石英晶體振蕩電路一課件

正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路振蕩器：信號(hào)產(chǎn)生電路分類：正弦波振蕩非正弦波振蕩：RC振蕩器(1kHz~數(shù)百kHz)LC振蕩器(幾百kHz以上)石英晶體振蕩器(頻率穩(wěn)定度高)方波、三角波、鋸齒波等主要性能要求：輸出信號(hào)的幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定輸出信號(hào)的頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定一、振蕩的概念振蕩器：信號(hào)產(chǎn)生電路分類：正弦波振蕩非正弦波振蕩：RC振蕩1.自激振蕩現(xiàn)象當(dāng)擴(kuò)音器的音量開得太大時(shí)，會(huì)引起一陣刺耳的哨叫聲。圖1擴(kuò)音系統(tǒng)中的電聲振蕩這種現(xiàn)象是由于當(dāng)揚(yáng)聲器靠近話筒時(shí)，來自揚(yáng)聲器的聲波激勵(lì)話筒，話筒感應(yīng)電壓，輸入放大器，然后揚(yáng)聲器又把放大了的聲音再送回話筒，形成正反饋。如此反復(fù)循環(huán)，就形成了聲電和電聲的自激振蕩哨叫聲。放大電路在沒有輸入信號(hào)的情況下有輸出信號(hào)，即產(chǎn)生了自激振蕩。1.自激振蕩現(xiàn)象當(dāng)擴(kuò)音器的音量開得太大時(shí)，會(huì)引起一陣刺耳的2.產(chǎn)生正弦波自激振蕩的條件（1）振蕩條件放大器反饋網(wǎng)絡(luò)Ui?Au?Fu?Uo?Uf?RL微弱的電擾動(dòng)中，某一頻率成分通過正反饋逐漸放大，則產(chǎn)生正弦振蕩。????????—

振幅平衡條件—

相位平衡條件n=0,1,2,??合閘瞬間電流突變?cè)陔娐诽幵诜€(wěn)定工作狀態(tài)，沒有輸入情況下，維持不變，就必須：2.產(chǎn)生正弦波自激振蕩的條件（1）振蕩條件放大器反饋網(wǎng)絡(luò)—

振幅平衡條件—

相位平衡條件n=0,1,2,??振幅平衡條件：說明反饋信號(hào)與輸入信號(hào)幅值要相等

相位平衡條件：說明反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同相（2）起振條件起振條件??放大器Au反饋網(wǎng)絡(luò)FuUoUfUiuf

起振穩(wěn)幅起振時(shí)反饋信號(hào)比輸入信號(hào)幅值要大—振幅平衡條件—相位平衡條件n=0,1,2,3.自激式振蕩器的組成一個(gè)自激式振蕩器由以下幾部分組成：基本放大電路──作用是對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行放大；選頻網(wǎng)絡(luò)──作用是獲得單一確定的振蕩頻率；正反饋網(wǎng)絡(luò)──作用是將輸出回路中的能量取出一部分加到基本放大器的輸入端。穩(wěn)幅環(huán)節(jié)——保持輸出幅度穩(wěn)定3.自激式振蕩器的組成一個(gè)自激式振蕩器由以下幾部分組成：二、LC正弦波振蕩電器類型：變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式1、變壓器反饋式LC振蕩電路LRCIs.L的等效損耗電阻諧振頻率f0(一)

LC并聯(lián)回路的特性ZωL＞＞R正弦波振蕩器的振蕩頻率f取決于選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)正弦波振蕩電器輸出的是一定幅值，一定頻率的正弦波信號(hào)二、LC正弦波振蕩電器類型：變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式并聯(lián)諧振的本質(zhì)—

電流諧振LuCR–

+iiLiC1)

