[发明专利]不受温度变化及供应电压变化影响的稳定振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及一振荡器电路，尤其涉及一种稳定性不受外部电源以及温度变化影响的振荡器电路。

背景技术

振荡器(oscillator)，普遍被应用于诸如锁相回路(phase-locked loop)、频率合成器(frequency synthesizer)以及频率产生(frequency generator)电路等，随着通信以及消费性电子产品的普及以及需要，更已广为学者研究以及工业界使用，其工作特性在于利用输入信号的变化而产生不同频率的输出波型。

换言之，产生重复振动电气信号(例如弦波或方波信号)的电气振动现象，即为振荡(oscillation)，请见图1，为一闭回路(close loop)振荡电路100方块示意图，该闭回路振荡电路100满足巴克豪森条件(BarkhausenCriteria)，也就是：回路增益为1(A(jω₀)β(jω₀)＝1)，相位偏移为0(∠A(jω₀)β(jω₀)＝0°)，则所述闭回路振荡电路将振荡在ω₀频率上。

实现所述闭回路振荡电路100有多种变化与可能，主要可分为以下几类：谐波振荡器(harmonic oscillator)、弛张振荡器(relaxation oscillator)以及晶体(crystal)振荡器等，但也不以此为限。

首先，谐波(正弦波)振荡器是在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。其基本原理是将一滤波器的输出接到一放大器，再把所述放大器的输出接回所述滤波器的输入。当该放大器的电源开始供应的瞬间，于放大器的输出端只有噪声(noise)。所述噪声传到该滤波器，使噪声中特定部分频率被滤波出来，出现在该滤波器的输出端。该滤波器的输出端又接到该放大器的输入端，因此滤波后的信号通过该放大器放大，再进入该滤波电路滤波。上述步骤不断重复，直到输出信号为所需信号为止。

谐波振荡器可以利用不同的放大与滤波方式加以实施，因此有许多不同的实施方法，诸如Hartley振荡器、Colpitts振荡器、Clapp振荡器、Pierce晶体振荡器、相移振荡器、RC振荡器以及Wien-Bridge振荡器以及LC振荡器等，但也不以此为限。

另外，弛张振荡器主要用来产生非正弦波输出信号，如方波或三角波。弛张振荡器具有晶体管等的非线性元件，可以周期性地将储存于电容或电感中的能量释放出来，使得输出信号波形瞬间改变。

产生方波的弛张振荡器可以用在序向逻辑电路(例如定时器、计数器等)的时脉信号。输出三角波(或称锯齿波)的振荡器通常用于以时间为基准、在示波器或电视中的阴极射线管中产生水平反射信号。在频率产生器中，三角波也常用来整型以输出接近正弦波的信号。弛张振荡器也是一种复振器(multivibrator)。

一晶体振荡器可以用来与滤波器偶合，以稳定振荡频率，晶体振荡器具有很好的频率稳定度以及温度因子，频率精确度非常高，但其输出可调变范围狭窄，也因此限制了其用途。

为了增加振荡器调变的能力，以电压调变进行振荡器控制的研究也渐渐成为热点，一电压控制振荡器(Voltage-controlled oscillator，VCO)为一种可利用一输入电压进行振荡频率控制的振荡器，其通一直流电压源与调变信号(modulating signals)控制一二极管的开关来改变静电容值，从而产生频率调变(frequency modulation)以及相位调变(phase modulation)。