13:26

振荡器的电路类型及引起电路不稳定的因素

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振荡器的电路类型及引起电路不稳定的因素

1. 振荡器电路类型

在许多振荡器电路中，有三种常用的振荡器电路，它们是皮尔斯振荡电路，考毕兹振荡电路和克拉普振荡电路。这些振荡电路除了频射接地点位置不同外，电路的构成都是相同的。布特勒和修正的布特勒振荡电路也是彼此相似的，每一种电路中的发射极电流就是晶体的电流。门电路振荡器是皮尔斯型的，它使用了一个逻辑门并在皮尔斯振荡器的晶体管位置加了一个电阻。（某些门电路振荡器使用一个以上的门电路。）

振荡器电路类型的选择取决于以下因素：所要求的频率、稳定度、输入电压和功率，输出功率和波形、可调性、设计的复杂性、成本和晶体器件的特性。

在皮尔斯系列中，接地点位置对性能有很大的影响。皮尔斯电路的接法相对于寄生电抗和偏置电阻来说，一般要好于其他几种电路，因为它们多半是跨接在电路的电容上，而不是跨接在晶体器件上。它是高稳定度振荡器应用昀广泛的电路之一。在考毕兹电路的接法中，较大部分寄生电容出现在晶体的两端，同时偏置电阻也跨接在晶体上，这就会降低性能。克拉普电路的接法很少使用，因为集电极直接于晶体连接，这就很难将直流电压加在集电极上而有不引入损耗或寄生振荡（更详细的内容，见参考文献）。

虽然皮尔斯系列可以通过把电感与晶体串联起来使它工作在串联谐振上，但是它一般还是工作在“并联谐振”上（参见第 3 部分电阻频率与电抗的关系）。布特勒系列通常工作在（或接近）串联谐振上，皮尔斯系列可以被设计用来使晶体电流高于或低于发射极电流情况下进行工作。当高稳定性不是主要考虑的问题时，门电路振荡器时数字系统的常用电路。

3. OCXO 简要示意图

每一种 OCXO 都主要由三部分组成，即石英晶体，持续电路和恒温，他们都会引起不稳定。不同情况下的不稳定将会在第 3 章余下的部分和第 4 章中讨论振荡器的不稳定性——通常表达式

这里的 QL 是谐振器受到的载荷 Q ，dφ(ff)是在闭合电路发生小变化后，远离信号频率 f的偏移频率 ff 相位。系统的相位变化和闭合电路中的相位噪声来自于谐振器或持续电路。取 QL 的昀大值能有效减小噪声的影响和由于环境引起的持续电子装置的改变。在一个实际的振荡器设计中，谐振器在偏移频率影响下的短期不稳定性比谐振器的半带宽要小，且由于持续电路和从闭合电路中大量能量的的传送会引起更大的偏移。

4. 持续电路引起的不稳定性

负载电抗变化—增加一个负载电容到晶体上来改变频率，设

则

例如：如果 C0 =5pF，C1 =14pF，CL =20pF，则△CL =10pF( =5 × 10-4)引起约 1 × 10-7频率变化，而 CL 老化率是每天 10ppm 使得振荡器的老化率为每天 2 X 10-9激励电平变化：对于 10MHz 的 3 次泛音 SC 切，一般每毫安平方 10-8。晶体的直流偏压也能引起振荡器的老化。

5. 调谐电路引起的不稳定性

许多振荡器包含调谐电路比如匹配电路和滤波器，为了防止不必要的模式。在调谐电路里的感应系数和电容量在小变化后的影响由下给出

这里的 BW 式滤波器的带宽，ff 是滤波器相对于中心频率的偏移频率， QL 是谐振器上的载荷 Q ，QC ， LC 和 CC 分别是调谐电路的 Q 值，感应系数和电容量。

6. 电路噪声引起的不稳定性

由持续电路中闪变 PM 噪声引起的闪变 FM ，对振荡器的输出频率有着一定的影响

这里的 ff 是载波频率 f 的偏移频率，QL 是振荡器电路上的载荷 Q ， Lckt(1HZ)是 f=1HZ时的闪变 PM 噪声，τ时任意测量时间内的闪变基底范围。对于 QL =106 和 Lckt（1HZ） = -140dBc/Hz ，σy(τ) = 8.3 x 10-14。 ( Lckt (1Hz) = -155dBc/Hz 已经能够实现 .)

7. 外载荷引起的不稳定性

如果外载荷发生变化，反馈到振荡器的振幅或相位也会随着改变。到达振荡回路的一部分信

号改变了振荡器的相位，因此频率变成：