Z=Z0

呈純阻2)形成環(huán)流，大小是總電流的Q

倍??IC?IL?U?I?并聯(lián)諧振的本質(zhì)—電流諧振LuCR–+iiLiC1)Z（二）、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器LC+VCCVRERB1RB2CECB—滿足相位平衡條件×（二）、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器LC+VCCVRERB12.電感三點(diǎn)式LC振蕩電器C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：易起振(L間耦合緊)；易調(diào)節(jié)(C可調(diào))。輸出取自電感，對(duì)高次諧波阻抗大，輸出波形差。M123???2.電感三點(diǎn)式LC振蕩電器C+VCCVRERB1RB23.電容三點(diǎn)式振蕩電路考畢茲振蕩器×優(yōu)點(diǎn)：波形較好缺點(diǎn)：2)V極間電容影響f01)調(diào)頻時(shí)易停振克拉潑振蕩器+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123LC3改進(jìn)???3.電容三點(diǎn)式振蕩電路考畢茲振蕩器×優(yōu)點(diǎn)：波形較好缺點(diǎn)：2)三、RC正弦振蕩RC串并聯(lián)電路選頻網(wǎng)絡(luò)0=1/RCf0=1/2πRC三、RC正弦振蕩RC串并聯(lián)電路選頻網(wǎng)絡(luò)0=1/四、石英晶體振蕩電路(一)石英晶體諧振器的阻抗特性1.結(jié)構(gòu)和符號(hào)化學(xué)成分

SiO2結(jié)構(gòu)晶片涂銀層焊點(diǎn)符號(hào)2.壓電效應(yīng)形變形變機(jī)械振動(dòng)外力壓電諧振—外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時(shí)，機(jī)械振動(dòng)幅度急劇加大的現(xiàn)象。us四、石英晶體振蕩電路(一)石英晶體諧振器的阻抗特性1.結(jié)3.等效電路RqC0CqLqCo

—模擬晶片靜態(tài)電容(幾~幾十pF)Lq

—

模擬機(jī)械振動(dòng)的慣性(10-3~102H)(大)Cq

—模擬晶體的彈性(<0.1pF)(小)Rq

—模擬振動(dòng)過程的損耗(小)4.頻率特性和諧振頻率fXfPfS容性容性感性C0>>Cq石英晶體可產(chǎn)生兩種諧振：fs串聯(lián)諧振頻率，fp并聯(lián)諧振頻率3.等效電路RqC0CqLqCo—模擬晶片靜態(tài)電容(幾多諧振蕩器是一種產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩器。多諧振蕩器是一種產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩器。接通UCC后，UCC經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。當(dāng)uc上升到2UCC/3時(shí)，uo=0，V導(dǎo)通，C通過R2和T放電，uc下降。當(dāng)uc下降到UCC/3時(shí)，uo又由0變?yōu)?，V截止，UCC又經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（多諧振蕩器）接通UCC后，UCC經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。當(dāng)uc上升到2UC555定時(shí)器構(gòu)成水位監(jiān)控報(bào)警電路+UCC48762135CR1R2CC水位正常情況下，電容C被短接，揚(yáng)聲器不能發(fā)音；水位下降到探測(cè)器以下時(shí)，555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器工作，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音報(bào)警。555定時(shí)器構(gòu)成水位監(jiān)控報(bào)警電路+UCC48762135CR石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器是以石英晶體作為選頻元件構(gòu)成的多諧振蕩器。只有當(dāng)頻率為fs（串聯(lián)諧振）時(shí)，石英晶體的等效阻抗才最小，并且是純電阻性的。諧振頻率fs只與晶片的幾何尺寸有關(guān)，所以諧振頻率準(zhǔn)確，且穩(wěn)定性高。石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器是以石英19.（）在不需要外加輸入信號(hào)的情況下，放大電路能夠輸出持續(xù)的、有足夠幅度的直流信號(hào)的現(xiàn)象叫振蕩。答案：×

（一定幅值，一定頻率的正弦波信號(hào)）1.（）自激振蕩器是一個(gè)需外加輸入信號(hào)的選頻放大器。答案：×42.()正弦波振蕩器的振蕩頻率f取決于

。A.反饋強(qiáng)度B.反饋元件的參數(shù)C.放大器的放大倍數(shù)D.選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)答案：D233.（）LC振蕩器中，為容易起振而引入的反饋屬于

