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GSM手机振荡电路工作原理
来源:本站整理  作者:佚名  2011-08-08 15:48:27



  在电子设备中,振荡器的用途极为广泛。振荡电路的种类很多,按工作原理可分为反馈型振荡电路、负阻型振荡电路、多谐振荡电路(张弛振荡);按使用元件可分为IC振荡器、RC振荡器、品体振荡器等。

  按照电路需要,振荡器可产生正弦波、脉冲波等。振荡器以放大器为基础,引入正反馈即可,如右图所示。产生振荡的条件有两个:一是正反馈;二是环路增益为1。

  1.LC振荡器
  
  只由电感和电容构成的反馈电路称为LC振荡器。LC振荡器有调谐型和三元件型(常称为三点式)两类,调谐型振荡器有集电极调谐型、基极调谐型和发射极调谐型三种;三点式振荡器有电容三点式和电感三点式两种。

  2.RC振荡器
  
  由电阻和电容构成的反馈电路称为RC振荡器,有电桥式和移相式两类。移相式又分为HP型和LP型。HP是HighPass的缩写,即反馈电路由高通滤波器构成;LP是Lowpass的缩写,即指反馈电路由低通滤波器构成。

  RC移相振荡电路通常用于频率需求较低的场合,无绳电话中导频信号和呼叫信号的产生多采用这种电路。RC移相振荡电路的简图如上图所示,其中,可调电阻R5用于调节振荡频率。中图为维恩电桥振荡器简图。

  3、晶体振荡器
  
  在移动通信中,移动台需要能够根据实时分配到的话音信道改变自己的工作频率,这就要求必须有足够精度、稳定性好的频率合成器,加之随着通信技术的发展,对频率的稳定性和准确度的要求越来越高。另外,在移动通信中,为了减少移动台之间或与基站间的相互干扰,通常要求频率稳定度小于lO的负5次方,因为只有高精度、高稳定性的振荡,才可以减小冈频率偏移而造成的邻近信道干扰。由于RC和LC振荡器都难以达到上述精度,故晶体振荡器应运而生。

  石英品片具有压电效应,能做成谐振器,且品片本身的固有机械振动频率只与晶片的几何尺寸有关,其振动频率可以做得非常精确稳定。利用石英品体振荡器可把振荡频率稳定度提高几个数量级。

  在石英晶片的两面镀银,引出电极,然后封装在由金属或胶木、玻璃等材料制成的外壳里就得到晶体振荡器。石英晶体可以人工合成,也可将天然晶体切割成品片。

  虽然晶体振荡器的振荡频率稳定,但由于某些客观因素的影响,会使频率稳定度变差,影响的因素主要有以下三种:

  (1)负载效应
  
  减小负载效应的方法一般是加隔离器,如射极跟随器等。诺基亚2110手机的DSP时钟振荡器为射极输出式,如下图所示,其带负戟的能力比较强。为了提高稳定度,该电路后面还加有一级射极输出器,并采用变压器耦合加以隔离,这种电路也被称为萨巴罗夫电路。

  (2)推频效应
  
  所谓摧频效应,即由于供电系统条件发生改变,致使振荡电压源和电流发生改变;或振荡器件的工作参数发生改变,最终使振荡器出现频率漂移。由此可见,振荡器对电源要求较高。在移动电话内,均使用专门的、比较精确的电源。如摩托罗拉168手机的VCO电源就通过了两次稳压。在诺基亚232和摩托罗拉168手机的发射接收VCO电路中,为了使振荡管具有较稳定的偏置,除了采用高精度的稳压电源外,还采用了固定分压偏置的共发射极电路。

  (3)温度效应
  
  晶体振荡器受温度的影响比较大,一般采用温度补偿或将振荡器故人恒温环境中的方法来解决。温度补偿法包括模拟温度补偿、数字温度补偿及模拟-数字温度补偿三大类。温度补偿电路有电容补偿电路及热敏网络补偿电路。电容补偿方法简单,但补偿范围较窄,一般在0℃~50℃之间,补偿精度一般可达到±5xlO6Hz;而热敏网络补偿电路则用得较多,其补偿范围宽,在-40℃~70℃之间,补偿精度可达到±0.2xlO的6次方Hz,其原理图如左图所示,即利用热敏网络给变容二极管提供一个随晶体工作环境变化的反向偏压,通过变容二极管电容的变化来补偿晶体振荡器因温度而导致的频率漂移。在目前的手机电路中,多使用温度补偿压控振荡器组件(VCTXO),如诺基亚232手机的14.85MHz振荡器和摩托罗拉168手机的16.8MHz振荡器,均被封装在一个金属外壳里,与外界环境隔开。前者为接收发射VCO及PLL锁相环电路提供基准频率;后者既为射频电路提供基准频率,又为逻辑电路提供时钊信号。

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