第5章(4)石英晶體振蕩器

1、第第5 5章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 (4)石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器5.7.1 石英振蕩器的性能與等效電路石英振蕩器的性能與等效電路5.7.2 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器作業(yè)：作業(yè)： P185 5.18 5.195.65.6 振蕩器的頻率穩(wěn)定度振蕩器的頻率穩(wěn)定度 頻率穩(wěn)定度是振蕩器非常重要的電氣指標(biāo)之一。例如電頻率穩(wěn)定度是振蕩器非常重要的電氣指標(biāo)之一。例如電子鐘時鐘頻率不穩(wěn)，直接影響計時的精度；子鐘時鐘頻率不穩(wěn)，直接影響計時的精度；FMFM廣播如廣播如FMFM發(fā)射發(fā)射頻率非常穩(wěn)定，就可實現(xiàn)自動播音，取代有線廣播。頻率非常穩(wěn)定，就可實現(xiàn)自動播音，取代有線廣播。5.6.1 頻率頻率準(zhǔn)確度

2、準(zhǔn)確度和頻率和頻率穩(wěn)定度穩(wěn)定度 評價振蕩頻率的主要指標(biāo)是頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。評價振蕩頻率的主要指標(biāo)是頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。 頻率頻率準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度表明實際工作頻率偏離標(biāo)稱頻率的程度表明實際工作頻率偏離標(biāo)稱頻率的程度。它。它可以分為絕對頻率準(zhǔn)確度和相對頻率準(zhǔn)確度?？梢苑譃榻^對頻率準(zhǔn)確度和相對頻率準(zhǔn)確度。定義：定義：絕對頻率準(zhǔn)確度絕對頻率準(zhǔn)確度offf相對頻率準(zhǔn)確度相對頻率準(zhǔn)確度ooofffff5.6.15.6.2 式中，式中，f f為實際工作頻率，為實際工作頻率，f fo o為標(biāo)稱頻率。為標(biāo)稱頻率。 頻率頻率穩(wěn)定度穩(wěn)定度：是在指定是在指定內(nèi)頻率準(zhǔn)確度變化的最內(nèi)頻率準(zhǔn)確度變化的最大值大值。也分為絕對頻

3、率穩(wěn)定度和相對頻率穩(wěn)定度。也分為絕對頻率穩(wěn)定度和相對頻率穩(wěn)定度。常用相對常用相對頻率穩(wěn)定度表示。頻率穩(wěn)定度表示。時間間隔oofffmax|5.6.3 頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度按時間間隔分為按時間間隔分為: 長期長期頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度數(shù)月數(shù)月或或一年內(nèi)一年內(nèi)的相對頻率準(zhǔn)確度的相對頻率準(zhǔn)確度; 短期短期頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度一天內(nèi)一天內(nèi)的相對頻率穩(wěn)定度的相對頻率穩(wěn)定度; 瞬時瞬時頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度秒秒或或毫秒毫秒內(nèi)的相對頻率穩(wěn)定度。內(nèi)的相對頻率穩(wěn)定度。 1.1.均方根值均方根值表示法：它是用在指定的時間間隔內(nèi)測得的各頻表示法：它是用在指定的時間間隔內(nèi)測得的各頻率準(zhǔn)確度與其平均值的偏差的均方根值來表征

4、的。即率準(zhǔn)確度與其平均值的偏差的均方根值來表征的。即 nioonffffn1215.6.4 式中式中,n為測量次數(shù)，為測量次數(shù)，為為n個測量數(shù)據(jù)的平均值。個測量數(shù)據(jù)的平均值。 2.阿倫阿倫(Allon)方差方差表示法：表示法：2 12222211lim)(jjonfffny5.6.5 式中，式中，每次測量的取樣時間；每次測量的取樣時間；n為測量組數(shù)；為測量組數(shù)；fo為為標(biāo)稱頻率；標(biāo)稱頻率；j為正整數(shù)為正整數(shù)(j=1,2,3,n)；f2j ，f2j-1分別為分別為2j （偶次）（偶次）次和次和2j-1 （奇次）次所測得的頻率值。（奇次）次所測得的頻率值。 頻率頻率穩(wěn)定度穩(wěn)定度數(shù)據(jù)處理方法有數(shù)據(jù)處