。A.負(fù)反饋B.正反饋C.電壓反饋D.電流反饋答案：B19.（）在不需要外加輸入信號(hào)的情況下，放大電路能夠輸出持續(xù)54.（）多諧振蕩器是一種產(chǎn)生

的電路。A.正弦波B.鋸齒波C.矩形脈沖D.尖頂脈沖答案：C55.()石英晶體多諧振蕩器的振蕩頻率

。A.只決定于石英晶體本身的諧振頻率B.決定于R的大小C.決定于C的大小D.決定于時(shí)間常數(shù)RC答案：A25.（）多諧振蕩器既可產(chǎn)生正弦波，也能產(chǎn)生矩形波。答案：×

51.（）放大電路出現(xiàn)自激振蕩的條件有

條件。A.電流平衡B.相位平衡C.電壓平衡D.振幅平衡答案：BD54.（）多諧振蕩器是一種產(chǎn)生的電路。正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路振蕩器：信號(hào)產(chǎn)生電路分類：正弦波振蕩非正弦波振蕩：RC振蕩器(1kHz~數(shù)百kHz)LC振蕩器(幾百kHz以上)石英晶體振蕩器(頻率穩(wěn)定度高)方波、三角波、鋸齒波等主要性能要求：輸出信號(hào)的幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定輸出信號(hào)的頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定一、振蕩的概念振蕩器：信號(hào)產(chǎn)生電路分類：正弦波振蕩非正弦波振蕩：RC振蕩1.自激振蕩現(xiàn)象當(dāng)擴(kuò)音器的音量開得太大時(shí)，會(huì)引起一陣刺耳的哨叫聲。圖1擴(kuò)音系統(tǒng)中的電聲振蕩這種現(xiàn)象是由于當(dāng)揚(yáng)聲器靠近話筒時(shí)，來自揚(yáng)聲器的聲波激勵(lì)話筒，話筒感應(yīng)電壓，輸入放大器，然后揚(yáng)聲器又把放大了的聲音再送回話筒，形成正反饋。如此反復(fù)循環(huán)，就形成了聲電和電聲的自激振蕩哨叫聲。放大電路在沒有輸入信號(hào)的情況下有輸出信號(hào)，即產(chǎn)生了自激振蕩。1.自激振蕩現(xiàn)象當(dāng)擴(kuò)音器的音量開得太大時(shí)，會(huì)引起一陣刺耳的2.產(chǎn)生正弦波自激振蕩的條件（1）振蕩條件放大器反饋網(wǎng)絡(luò)Ui?Au?Fu?Uo?Uf?RL微弱的電擾動(dòng)中，某一頻率成分通過正反饋逐漸放大，則產(chǎn)生正弦振蕩。????????—

振幅平衡條件—

相位平衡條件n=0,1,2,??合閘瞬間電流突變?cè)陔娐诽幵诜€(wěn)定工作狀態(tài)，沒有輸入情況下，維持不變，就必須：2.產(chǎn)生正弦波自激振蕩的條件（1）振蕩條件放大器反饋網(wǎng)絡(luò)—

振幅平衡條件—

相位平衡條件n=0,1,2,??振幅平衡條件：說明反饋信號(hào)與輸入信號(hào)幅值要相等

相位平衡條件：說明反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同相（2）起振條件起振條件??放大器Au反饋網(wǎng)絡(luò)FuUoUfUiuf

起振穩(wěn)幅起振時(shí)反饋信號(hào)比輸入信號(hào)幅值要大—振幅平衡條件—相位平衡條件n=0,1,2,3.自激式振蕩器的組成一個(gè)自激式振蕩器由以下幾部分組成：基本放大電路──作用是對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行放大；選頻網(wǎng)絡(luò)──作用是獲得單一確定的振蕩頻率；正反饋網(wǎng)絡(luò)──作用是將輸出回路中的能量取出一部分加到基本放大器的輸入端。穩(wěn)幅環(huán)節(jié)——保持輸出幅度穩(wěn)定3.自激式振蕩器的組成一個(gè)自激式振蕩器由以下幾部分組成：二、LC正弦波振蕩電器類型：變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式1、變壓器反饋式LC振蕩電路LRCIs.L的等效損耗電阻諧振頻率f0(一)

