石英晶體振蕩器、集成運(yùn)放振蕩器

1、 石英晶體振蕩器引入 LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度一般總小于105量級，用石英晶體組成的振蕩器其頻率穩(wěn)定度可達(dá)10-6 10 -11量級。結(jié)構(gòu)一、石英晶體的基本特性及其等效電路 石英晶片： 按一定的方位角切下的石英晶體振蕩片（方形、圓形或棒形）。 石英晶片上加壓力和拉力：石英晶片上加壓力和拉力： 加壓力時，晶片表面會產(chǎn)生電荷。 加拉力時，電荷的極性也隨之改變； 電壓加到晶片上，產(chǎn)生機(jī)械壓力； 當(dāng)所加電壓反向時，晶片壓力變成拉力。壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)：晶體上加以交變電壓交變電壓產(chǎn)生機(jī)械振動。產(chǎn)生機(jī)械振動。機(jī)械振動又使晶體表面產(chǎn)生機(jī)械振動又使晶體表面產(chǎn)生交變電壓。交變電壓。如此，產(chǎn)生一個循環(huán)過程。如此，產(chǎn)

2、生一個循環(huán)過程。 （a）當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一個特定頻率時，振幅突然增大。 （b） 諧振時電流達(dá)最大。 壓電諧振：壓電諧振：符號：等效電路： 當(dāng)晶體不振動時：當(dāng)晶體不振動時： 可看成一個電容C0，稱為 靜電電容，其大小取決于晶片的幾何尺寸、電極面積。 當(dāng)晶體振動時：當(dāng)晶體振動時： 存在機(jī)械慣性L，用L表示 晶片的彈性，用C表示 損耗，用R表示。 L很大，C 很小，R 很小，所以Q很大（104 106 ），這對振蕩器的穩(wěn)定有好處。 固有頻率又與晶片的幾何尺寸有關(guān)，可做得精確且穩(wěn)定。 結(jié)論：利用石英晶體振蕩，可獲得結(jié)論：利用石英晶體振蕩，可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。很高的頻率穩(wěn)定度。等效電路 當(dāng)?shù)?/p>

3、效電路串聯(lián)諧振時，Z最小。當(dāng)?shù)刃щ娐凡⒙?lián)諧振時，因為因為CC0，所以，所以fp fs電抗頻率特性： 在在fs和和fp之間為電之間為電感性感性, 在此區(qū)域之外為在此區(qū)域之外為電容性。電容性。第四節(jié)第四節(jié) 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器石英晶體振蕩電路 石英晶體石英晶體作為一個作為一個電感來組成選頻網(wǎng)絡(luò)，電感來組成選頻網(wǎng)絡(luò)，晶體工作在晶體工作在f 和和f 之間。之間。第四節(jié)第四節(jié) 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器石英晶體振蕩電路振蕩回路由 C1、C2 和晶體組成。電路組成電路組成振蕩頻率 振蕩頻率在晶體諧振蕩頻率在晶體諧振器的振器的 fs 與與 fp 之間。之間。晶體在電路中起電感晶體在電路中起電感L的

4、作用。的作用。并聯(lián)型晶體振蕩器工作在fs fp，作為一個電感f 由固有頻率 fs 決定與C 的關(guān)系很小。所以振蕩頻率穩(wěn)定振蕩頻率穩(wěn)定第四節(jié)第四節(jié) 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器oU晶體晶體調(diào)節(jié)電阻調(diào)節(jié)電阻的大小可的大小可以改變正反饋的強(qiáng)弱，以改變正反饋的強(qiáng)弱，以便獲得良好的正弦以便獲得良好的正弦波輸出。波輸出。串聯(lián)型石英晶體振蕩電路利用石英晶體串聯(lián)諧振時阻串聯(lián)型石英晶體振蕩電路利用石英晶體串聯(lián)諧振時阻抗最小的特性組成振蕩電路，晶體工作在抗最小的特性組成振蕩電路，晶體工作在 f 處。處。串聯(lián)型晶體振蕩電路晶體與電阻晶體與電阻 R 串聯(lián)串聯(lián)構(gòu)成正反饋電路。構(gòu)成正反饋電路。串聯(lián)型晶體振蕩電路當(dāng)振蕩頻率