5、理方法有:niionoffnff11lim（長期頻率穩(wěn)定度）（長期頻率穩(wěn)定度）（瞬時頻率穩(wěn)定度）（瞬時頻率穩(wěn)定度）（也叫秒級頻率穩(wěn)定度）（也叫秒級頻率穩(wěn)定度）5.6.2 5.6.2 頻率穩(wěn)定度分析頻率穩(wěn)定度分析 為尋求提高頻率穩(wěn)定度的途徑，就必須找出引起頻率不為尋求提高頻率穩(wěn)定度的途徑，就必須找出引起頻率不穩(wěn)的因素。穩(wěn)的因素。一、相位平衡條件一、相位平衡條件 由物理知識可知，任何平衡都要相應(yīng)地考慮是否穩(wěn)定平由物理知識可知，任何平衡都要相應(yīng)地考慮是否穩(wěn)定平衡。所謂穩(wěn)定平衡是當(dāng)外因使系統(tǒng)偏離原來的平衡狀態(tài)，一衡。所謂穩(wěn)定平衡是當(dāng)外因使系統(tǒng)偏離原來的平衡狀態(tài)，一旦外因消除后，系統(tǒng)能自動地恢復(fù)到原來的

6、狀態(tài)；否則就是旦外因消除后，系統(tǒng)能自動地恢復(fù)到原來的狀態(tài)；否則就是不穩(wěn)定平衡。例如一個小球放置在拋物面形的鍋底就屬于穩(wěn)不穩(wěn)定平衡。例如一個小球放置在拋物面形的鍋底就屬于穩(wěn)定平衡，雜技表演者用頭頂籃球就是不穩(wěn)定平衡。定平衡，雜技表演者用頭頂籃球就是不穩(wěn)定平衡。 作為正弦振蕩器，通常情況下，人們希望它是穩(wěn)定振蕩作為正弦振蕩器，通常情況下，人們希望它是穩(wěn)定振蕩其振蕩的其振蕩的幅度幅度、頻率頻率( (相角相角) )不隨時間而變化。即使有變化，不隨時間而變化。即使有變化，希望它盡快地恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。希望它盡快地恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。 不穩(wěn)定因素也會破壞相位平衡條件。如電流電壓的波動不穩(wěn)定因素也會破

7、壞相位平衡條件。如電流電壓的波動或者工作點的變化會使晶體管或者工作點的變化會使晶體管Y Yfefe的相角的相角fefe發(fā)生變化。相角發(fā)生變化。相角的變化必然會引起頻率的變化。因為的變化必然會引起頻率的變化。因為dtd001、外因使、外因使 ，表示反饋電壓，表示反饋電壓 uf超前原先的輸入電壓超前原先的輸入電壓 ui ,相當(dāng)于提高了回路的補(bǔ)充能量，使頻率提高相當(dāng)于提高了回路的補(bǔ)充能量，使頻率提高 ；2、外因使、外因使 ，表示反饋電壓，表示反饋電壓 uf滯后原先的輸入電壓滯后原先的輸入電壓 ui ,相當(dāng)于減小了回路的補(bǔ)充能量，使頻率下降相當(dāng)于減小了回路的補(bǔ)充能量，使頻率下降 ；000二種可能情況：

8、二種可能情況： 不論上述哪種情況，頻不論上述哪種情況，頻率隨相位的變化趨勢是率隨相位的變化趨勢是： 為了使振蕩器的相位平衡條件穩(wěn)定，必須使得頻率變化為了使振蕩器的相位平衡條件穩(wěn)定，必須使得頻率變化時產(chǎn)生相反方向的相位變化，以補(bǔ)償外因引起的相位變化。時產(chǎn)生相反方向的相位變化，以補(bǔ)償外因引起的相位變化。因此，相位平衡的穩(wěn)定條件是：因此，相位平衡的穩(wěn)定條件是：0g5.6.6而振蕩器的相移而振蕩器的相移:FZYFA5.6.7式中，式中，Y為晶體管正向傳輸導(dǎo)納相移，為晶體管正向傳輸導(dǎo)納相移，Z為回路相移，為回路相移，F(xiàn)為反饋網(wǎng)絡(luò)相移。為反饋網(wǎng)絡(luò)相移。FZY5.6.8當(dāng)當(dāng)|ZFZY，時時Z因此，相位的穩(wěn)定

