晶体振荡电路的设计

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1、晶体振荡电路的设计  2011-12-0317:21:14

2、  分类：电路设计

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4、字号大中小 订阅http://www.dzjs.net/html/zonghejishu/2006/1206/1165.html    哈特莱振荡电路与考毕兹振荡电路等LC型振荡电路，其振荡率是由电路中的线圈与电容所决定的。此一线圈与电容器并非只是指电路图上所表示的组件数值，尚包含有晶体管的电极间容量印刷电路铜箔图样内所包含的L，C成分。   因此，由于温度、电源等变化所引起的L，C值变化，也会使振荡频率发生变化

5、。   而晶体振荡电路为利用压电元件的固有振动数，因此，较不易受电路中的杂散L，C成分的影响，可以得到频率稳定度很好的振荡电路。   晶体/压电元件   为了提高振荡频率的稳定度，可以使用晶体或陶瓷(Cer-amic)振荡子等压电元件。此除了可以应用于高频率振荡电路以外，尚可以使用于钟表与计数器等基准时间产生电路。   压电元件为利用机械振动与电气振动间的相互转换的作用，而且其固有振动数是由几何尺寸所决定的。   图25所示的为晶体的电气特性。 (由于使用振荡器，可以使频率更为稳定。振荡领域为在串联谐振

6、点fs与并联谐振点fp之间。)   图(a)所示的为其等效电路，图(b)所示的为其电抗(Reaetance)特性。fs为串联谐振频率点fp为并联谐振频率点，其谐振频率分别如下： ，   将晶体与陶瓷振荡器此较，陶瓷振荡器的电感性范围fs～fp为晶体的数十倍。因此，陶瓷振荡器的频率稳定度比晶体差一些。   使用皮尔斯振荡电路   利用晶体振荡电路所构成的振荡电路称为皮尔斯振荡电路。   此一皮尔斯振荡电路为利用晶体的电感性电抗。将此一电感性(L性)部分当做线圈，可以应用在哈特莱电路或考毕兹电路。   图2

7、6的电路称为皮尔斯B-E电路。其原型为图(b)的哈特莱振荡电路。哈特莱振荡电路的电容器为利用晶体管的集极-基极间电容量Cab。     此一谐振电路的工作原理为振荡频率与f谐振频率fo成为fo>f关系时，此一谐振电路呈现电感性(L)，相当裁于线圈。   图(c)所示的为振荡电路的特性，将T的L先调整至最小，使谐振电路呈电感性。然后，再调整铁芯，使L增大，在谐振电路成为电容性时，会马上使振荡停止。接着，将调整点调至振荡停止点的稍微前方处即可。    图27所示的为皮尔斯C-B振荡电路，其原型为如图(b)所

8、示的考毕兹振荡电路。   谐振频率fo与振荡频率f成为fo

9、调整，但是，波形的高谐波成分多。可以用于数字电路的CLOCK时钟信号源。)     照片4:无调整晶体振荡电路的振荡输出波形    此一电路虽然为无调整，但是，仍然使用修整用电容(Tri-mmer)与晶体串联，使振荡频率可以微调整。   图29所示的为利用高谐波成分，取出基本波的3次高谐波，称之为3倍的overtone振荡电路。输出级的变压器为做为取出第3次高谐波用的滤波器。照片5所示的为其3次高谐波的波形。 (此为利用无调整电路的高谐波成分，在输出的谐振电路取出3倍频的30MHz信号。) 照片53倍频

10、的振荡波形(在无调整振荡电路的输出虽然包含很多高谐波成分。但是，利用频率选择电路可以得到良好的波形输出。)