LC并聯(lián)回路的特性ZωL＞＞R正弦波振蕩器的振蕩頻率f取決于選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)正弦波振蕩電器輸出的是一定幅值，一定頻率的正弦波信號(hào)二、LC正弦波振蕩電器類型：變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式并聯(lián)諧振的本質(zhì)—

電流諧振LuCR–

+iiLiC1)

Z=Z0

呈純阻2)形成環(huán)流，大小是總電流的Q

倍??IC?IL?U?I?并聯(lián)諧振的本質(zhì)—電流諧振LuCR–+iiLiC1)Z（二）、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器LC+VCCVRERB1RB2CECB—滿足相位平衡條件×（二）、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器LC+VCCVRERB12.電感三點(diǎn)式LC振蕩電器C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：易起振(L間耦合緊)；易調(diào)節(jié)(C可調(diào))。輸出取自電感，對(duì)高次諧波阻抗大，輸出波形差。M123???2.電感三點(diǎn)式LC振蕩電器C+VCCVRERB1RB23.電容三點(diǎn)式振蕩電路考畢茲振蕩器×優(yōu)點(diǎn)：波形較好缺點(diǎn)：2)V極間電容影響f01)調(diào)頻時(shí)易停振克拉潑振蕩器+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123LC3改進(jìn)???3.電容三點(diǎn)式振蕩電路考畢茲振蕩器×優(yōu)點(diǎn)：波形較好缺點(diǎn)：2)三、RC正弦振蕩RC串并聯(lián)電路選頻網(wǎng)絡(luò)0=1/RCf0=1/2πRC三、RC正弦振蕩RC串并聯(lián)電路選頻網(wǎng)絡(luò)0=1/四、石英晶體振蕩電路(一)石英晶體諧振器的阻抗特性1.結(jié)構(gòu)和符號(hào)化學(xué)成分

SiO2結(jié)構(gòu)晶片涂銀層焊點(diǎn)符號(hào)2.壓電效應(yīng)形變形變機(jī)械振動(dòng)外力壓電諧振—外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時(shí)，機(jī)械振動(dòng)幅度急劇加大的現(xiàn)象。us四、石英晶體振蕩電路(一)石英晶體諧振器的阻抗特性1.結(jié)3.等效電路RqC0CqLqCo

—模擬晶片靜態(tài)電容(幾~幾十pF)Lq

—

模擬機(jī)械振動(dòng)的慣性(10-3~102H)(大)Cq

—模擬晶體的彈性(<0.1pF)(小)Rq

—模擬振動(dòng)過程的損耗(小)4.頻率特性和諧振頻率fXfPfS容性容性感性C0>>Cq石英晶體可產(chǎn)生兩種諧振：fs串聯(lián)諧振頻率，fp并聯(lián)諧振頻率3.等效電路RqC0CqLqCo—模擬晶片靜態(tài)電容(幾多諧振蕩器是一種產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩器。多諧振蕩器是一種產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩器。接通UCC后，UCC經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。當(dāng)uc上升到2UCC/3時(shí)，uo=0，V導(dǎo)通，C通過R2和T放電，uc下降。當(dāng)uc下降到UCC/3時(shí)，uo又由0變?yōu)?，V截止，UCC又經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（多諧振蕩器）接通UCC后，UCC經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。當(dāng)uc上升到2UC555定時(shí)器構(gòu)成水位監(jiān)控報(bào)警電路+UCC48762135CR1R2CC水位正常情況下，電容C被短接，揚(yáng)聲器不能發(fā)音；水位下降到探測(cè)器以下時(shí)，555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器工作，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音報(bào)警。555定時(shí)器構(gòu)成水位監(jiān)控報(bào)警電路+UCC48762135CR石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器是以石英晶體作為選頻元件構(gòu)成的多諧振蕩器。