9、條件為因此，相位的穩(wěn)定條件為0Z 由此可見，由此可見，振蕩器的相位平衡條件是靠并聯(lián)回路振蕩器的相位平衡條件是靠并聯(lián)回路的相頻特性來保證的?；芈返钠焚|(zhì)因數(shù)的相頻特性來保證的。回路的品質(zhì)因數(shù)Q值越高，值越高，這種穩(wěn)頻能力越強(qiáng)。這種穩(wěn)頻能力越強(qiáng)。二、頻率穩(wěn)定度分析二、頻率穩(wěn)定度分析 根據(jù)式根據(jù)式5.4.65.4.611rGLC(變壓器耦合變壓器耦合)，振蕩器的，振蕩器的有關(guān)。從相位平衡條件可知，電路中任何一個相角發(fā)生變化有關(guān)。從相位平衡條件可知，電路中任何一個相角發(fā)生變化都會使振蕩頻率產(chǎn)生變化，而使振蕩器重新平衡在某一新的都會使振蕩頻率產(chǎn)生變化，而使振蕩器重新平衡在某一新的頻率上。例如頻率上。例如溫

10、度、濕度、電源電壓、負(fù)載溫度、濕度、電源電壓、負(fù)載等的變化以及等的變化以及機(jī)機(jī)械振動械振動的影響都有可能引起回路元件參數(shù)的影響都有可能引起回路元件參數(shù)(L、C、Q等等)。有。有源器件參量和相角源器件參量和相角 、 、 發(fā)生變化，而使發(fā)生變化，而使發(fā)生變化。發(fā)生變化。令令代表外界不穩(wěn)定因素，由于振蕩器各相角都是外界不穩(wěn)代表外界不穩(wěn)定因素，由于振蕩器各相角都是外界不穩(wěn)定因素定因素和頻率的函數(shù)。所以相位平衡條件可以寫成：和頻率的函數(shù)。所以相位平衡條件可以寫成：YZF主要取決于回路的主要取決于回路的L、C，當(dāng)然也與晶體管的參數(shù)，當(dāng)然也與晶體管的參數(shù)(G) 當(dāng)當(dāng)變化時，變化時，也相應(yīng)變化，只要相位平衡條

11、件重新得也相應(yīng)變化，只要相位平衡條件重新得0, ,FAFZY5.6.9到滿足，則到滿足，則0,對式對式5.6.9全微分全微分0,FZYFZY因而因而FZYFZY由于由于 、 對頻率變化的敏感性遠(yuǎn)小于對頻率變化的敏感性遠(yuǎn)小于 對頻率變化的對頻率變化的YFZ敏感性，即敏感性，即FYZ又又0則上式可近似寫成則上式可近似寫成ZFZY005.6.10 從式從式5.6.10可知提高振蕩器頻率穩(wěn)定度的一般規(guī)律：可知提高振蕩器頻率穩(wěn)定度的一般規(guī)律：(1) 要小。要盡量減小外界不穩(wěn)定因素要小。要盡量減小外界不穩(wěn)定因素的變化，最主要的變化，最主要LC10的是減小振蕩回路固有頻率的是減小振蕩回路固有頻率的變化量的變

12、化量(2) 分子分子FZY越小越好，在外界因素越小越好，在外界因素變化時，變化時，不完全同號，相互抵消。不完全同號，相互抵消。FZY、的變化量盡量小。或者設(shè)法使的變化量盡量小?；蛘咴O(shè)法使FZY、三個量三個量(3) 分母分母Z越大越好。即要求并聯(lián)諧振回路相頻特性的斜越大越好。即要求并聯(lián)諧振回路相頻特性的斜率要大，在較小斜率增量作用下，能產(chǎn)生足夠的相位來補(bǔ)償率要大，在較小斜率增量作用下，能產(chǎn)生足夠的相位來補(bǔ)償外因所引起的外因所引起的 的相移。的相移。 由并聯(lián)振蕩回路的相頻特性可知，由并聯(lián)振蕩回路的相頻特性可知，Q越高，越高，越接近越接近0相頻特性就越大相頻特性就越大。因此應(yīng)盡量提高。因此應(yīng)盡量提高

