石英晶体正弦波荡器设计方案.docx

1、石英晶体正弦波荡器设计方案目 录第一章 振荡器的基本常识.1第一节 振荡器的分类.1第二节 振荡产生的原理.1一 自激振荡的产生.1二 产生振荡的条件.2第三节 起振和稳幅 .3一 起振过程.3二 振幅的稳定.3第四节 正弦波振荡器.4第五节 频率稳定度.5第二章 石英晶体.6第一节 石英晶体的基本特性.6一 石英晶体的基本结构.6二 压电效应.6第二节 石英晶体等效电路和振荡电路.7第三章 12MHz石英晶体正弦波振荡器.10第一节 电路的选择.10第二节 石英晶体振荡器设计10一 主要技术指标.10二 设计说明.10（一） 选择电路.10（二） 选择晶体管和石英晶体.11（三） 确定直流工

2、作点并计算偏置电路元件参数11（四） 求C1C2Ct的电容值.12心得体会13参考文献13第一章 振荡器的基本常识第一节 振荡器的分类震荡器（Oscillator）是一种能量转换装置。它的能量来源一般是直流形式（振荡器电路的直流供电电源）。经过振荡器转换后，此直流能量转换为一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出。这种电能的“转换”过程被称作“振荡”(Oscillation）。振荡器的作用是产生特定的输出信号，因此也常常被称为信号发生器（signal creator）。振荡器的类型繁多，按照振荡过程是否依赖于外部激励信号的参与，可以分为他激振荡器和自激振荡器；按照波形分类有正弦波振荡器和非正

3、弦波振荡器；按照振荡器振荡频率的高低，可以分为低频振荡器、高频振荡器、超高频振荡器等；按照振荡器的选频元件分类，则有RC振荡器、LC振荡器、石英晶体振荡器等。第二节 振荡产生的原理一 自激振荡的产生无需外加激励就能产生特定波形的交流输出信号，这种振荡电路称为自激振荡器。自激振荡器产生的波形可能是正弦波，也可能是非正弦波。其中正弦波自激振荡器在广播通讯、自动控制、仪器仪表、高频加热、超声探伤等领域有着广泛的应用；而非正弦振荡器能产生出矩形波（方波）、三角波、锯齿波等信号，这些信号可以用于测量设备、数字系统、自动控制及计算机设备中。振荡产生的原理并不复杂，有时甚至会在不经意中自动发生。例如，当我们

4、演唱卡拉OK时，话筒将唱歌的信号转变为电信号，经扩音机放大后推动扬声器发出声音。这个过程可以用图1.1（a） 表示。如果扬声器和话筒的相对位置安排不当，如图1.1（b）所示那样，扬声器发出的声音将和歌唱声同时进人话筒，形成正反馈。如此反复循环，将形成声-电和电-声变换系统的自激振荡。此时即使没有输入信号，在扬声器中也会出现啸叫声，这是“声回授”参与到电路中产生的振荡。上述的“同授”也叫作反馈。在设置有反馈支路的放大器中，若在某些频率点上由于反馈不当，形成了正反馈所需的相移量并具有足够的强度，符合自激振荡的条件，就会产生一种不希望的“寄生振荡”它常常会淹没“有用”的信号而使放大器的工作不稳定。在

5、正常放大器中不希望振荡出现，但是可以利用这一现象制成振荡器。事实上，振荡器都是利用电路中的正反馈来工作的。正反馈放大器形成自激振荡的原理可以用图1.2来解释。图 1.2.1图1.2.2 正反馈放大器形成自激振荡的原理二 产生振荡的条件在振荡器中要维持等幅的自激振荡，基本放大器输入端的反馈信号必须和原输人信号幅度相等，同时相位也应相同。AF=1就是产生自激振荡时A、F应满足的基本数学条件。其中A和F是频率的函数，一般也可以表示为复数形式。复数乘积AF=1的涵义就是振荡器电路的环路放大倍数等于l , 同时复数的相位值等于2N，其中N=0,士1, 士2，士3，。总之，产生自激振荡既要满足幅度条件，也

6、要满足相位条件。假若AFfs时，L-C-R支路呈感性，与Co产生并联谐振。由于CoC，故fPfS. 图2.1.3 外接可调电容在实际应用中，通常串入一个用于校正振荡频率的小电容CS，如图2.1.3所示，图电路的电抗为X，则令上式中的分子为零得（串联谐振）：CS一般采用微调电容，使fs在fs和fP之间的一个狭窄的范围内调整。将上式展开成幂级数的形式，并考虑到CC，所以振荡频率的相对变化量很小。串并联石英晶体振荡电路由英晶体的频率特性可构成两种不同类型的频率高度稳定的正弦波振荡电路：1）当石英晶体发生串联谐振时，它呈纯阻性，相移是0。若把石英晶体作为放大电路的反馈网络，并起选频作用，只要放大电路的相移也是0，则满足相位条件。形成串联型石英晶体正弦波振荡电路。2）当频率在fs与fp之间，石英晶体呈感性，可将它与两个C构成电容三点式正弦波振荡电路，形成并联型石英晶体正弦波振荡电路。如图2.1.4 如图 2.1.4 串并联石英晶体正弦波振荡器第二章 12Mhz石英晶体正弦波振荡器第一节 电路的选择晶体振荡电路中，与一般LC振荡器的振荡原理相同，只是把晶体置于反馈网络的振荡电路之中，作为一感性元件，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。根据实际常用的两种类型，电感三点式和电容三点式。常用电路简单结构如图