通过石英晶体的等效电路，我们可以得到它的电抗-频率特性曲线如图3-2所示，当f＜fs或f>f
p时，晶体谐振器显容性；当f在fs和fp之间，晶体谐振器等效为一电感，f=fs时，是串联谐振点，等效阻抗最小；当f=fp时，是并联谐振点，等效阻抗最大。
图2-4晶体的电抗特性曲线
晶振的优缺点：
优点：
使用石英晶体作为震荡回路元件，能够使振荡器的频率稳定度大大提高，原因有三：
石英晶体的物理特性和化学特性都十分稳定，因此，它的等效谐振回路有很高的标准性。
它具有正、反压电效应，而且在谐振频率附近，晶体的等效参数L很大、C很小、R也不高，因此，晶体的Q值可高达数百万数量级。
在串、并联谐振频率之间很狭窄的工作频率内，具有极陡峭的电抗特性曲线，因而对频率变化具有极灵敏的补偿能力。
缺点：
石英晶体谐振器的主要缺点时它的单频性，即每块晶体只能提供一个稳定的振荡频率，因而不能直接用于波段振荡器。
3设计过程
正确的静态工作点是振荡器能够正常工作的关键因素，静态工作点主要影响晶体管的工作状态，若静态工作点的设置不当则晶体管无法进行正常的放大，振荡器在没有对反馈信号进行放大时是无法工作的。
振荡器主电路的静态工作点主要由R1、R2、R3、R4决定，将电感短路，电容断路，得到直流通路如图4-9所示。
图3-1直流等效电路
如图所示，其中V1=5V，要使三极管满足起振条件，则静态时它应工作在放大区，故R3两端电压应大于0.7V，一般情况下发射极电流为mA级，基极电流uA级。
不妨取R1=R3=5.1KΩ，R2=400Ω，β=45则Vb=2.5V，Ie=4.5mA,Ib=100uA,符合射级要求。
为了
调节方便，在R1处在串联一电位器，最大阻值为10K。
3.1克拉泼和西勒振荡部分
回路中的各种电抗元件都可归结为总电容C和总电感L两部分。
确定这些元件参量的方法，是根据经验先选定一种，而后按振荡器工作频率再计算出另一种电抗元件量。
从原理来讲，先选定哪种元件都一样，但从提高回路标准性的观点出发，以保证回路电容Cp远大于总的不稳定电容Cd原则，先选定Cp为宜。
若从频率稳定性角度出发，回路电容应取大一些，这有利于减小并联在回路上的晶体管的极间电容等变化的影响。
但C不能过大，C过大，L就小，Q值就会降低，使振荡幅度减小，为了解决频稳与幅度的矛盾，通常采用部分接入。
反馈系数F=C1/C2，不能过大或过小，适宜1/8—1/2。
因振荡器的工作频率为：
当LC振荡时，f0=6MHz，L＝10μH
本电路中，则回路的谐振频率fo主要由C3、C4决定，即
取C3=120pf，C4=51pf（用33Pf与5-20Pf的可调电容并联），因要遵循C1，C2>>C3,C4，C1/C2=1/8—1/2的条件，故取C1=200pf，则C2=510pf。
对于晶体振荡，只需和晶体并联一可调电容进行微调即可。
为了尽可能地减小负载对振荡电路的影响，振荡信号应尽可能从电路的低阻抗端输出。
例如发射极接地的振荡电路，输出宜取自基极；如为基级接地，则应从发射极输出。
3.2晶体振荡部分
并联型晶体振荡电路：
这类晶体振荡器的振荡原理和一般反馈式LC振荡器相同，只是把晶体置于反馈网络的振荡回路之中，作为一个感性元件，并与其他回路元件一起按照三端电路的基本准则组成三端振荡器。
图3-2并联型晶体振荡电路
串联型晶体振荡电路：
在串联型晶体振荡器中，晶体接在振荡器要求低阻抗的两点之间，通常接在反馈电路中。
可以看出，如果将石英晶体短路，该电路即为电容三点式振荡器。
电路的实际工作原理为：
当回路的谐振频率等于晶体的串联谐振频率时，晶体的阻抗最小，近似为一短路线，电路满足相位条件和振幅条件振荡器的工作频率等于晶体的串联谐振频率，故能正常工作；当回路的谐振频率距串联谐振频率较远时，晶体阻抗增大，是反馈减弱，从而使电路不能满足振幅条件，电路不能正常工作。
图3-2串联型晶体振荡电路
3.3缓冲级部分
常用的输出缓冲级是在电路的输出端加一射极跟随器，从而提高回路的带负载能力。
射极跟随器的特点是输入阻抗高，输出阻抗低，电压放大倍数略低于1，带负载能力强，具有较高的电流放大能力，它可以起到阻抗变换和极间隔离的作用，因而可以减小负载对于振荡回路的影响，射极跟随器的典型电路如图3-4所示。
图3-4缓冲级部分电路
3.4总体电路
根据以上对各个电路单元的讨论，将以上各个单元构成一个满足设计要求的正弦波振荡器。
图3-5总体电路图
从图中可以看到：
R1、R2：
为三极管Q1提供偏置电压。
R8：
改变阻值的大小可以改变Q1的静态工作点。
C1：
用于在振荡器起振时将R2短路从而可以是振荡器可以正常的振荡。
C2、C3：
组成反馈分压，用于为振荡器提供反馈信号。
ZL1、ZL2：
为高频扼流圈，目的是防止高频信号流经电源。
C6、C7、C8、C9为高频旁路电容，滤除高频部分。