13、Q值，減小值，減小 相角。相角。 以上研究了提高頻率穩(wěn)定度的原則性措施，為了將上述以上研究了提高頻率穩(wěn)定度的原則性措施，為了將上述措施具體化，下面討論振蕩頻率與措施具體化，下面討論振蕩頻率與電路參量電路參量之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。FY、Z由相位平衡條件：由相位平衡條件：02arctanarctanQZ5.6.110YFZFYZ得得02arctan0YFQ則振蕩頻率則振蕩頻率為：為：YFQtan2110即即YFQQtan) 1(220005.6.12 對式對式5.6.12全微分得：全微分得： 并聯(lián)諧振回路的相頻特性為：并聯(lián)諧振回路的相頻特性為：當(dāng)當(dāng)YFYFYFYFYFYFQQQQQQ202000

14、0cos122tan2tan112tanQYF時，時，YFYFYFQQQ22000cos22tan5.6.13該式表明了該式表明了YFQ、0對頻率穩(wěn)定度影響的定量對頻率穩(wěn)定度影響的定量關(guān)系，可以看出：關(guān)系，可以看出：(1)YFQ、0均影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度；均影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度；(2)對頻率穩(wěn)定度的影響最嚴(yán)重；對頻率穩(wěn)定度的影響最嚴(yán)重；0(3) Q對頻率穩(wěn)定度的影響要考慮到系數(shù)對頻率穩(wěn)定度的影響要考慮到系數(shù)22tanQYF，Q越高，越高，YF越小，越小，Q的影響越弱；的影響越弱；(4)YF對頻率穩(wěn)定度的影響要考慮到系數(shù)對頻率穩(wěn)定度的影響要考慮到系數(shù)YFQ2cos21，Q越高，越高，YF越小

15、，則越小，則YF的影響越弱。的影響越弱。 結(jié)論：要提高頻率穩(wěn)定度，首先要提高回路的標(biāo)準(zhǔn)性。結(jié)論：要提高頻率穩(wěn)定度，首先要提高回路的標(biāo)準(zhǔn)性。所謂回路的標(biāo)準(zhǔn)性就是指回路在外界因素變化時保持其固有所謂回路的標(biāo)準(zhǔn)性就是指回路在外界因素變化時保持其固有諧振頻率不變的能力。諧振頻率不變的能力。|越小標(biāo)準(zhǔn)性越高。此外，要求越小標(biāo)準(zhǔn)性越高。此外，要求Q值要高，值要高，YF要小。要小。5.6.3 5.6.3 提高頻率穩(wěn)定度的措施提高頻率穩(wěn)定度的措施 要提高頻率穩(wěn)定度可采取如下兩方面的措施：要提高頻率穩(wěn)定度可采取如下兩方面的措施：1 1. .減小減??；2 2. .減小外界因素對減小外界因素對0 0、Q Q、 的影

16、響，即為外界因的影響，即為外界因素變化時，設(shè)法使素變化時，設(shè)法使0 0、Q Q、 盡可能小。盡可能小。1. 減小外界因素變化減小外界因素變化的措施的措施 影響振蕩頻率的外界因素主要有：機(jī)械振動，環(huán)境溫度影響振蕩頻率的外界因素主要有：機(jī)械振動，環(huán)境溫度的變化、濕度及大氣壓力的變化、電源電壓的變化、周圍電的變化、濕度及大氣壓力的變化、電源電壓的變化、周圍電磁場的影響、負(fù)載不穩(wěn)定等。磁場的影響、負(fù)載不穩(wěn)定等。 (1)機(jī)械振動：回路線圈、電容應(yīng)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，機(jī)械振動：回路線圈、電容應(yīng)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，底板和屏蔽罩必須結(jié)實。元器件焊接牢固。加防震措施和調(diào)底板和屏蔽罩必須結(jié)實。元器件焊接牢固。加防

