Abstract
在本論文中，我們將就分析振盪器的振盪原理作一回顧與整理，在此同時 ，我們將把探究的焦點放在水晶振盪器上，於此，將有許多相關的實驗及 其模擬。根據振盪器的振盪原理，我們可以依此推導出其振盪頻率對於溫 度以及電源電壓的穩定度，再者，水晶共振器本身共振頻率對於溫度改變 所產生的漂移，亦為考慮的要素之一。由此，我們可以設計一個具有高電 源電壓穩定性及高溫度穩定性的振盪器。近幾年來，在許許多多的積體電 路之中，越來越多的數位系統的電路應用需要產生一精確標準的頻率，在 數位通訊、類比數位信號的轉換以及其他相關的系統中，精準的頻率產生 器有越來越廣泛的運用，而且，近來許多的系統整合，如：控制電路與功 率元件的整合，此類的應用使得我們必需考慮基頻產生器在此系統的工作 環境變異，以及其所衍生的問題及效應，如上所提到的，對於溫度及電源 電壓的穩定等問題。在這方面的應用，水晶振盪器有其優異的特性，不但 容易產生振盪，且其精準度亦相當高，並且有穩定的溫度特性。本文中， 我們將使用一互補型金氧半電晶體所構成的反轉器來當作本振盪器的基本 架構，以此，可以從事一系列的實驗，方便我們來探討在電源電壓及溫度 改變時的特性，並以之來驗證理論的準確性。最後，本篇文章將對振盪原 理作一解析，並指出振盪頻率受何影響較鉅，以提示一方針來避免振盪器 的不穩定性，從而設計出一高溫度穩定及電源電壓穩定的振盪器。在分析 振盪器的理論方面，大致上有兩種方式入手來從事分析、判斷是否有振盪 的情形出現。首先，較廣為人採用的是依照其迴圈增益及迴圈相位差來分 析，這種方法必需將迴圈剪斷，再置放一等效阻抗於切開處，以消弭切開 迴路所造成的負載改變；另一種分析方式則是根據整個電路的負電阻特性 來入手，這樣的分析方法相當適合在水晶振盪器上的分析，由水晶共振器 與電子電路的連接點看進去，電子電路部份可以視為一電路等效阻抗，這 個等效阻抗的實數部份若能產生一足夠之負電阻，以消弭水晶振盪器內的 正電阻，這樣我們便能判斷電路是否能產生振盪，至於振電路等效阻抗對 於放大器傳導的變化，在複數平面上為一圓圈的圖形，此圓圈的大小與位 置表示此振盪器的振盪情形，依照電源電壓及溫度改變對此圓圈的影響， 我們可以判讀出此振盪器在電源電壓及溫度上的穩定性。