石英晶体振荡电路原理

石英晶体振荡电路原理

频率稳定度是振荡器非常重要的性能指标之一，为了提高频率稳定度，针对前面所讨论的LC反馈型振荡器，我们引进了一些改进型的电路，例如本节将介绍的克拉泼电路和西勒电路，但这些电路的稳定度还远远达不到10-5的数量级，因此在要求高频率稳定度的场合，我们采用了石英晶体振荡器。

8.3.1 频率稳定度及稳频措施

1.频率稳定度

频率稳定度的定义是：在规定时间内，规定的温度、湿度、电源电压等变化范围内，振荡频率的相对变化量。如振荡器的标称频率为f0,实际频率为f，则绝对误为△f



根据所规定时间长短不同，频率稳定度有长期、短期和瞬时之分。长期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，它主要取决于元器件的老化特性；短期频率稳定度一般指一天以内振荡频率的相对变化量，它主要决定于温度、电源电压等外界因素的变化；瞬时频率稳定度是指秒或毫秒内振荡频率的相对变化量，这是一种随机变化，这些变化均由电路内部噪声或各种突发性干扰所引起。

通常所讲的频率稳定度一般指短期频率稳定度。对振荡器频率稳定度的要求视振荡器的用途不同而不同，例如，用于中波广播电台发射机的频率稳定度为10e-5数量级，电视发射机的为10e-7数量级，普通信号发生器的为(10e-3~10e-5)数量级，作为频率标准的振荡器则要求达到(10e-8~10e-9)数量级。

2.影响频率稳定度的因素

由前面分析知道，LC振荡器振荡频率主要取决于谐振回路的参数，也与其他电路元器件参数有关。由于振荡器使用中，不可避免地会受到各种外界因素的影响，使得这些参数发生变化导致振荡频率不稳定。这些外界因素主要有温度、电源电压以及负载变化等。

温度变化会改变谐振回路的电感线圈的电感量和电容器的电容量，也会直接改变晶体管结电容、结电阻等参数，同时温度和电源电压的变化会影响晶体管的工作点及工作状态，也会使晶体管的等效参数发生变化，使谐振回路谐振频率、品质因素发生变化。

任何与振荡器相耦合的电路，它们都会吸取振荡器的振荡功率，成为振荡器的负载。如把这些负载阻抗折算到谐振回路之中，成为谐振回路参数的一部分，它们除了降低谐振回路的品质因素外，还会直接影响回路的谐振频率，所以，当负载变化时，振荡频率必然也将跟随变化。

3.稳频措施

相应地要解决振荡频率不稳定的因素，我们可以采用以下措施。

采用稳压电源稳定直流工作点，以减小极间电容的变化。

(2) 在负载与振荡电路间加缓冲级，隔离负载地振荡级的影响，以提高频率稳定性。

(3) 对决定振荡频率的元件应挑选，保证其精确度和稳定性。



(5) 将电抗元件L、C、晶体管、变容二极管和石英晶体等置于温糟内，降低它们各电参数的温度系数。但这样做成本较高，也可采用温度互补的电参数元件。例如选用正温度系数的电感，同时采用负温度系数的电容等措施。