17、震措施和調(diào)YFYF諧回路鎖定裝置。諧回路鎖定裝置。 (2)溫度：將主要元器件放在恒溫槽中。合理選擇回路元溫度：將主要元器件放在恒溫槽中。合理選擇回路元件的材料，如選用膨脹系數(shù)小的金屬材料和介質(zhì)材料。采用件的材料，如選用膨脹系數(shù)小的金屬材料和介質(zhì)材料。采用正負(fù)溫度補(bǔ)償。也可用熱敏電阻穩(wěn)定偏置。正負(fù)溫度補(bǔ)償。也可用熱敏電阻穩(wěn)定偏置。 (3)濕度和大氣壓力：將振蕩器和主要元件密封，還可選濕度和大氣壓力：將振蕩器和主要元件密封，還可選用吸潮性較小的介質(zhì)和絕緣材料。用吸潮性較小的介質(zhì)和絕緣材料。 (4)電源電壓：采用性能好的穩(wěn)壓電源，振蕩器單獨供電。電源電壓：采用性能好的穩(wěn)壓電源，振蕩器單獨供電。 (5

18、)周圍電磁場的影響：采用電磁屏蔽措施。周圍電磁場的影響：采用電磁屏蔽措施。 (6)負(fù)載變化：加緩沖級（跟隨器）。負(fù)載變化：加緩沖級（跟隨器）。 (7)老化：預(yù)先對元器件進(jìn)行老化處理。老化：預(yù)先對元器件進(jìn)行老化處理。2.2.提高電路抗外界因素影響的能力提高電路抗外界因素影響的能力 (1)提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性 所謂振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性就是指振蕩回路在外界因素變化所謂振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性就是指振蕩回路在外界因素變化時，保持諧振頻率不變的能力。因此，回路的標(biāo)準(zhǔn)性越高，時，保持諧振頻率不變的能力。因此，回路的標(biāo)準(zhǔn)性越高，0隨外界因素的變化越小。隨外界因素的變化越小。 在高在高Q時，回路的諧振

19、頻率為時，回路的諧振頻率為LC10 對上式進(jìn)行全微分得：對上式進(jìn)行全微分得：LLCCLLCC000021即即LLCC21005.6.14 式中負(fù)號表示式中負(fù)號表示L或或C增加時，增加時，0降低?？梢娭C振頻率相降低?？梢娭C振頻率相對變化量的對變化量的L和和C的相對變化量之和成正比。因此，提高回路的相對變化量之和成正比。因此，提高回路的標(biāo)準(zhǔn)性，也就是當(dāng)外界因素變化時，減小的標(biāo)準(zhǔn)性，也就是當(dāng)外界因素變化時，減小L和和C的相對變化的相對變化量。量。 . 采用高質(zhì)量的回路元件采用高質(zhì)量的回路元件 目前使用較廣的是在高頻陶瓷上用燒滲銀的方法制成的目前使用較廣的是在高頻陶瓷上用燒滲銀的方法制成的電感線圈。其

20、特點是損耗小且溫度膨脹系數(shù)小，吸水性小。電感線圈。其特點是損耗小且溫度膨脹系數(shù)小，吸水性小。高質(zhì)量的電容則采用膨脹系數(shù)小的金屬（如殷鋼）作極片的高質(zhì)量的電容則采用膨脹系數(shù)小的金屬（如殷鋼）作極片的空氣電容或云母電容器。還可以采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ā？諝怆娙莼蛟颇鸽娙萜鳌＿€可以采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ā?. 減小分布電容和引線電感。引線盡可能短，且應(yīng)有減小分布電容和引線電感。引線盡可能短，且應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，各引線和元器件的連接和安裝盡可能牢足夠的機(jī)械強(qiáng)度，各引線和元器件的連接和安裝盡可能牢靠?？?。 . 減小不穩(wěn)定電容對回路標(biāo)準(zhǔn)性的影響，即減小不穩(wěn)減小不穩(wěn)定電容對回路標(biāo)準(zhǔn)性的影響，即減小不穩(wěn)定電容在回路

