石英晶體振蕩電路原理

頻率穩定度是振蕩器非常重要的性能指標之一，為了提高頻率穩定度，針對前面所討論的LC反饋型振蕩器，我們引進了一些改進型的電路，例如本節將介紹的克拉潑電路和西勒電路，但這些電路的穩定度還遠遠達不到10-5的數量級，因此在要求高頻率穩定度的場合，我們采用了石英晶體振蕩器。

8.3.1 頻率穩定度及穩頻措施

1.頻率穩定度

頻率穩定度的定義是：在規定時間內，規定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內，振蕩頻率的相對變化量。如振蕩器的標稱頻率為f0,實際頻率為f，則絕對誤為△f



根據所規定時間長短不同，頻率穩定度有長期、短期和瞬時之分。長期穩定度一般指一天以上乃至幾個月內振蕩頻率的相對變化量，它主要取決于元器件的老化特性；短期頻率穩定度一般指一天以內振蕩頻率的相對變化量，它主要決定于溫度、電源電壓等外界因素的變化；瞬時頻率穩定度是指秒或毫秒內振蕩頻率的相對變化量，這是一種隨機變化，這些變化均由電路內部噪聲或各種突發性干擾所引起。

通常所講的頻率穩定度一般指短期頻率穩定度。對振蕩器頻率穩定度的要求視振蕩器的用途不同而不同，例如，用于中波廣播電臺發射機的頻率穩定度為10e-5數量級，電視發射機的為10e-7數量級，普通信號發生器的為(10e-3~10e-5)數量級，作為頻率標準的振蕩器則要求達到(10e-8~10e-9)數量級。

2.影響頻率穩定度的因素

由前面分析知道，LC振蕩器振蕩頻率主要取決于諧振回路的參數，也與其他電路元器件參數有關。由于振蕩器使用中，不可避免地會受到各種外界因素的影響，使得這些參數發生變化導致振蕩頻率不穩定。這些外界因素主要有溫度、電源電壓以及負載變化等。

溫度變化會改變諧振回路的電感線圈的電感量和電容器的電容量，也會直接改變晶體管結電容、結電阻等參數，同時溫度和電源電壓的變化會影響晶體管的工作點及工作狀態，也會使晶體管的等效參數發生變化，使諧振回路諧振頻率、品質因素發生變化。

任何與振蕩器相耦合的電路，它們都會吸取振蕩器的振蕩功率，成為振蕩器的負載。如把這些負載阻抗折算到諧振回路之中，成為諧振回路參數的一部分，它們除了降低諧振回路的品質因素外，還會直接影響回路的諧振頻率，所以，當負載變化時，振蕩頻率必然也將跟隨變化。

3.穩頻措施

相應地要解決振蕩頻率不穩定的因素，我們可以采用以下措施。

采用穩壓電源穩定直流工作點，以減小極間電容的變化。

(2) 在負載與振蕩電路間加緩沖級，隔離負載地振蕩級的影響，以提高頻率穩定性。

(3) 對決定振蕩頻率的元件應挑選，保證其精確度和穩定性。



(5) 將電抗元件L、C、晶體管、變容二極管和石英晶體等置于溫糟內，降低它們各電參數的溫度系數。但這樣做成本較高，也可采用溫度互補的電參數元件。例如選用正溫度系數的電感，同時采用負溫度系數的電容等措施。