5、等于晶當(dāng)振蕩頻率等于晶體的固有頻率體的固有頻率 fs 時，晶時，晶體阻抗最小，且為純電體阻抗最小，且為純電阻。阻。串聯(lián)型晶體振蕩電路電路滿足自激振蕩電路滿足自激振蕩條件而振蕩，其振蕩頻條件而振蕩，其振蕩頻率為率為 f0 = fs。否則不能振。否則不能振蕩。蕩。 調(diào)節(jié)電阻調(diào)節(jié)電阻 R 可獲得良可獲得良好的正弦波輸出。好的正弦波輸出。1.石英晶體振蕩器中，當(dāng)石英晶體振蕩器中，當(dāng)ffp時，石英晶體呈時，石英晶體呈 性，當(dāng)性，當(dāng)f=fs時，石英晶體呈時，石英晶體呈 性，當(dāng)性，當(dāng)fsffp時，石英晶體呈時，石英晶體呈 性。性。2.在石英晶體振蕩器中，分別利用晶體作為在石英晶體振蕩器中，分別利用晶體作為

6、或或 來來組成，由于石英晶體頻率穩(wěn)定度組成，由于石英晶體頻率穩(wěn)定度 ，所以廣泛用于時鐘電路。，所以廣泛用于時鐘電路。練習(xí)練習(xí)3.3.要輸出頻率穩(wěn)定度很高的正弦波振蕩信號時，一般選用（要輸出頻率穩(wěn)定度很高的正弦波振蕩信號時，一般選用（ ）A.RCA.RC振蕩器振蕩器 B.LCB.LC振蕩器振蕩器 C.C.石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 D.D.多諧振蕩器多諧振蕩器容容感感阻阻電阻電阻電感電感高高C4.4.利用石英晶體電抗頻率特性構(gòu)成的振蕩器是（利用石英晶體電抗頻率特性構(gòu)成的振蕩器是（ ）A. A. f=fs時，時，石英晶體呈感性，可構(gòu)成串聯(lián)型晶體振蕩器石英晶體呈感性，可構(gòu)成串聯(lián)型晶體振蕩器B. B

7、. f=fs時，石英晶體呈阻性，可構(gòu)成串聯(lián)型晶體振蕩器時，石英晶體呈阻性，可構(gòu)成串聯(lián)型晶體振蕩器C. C. fsffp時，石英晶體呈阻性，可構(gòu)成串聯(lián)型晶體振蕩器時，石英晶體呈阻性，可構(gòu)成串聯(lián)型晶體振蕩器D. D. fsffp時，石英晶體呈感性，可構(gòu)成串聯(lián)型晶體振蕩器時，石英晶體呈感性，可構(gòu)成串聯(lián)型晶體振蕩器BBA5.5.石英晶體振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是（石英晶體振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是（ ）A. A. 振蕩頻率高振蕩頻率高 B. B. 振蕩頻率的穩(wěn)定度高振蕩頻率的穩(wěn)定度高C. C. 振蕩的幅度穩(wěn)定振蕩的幅度穩(wěn)定 D. D. 振蕩的波形失真少振蕩的波形失真少6.6.石英晶體諧振于石英晶體諧振于fsfs時，相當(dāng)于時，相當(dāng)于LCLC回路的（回路的（ ）現(xiàn)象）現(xiàn)象A. A. 串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振 B. B. 并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振C. C. 自激自激 D. D. 失諧失諧集成運(yùn)算放大器組成的集成運(yùn)算放大器組成的LC振蕩電路振蕩電路電路結(jié)構(gòu)1 1、LCLC諧振回路：選頻網(wǎng)絡(luò)諧振回路：選頻網(wǎng)絡(luò)2 2、負(fù)反饋支路：、負(fù)反饋支路：R1R1、R2R2組成負(fù)反組成負(fù)反饋支路，負(fù)反饋信號由反相輸入