21、中所占的比重?？梢杂袃煞N方法，一是降低振定電容在回路中所占的比重。可以有兩種方法，一是降低振蕩頻率，可選的集中參數(shù)電容容量大，降低不穩(wěn)定電容占回蕩頻率，可選的集中參數(shù)電容容量大，降低不穩(wěn)定電容占回路總電容量的比重。所以，路總電容量的比重。所以，為了提高頻率穩(wěn)定度為了提高頻率穩(wěn)定度，在無線電，在無線電設(shè)備中總是希望設(shè)備中總是希望主振器工作在較低的頻段主振器工作在較低的頻段，然后，然后采用倍頻采用倍頻的的方法達(dá)到規(guī)定的頻率。另外一種方法是在滿足起振的條件下方法達(dá)到規(guī)定的頻率。另外一種方法是在滿足起振的條件下盡量減小回路與負(fù)載、有源器件之間的耦合，即采用部分接盡量減小回路與負(fù)載、有源器件之間的耦合，

22、即采用部分接入的方法。入的方法。 . 提高回路的有效提高回路的有效Q值。采用先進(jìn)工藝提高線圈本身值。采用先進(jìn)工藝提高線圈本身的的Q值。值。 (2) 減小相角減小相角 、 及其變化量及其變化量 . 是平均正向傳輸導(dǎo)納的相角，它主要由以下兩個是平均正向傳輸導(dǎo)納的相角，它主要由以下兩個原因產(chǎn)生：一是載流子在基區(qū)渡越時間的影響。二是高次諧原因產(chǎn)生：一是載流子在基區(qū)渡越時間的影響。二是高次諧波的影響。前者可選用波的影響。前者可選用fT高的晶體管，使高的晶體管，使 減小，通常選減小，通常選fT=10f 。后者，主要是因為回路的。后者，主要是因為回路的Q值有限，高次諧波在回值有限，高次諧波在回路上總有一定的

23、壓降，使得回路電壓路上總有一定的壓降，使得回路電壓uC不是理想的正弦波而不是理想的正弦波而FYYY有畸變，通過反饋使集電極電流不是理想的尖頂余弦脈沖有畸變，通過反饋使集電極電流不是理想的尖頂余弦脈沖 . 反饋系數(shù)相角反饋系數(shù)相角 是回路電壓是回路電壓 與反饋電壓與反饋電壓 之間的之間的相角。產(chǎn)生這個相角的主要原因是由于基極電流的存在及在相角。產(chǎn)生這個相角的主要原因是由于基極電流的存在及在振蕩回路中具有一定的損耗以及晶體管的振蕩回路中具有一定的損耗以及晶體管的Gie、Goe的存在。的存在。FCUfU1、減小外界因素、減小外界因素 振動、溫度、濕度、電源、負(fù)載、電磁場。振動、溫度、濕度、電源、負(fù)載

24、、電磁場。2、提高電路抗外界因素影響的能力、提高電路抗外界因素影響的能力 高質(zhì)量的回路元件、減小分布電容和引線電感、降低振高質(zhì)量的回路元件、減小分布電容和引線電感、降低振蕩頻率（集中參數(shù)電容容量大，降低不穩(wěn)定電容占回路總蕩頻率（集中參數(shù)電容容量大，降低不穩(wěn)定電容占回路總電容量的比重）、提高回路的有效電容量的比重）、提高回路的有效Q值、減小相角值、減小相角 、 及及其變化量其變化量YF穩(wěn)定振蕩頻率的措施：穩(wěn)定振蕩頻率的措施：5.75.7 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 石英諧振器的符號和等效電路如圖所示。其串聯(lián)石英諧振器的符號和等效電路如圖所示。其串聯(lián)諧振頻諧振頻率為：率為：qqqCLf21當(dāng)?shù)刃?/p>