Q2连接成射极跟随器，用于提高系统的带负载能力。
J1上端打开时，J2断开时振荡器为串联型晶体振荡器，此时晶体相当于选频短路线；当J1下端打开，J2接通时振荡器为并联型晶体振荡器，此时晶体相当于一等效电感。
4电路仿真
根据设计好的静态工作点的电路图，在Multisim软件中分别在晶体管Q1、Q2的b、e、c三端接入示波器，观察静态时各极上的电压。
测量结果如表4-1所示。
表4-1静态工作时各极电压
参数
Vb
Ve
Vc
Vbe
Q1
1.817V
1.161V
5.00V
0.656V
Q2
4.925V
4.228V
5.00V
0.697V
根据表4-1中的数据可以看出，Q1、Q2均工作在放大状态，满足起振条件，该电路的静态工作点符合要求。
在Multisim软件环境下进行仿真，此时开关J1上端接通，下断开，J2全部断开，形成串联型振荡器，为了便于观察振荡器工作时各部分电路的工作情况，分别在振荡器输出端和缓冲级输出端接入示波器观察波形，记录示波器上显示的输出振幅和输出频率，仿真波形如图4-1所示。
图4-1串联型晶体振荡电路仿真波形
从图中可以看出，输出波形为正弦波，幅值为Vo=1.34V，输出频率f=6.38MHZ，波形有较小的失真，这是由于元件参数的精度较低导致的，该振荡器的设计符合设计要求。
在Multisim软件环境下进行仿真，此时开关J1上端断开，下端接通，J2接通，形成并联联型振荡器，为了便于观察振荡器工作时各部分电路的工作情况，分别在振荡器输出端和缓冲级输出端接入示波器观察波形，记录示波器上显示的输出振幅和输出频率，仿真波形如图5-2所示。
从图5-2中可以看出，输出波形为正弦波，幅值为Vo=1.46V，f=6.69MH，他的输出波形有较小的失真，这是由于元件参数的精度较低导致的，该振荡器的设计符合设计要求。
图4-2并联型晶振仿真波形
5设计结果及调试
安装好电路后，在实验室进行了调试，发现电路可以达到6M的频率，但是负载的输出幅度没有达到1V，只达到了将近100mV左右，经过分析可知第一个晶体管的工作状态是完好的，但是第二个晶体管的工作状态不是在放大区，原因是R5和R4的电阻的比例不是很好。
将该电阻换成其他组合在进行调试，发现输出波形幅度确实有所提高，只是还未满足实验设计要求。
图5-1实物及调试图
图5-2串联晶振波形图
图5-3并联晶振波形图
6心得体会
这次课程设计历时一个星期多左右，通过这一个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，理论知识还不够扎实。
刚开始的时候，按照老师给的任务书，去找了资料，后来又积极的查询了相关资料，自己就动手开始一星期的设计。
在课程设计中一个人知识的有限性往往是导致最终设计的片面，甚至是失败。
而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
在这个过程中，我也曾经因为无从下手，对设计问题的迷茫而失落过，也曾经为成功的画了一个原理图而热情高涨过。
生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
虽然这只是一次的极简单的课程设计，可是平心而论，也耗费了我不少的心血，这就让我不得不佩服技术编书方面前辈，让我意识到老一辈对我们社会的付出是艰辛的。
通过这次课程设计，我想说：
为完成这次课程设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐，和自己的这一星期一起面对，和同学们一起忙碌的日子，让我们相互帮助，多少人间欢乐在这里洒下。
对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。
让我知道了学无止境的道理。
我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。
挫折是一份财富，经历是一份拥有。
这次课程设计将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
最后，我要感谢我的高频老师，谢谢老师这一学期来对我的教导。
参考文献
[1]刘骋．高频电子技术．北京：
人民邮电出版社，2006.5．
[2]刘泉．通信电子线路．北京：
高等教育出版社，2005.5．
[3]康华光《电子技术基础（模拟部分）》高等教育出版社2005.12．
[4]高吉祥．高频电子线路．北京：
电子工业出版社，2005.7．
[5]张肃文．高频电子线路．北京：
高等教育出版社，2004.8．
本科生课程设计成绩测定表
姓名
性别
专业、班级
题目：
答辩或质疑记录：
成绩评定依据：
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年月日
升级会员 