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上海欧戟贸易有限公司

欧戟控制设备（上海）有限公司是欧美备件服务供应商。专注于进口机电设备、仪器仪表等进口设备。

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优势品牌

传感器：HBM、Baumer、KIMO、GE、Kistler、Lorenz、SenoTec

开关：SUCO、Euchner、Layher、Schmersal、Contrinex、Schneider

工业阀门：Parker、Bucher、Moog、IMAV、AVENTICS、Gemue

工业泵：Parker、Bucher、Moog、Kracht、Vogel、Hawe

电机驱动：Bosch、Bonfiglioli、Jahns、VEM

夹具模具：Zimmer、Schunk、OTT、PHD、robohand、Berg、Rud

仪器仪表：Wika、Jumo、GMC、Phoenix、GOSSEN、Warmbier

电气元件：Siemens、B&R、Vipa、Puls、Murr

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在晶体振荡电路中，三极管、二极管和电阻、电容、电感等元件都存在噪声，其中以产生振荡信号的三极管噪声影响最大;而电感、电容等元件，在噪声分析中，可近似为无噪声元件口。在放大器上加正反馈元件构成振荡器时，噪声将对振荡器信号进行调制而形成白噪声调相、白噪声调频和闪变噪声调相、闪变噪声调频等噪声模式。

　　根据LESSON模型分析，晶体振荡器的相位噪声与晶体振荡电路的有载品质因数(Q)值密切相关，有载Q值越高，相位噪声恶化的程度越低。因此在低相噪晶振设计中，通常围绕如何提高有载Q值开展研究。晶体振荡电路的有载Q值主要由振荡电路中晶体谐振器自身Q值以及所采用的振荡电路拓扑结构所决定。晶体谐振器自身的Q值受限于晶体制作工艺，不可能无限制提升，因此如何进一步提升晶体谐振器在振荡电路中的有载Q值是低相噪晶振设计的关键。

　　常用的晶体振荡电路主要有并联反馈型振荡电路和串联反馈型振荡电路。并联振荡电路中，晶体谐振器工作在串、并联谐振频率之问，晶体呈感性;常用的并联振荡电路包括皮尔斯电路和考毕兹电路。串联振荡电路是将晶体串联在正反馈电路中，晶体谐振器工作在串联谐振频率，晶体呈纯阻性。常用的串联振荡电路通常为巴特勒电路。

　　要提高晶体谐振器在电路的有载Q值，必须选取有载Q值匹配相对较好的振荡电路形式。晶体的有载Q值为：

　　式中：L为晶体等效电感;R为晶体等效电阻;R为晶体负载电阻。

　　由于电路中的电阻损耗，电路中晶体谐振器有载Q值通常比晶体谐振器自身绝对Q值小。为使Q值损耗最小，应尽量使晶体的R最小，以便整个电路的Q值不会因负载电阻而显著恶化。在皮尔斯电路和考毕兹电路等并联振荡电路中，晶体分别接在三极管的集电极和基极，等效负载相对较大;而在巴特勒串联振荡电路中，晶体谐振器串接在发射极来提供高频负反馈，等效负载电阻小，有载Q值相对于前两种电路有一定优势。同时，采用并联振荡电路还需要加入晶体谐振器的B模抑制网络，会进一步降低晶体谐振器Q值。因此，理论上高频振荡器采用串联振荡电路能达到比并联振荡电路更低的噪声，在电路中具有良好的有载Q值。

　　2.仿真分析

　　电路拓扑结构确定后，在参数设计上，需进行充分的仿真验证。对晶体振荡器设计的仿真，重点要解决晶体谐振器和晶体管的建模问题，其次就是对振荡电路结构的选择，从而对晶体振荡器的设计进行仿真分析，并对电路参数进行优化。

　　依据理论分析，为保证低相位噪声水平，振荡电路选择了有载Q值良好的巴特勒串联振荡电路。在巴特勒电路中晶体串接在主振放大器的发射极，它提供高频负反馈，而接在电路输出端的电容分压器提供正反馈。晶体谐振器在振荡电路中工作在自身的串联谐振频率上，起到对谐振频率进行高(选频的作用)。巴特勒振荡电路的交流等效图如图1所示。

　　图1 等效电路图

　　采用段，对上述振荡电路进行仿真分析。图2为采用谐波平衡仿真分析得到的相噪仿真结果。

　　图2 相位噪声仿真结果

　　结合工程设计经验，我们对巴特勒电路结构进行改进，将振荡信号直接从石英谐振器引出，这样可以充分利用晶体谐振器的高Q值选频特性。改进后的巴特勒振荡电路交流等效图如图3所示。