25、電路并聯(lián)時，并聯(lián)諧振頻率為：當(dāng)?shù)刃щ娐凡⒙?lián)時，并聯(lián)諧振頻率為：000121CCfCCCCLfqqqqqp xo 容性 O 容性 q p 感性 Crq Cq Lq JT b a 石英晶體振蕩器分為石英晶體振蕩器分為并聯(lián)型并聯(lián)型和和串聯(lián)型串聯(lián)型兩類電路。兩類電路。u 并聯(lián)型電路中，晶振等效為電感元件；并聯(lián)型電路中，晶振等效為電感元件；u 串聯(lián)型電路中，晶振工作在串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)型電路中，晶振工作在串聯(lián)諧振頻率fqfq附近，起短路附近，起短路作用。作用。u 還有一類是并聯(lián)型泛音晶體振蕩器，它是諧振在晶體基頻還有一類是并聯(lián)型泛音晶體振蕩器，它是諧振在晶體基頻的泛音頻率上，是一種特制的晶體。的泛音頻率上

26、，是一種特制的晶體。三種基本的晶體振蕩電路三種基本的晶體振蕩電路 1 1、 并聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩器 并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路的電路原理并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路的電路原理如圖如圖。振蕩。振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)由石英晶體和電容電路的選頻網(wǎng)絡(luò)由石英晶體和電容C1、C2組成。電路的交流組成。電路的交流等效電路如等效電路如圖圖(b)所示。圖中所示。圖中Rb=Rb1Rb2。該等效電路類似。該等效電路類似于電容三點式振蕩器。于電容三點式振蕩器。并聯(lián)石英晶體振蕩器及等效電路并聯(lián)石英晶體振蕩器及等效電路pfCCfCCCfCCCCCfCCCCCCLCCCCCCLfqqqqqqqqqqqqq2

27、11211121210/0/0/0/0/0/0/00oqoqqCCCCCpCCCCC接入系數(shù)2121/式中式中 忽略晶體管級間參數(shù)的影響及忽略晶體管級間參數(shù)的影響及rq的影響，近似認(rèn)為振蕩頻的影響，近似認(rèn)為振蕩頻率等于回路的諧振頻率，即率等于回路的諧振頻率，即(二項式定理展開式二項式定理展開式 )xxx211211)1 (21 并接在晶振兩端的電容并接在晶振兩端的電容CL，為晶振，為晶振的負(fù)載電容，是由廠家定的。高頻為的負(fù)載電容，是由廠家定的。高頻為30pF,低頻為低頻為100pF.增加調(diào)節(jié)電容增加調(diào)節(jié)電容Ct,以調(diào)節(jié)晶振兩端的負(fù)載電容以調(diào)節(jié)晶振兩端的負(fù)載電容 電容電容CL是并聯(lián)在石英振蕩器兩

28、端的外電路電容。調(diào)節(jié)電是并聯(lián)在石英振蕩器兩端的外電路電容。調(diào)節(jié)電容容Ct，改變，改變CL,使振蕩頻率正好等于使振蕩頻率正好等于fN（標(biāo)稱頻率）。（標(biāo)稱頻率）。 C1、C2選大，波形好，但不易選大，波形好，但不易起振。起振。Ct與晶體相串聯(lián)與晶體相串聯(lián) 2 2、串聯(lián)型石英晶體振蕩器、串聯(lián)型石英晶體振蕩器 這種振蕩器類似于三點式振蕩器，區(qū)別就是兩個分壓電這種振蕩器類似于三點式振蕩器，區(qū)別就是兩個分壓電容容C1、C2的中間抽頭通過石英諧振器接到晶體管的發(fā)極，完的中間抽頭通過石英諧振器接到晶體管的發(fā)極，完成正反饋的作用。成正反饋的作用。電路的振蕩頻率就是石英振蕩器的串聯(lián)諧電路的振蕩頻率就是石英振蕩器的串聯(lián)諧振頻率振頻率fq。 xo 容性 O 容性 q p 感性 3、并聯(lián)型泛音振蕩器、并聯(lián)型泛音振蕩器 晶體振蕩器的振蕩頻率晶體振蕩器的振蕩頻率越高，晶體越薄，容易振碎。越高，晶體越薄，容易振碎。因此，為了提高頻率，可采因此，為了提高頻率，可采用泛