《高频晶体振荡器》PPT课件

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1、晶体振荡器1石英晶体的结构图（a）表示自然结晶体图（b）表示晶体的横断2石英晶体的特性（1）石英晶体特有的正、反两种压电效应正压电效应：当沿晶体的电轴或机械轴施以张力或压力时，就在垂直于电轴的两面上产生正、负电荷，呈现出电压。负压电效应：当在垂直于电轴的两面上加交变电压时，晶体将会沿电轴或机械轴产生弹性变形（伸张或压缩），称为机械振动。3（2）石英晶体具有谐振回路的特性石英晶体存在着固有振动频率。当外加电信号频率在此自然频率附近时，就会发生谐振现象。它既表现为晶片的机械共振，又在电路上表现出电谐振。这时有很大的电流流过晶体，产生

2、电能和机械能的转换。石英晶体的特性（3）具有较小的频率温度特性石英晶体温度系数小和低噪声石英晶体振荡器的频率稳定度可达到10-5数量级以上，具有很高的品质因数，产生几十kHz几百MHz的振荡频率。4符号基频等效电路完整等效电路C0——静态电容和支架引线等分布电容之和，一般几个pF；Cq——动态电容，表征晶体的弹性，值很小，在10-2pF以下。Lq——动态电感，表征晶体的质量，值较大，在几十个mH；rq——动机械摩擦和空气阻尼引起的损耗，阻抗很小，1到几十Ω。56晶体谐振器的电特性：（1）有非常高的品质因数。而普通LC振荡回路的

3、值只能到几百。（2）石英晶体谐振器与有源器件的接入系数p很小，一般为10-310-4。≥（12500～25000）7CoCqLqrq（3）晶体的电抗特性：8（3）晶体的电抗特性：忽略rqCoCqLqrq91.作电感用2.工作于串联谐振状态应用10石英晶体谐振器(a)符号(b)基频等效电路(c)完整等效电路除了以上基频振动模式外，石英片的振动还会产生奇次（2n-1）谐波的泛音振动。基频振动模式时，产生奇次谐波谐振的支路因阻抗较高可忽略。奇次谐波的泛音振动(3)泛音晶体振荡器应用1112ECJTC2C3C1Rb1Rb2CbReLc

4、晶体C1C2JTC3131415石英晶体的基频越高，晶片的厚度越薄。频率太高时，晶片的厚度太薄，加工困难，且易振碎。因此在要求更高频率工作时，可以在晶体振荡器后面加倍频器。另一个办法就是令晶体工作于它的泛音频率上，构成泛音晶体振荡器。所谓泛音，是指石英片振动的机械谐波。它与电气谐波的主要区别是：电气谐波与基波是整数倍关系，且谐波与基波同时并存；泛音则与基频不成整数倍关系，只是在基频奇数倍附近，且两者不能同时存在。(3)泛音晶体振荡器16泛音晶体振荡器交流等效电路若泛音晶体的标称泛音次数为5，相应的标称频率为5MHz，则LC谐振回

5、路应调谐在3～5次泛音频率之间，如3.5MHz。在5MHz,LC谐振回路呈容性，满足相位平衡条件。而对于基频和3次泛音频率来说，回路呈感性，振荡器不满足相位平衡条件，不能产生振荡。而对于7次及其以上的泛音频率，回路呈容性，但其电容量过大，负载阻抗过小，以致电压增益下降太多，不能起振。17例3-4：如图所示的晶体振荡器电路(1)画出交流等效电路，指出是何种类型的晶体振荡器。(2)该电路的振荡频率是多少？(晶体参数：C0=4pF,Cq=0.05pF,Lq=0.05H,rq=10W)(3)晶体在电路中的作用？(4)该晶振有何特点？晶体

6、的品质因数Q?(5)若频率稳定度为10-5，问振荡频率的变化范围。18画出交流等效电路后，看晶体是回路的一部分（并联型晶振）还是反馈网络的一部分（串联型晶体）解19(2)该电路的振荡频率为晶体的串联谐振频率(3)晶体在电路中起短接线作用。而晶体的并联谐振频率为：20(4)该晶振的特点是频率稳定度很高，温度系数小。（5）振荡频率的变化范围=振荡频率±振荡频率×频稳度=318471331847130.00001=318471332=3184681Hz30184745Hz21例3-5：一晶体振荡器交流等效电路如图所示，（1）该

7、电路属于何种类型的晶体振荡器，晶体在电路中的作用是什么？（2）画出该电路的实际线路；（3）若将5MHz的晶体换成2MHz的晶体，该电路是否能正常工作，为什么？22解而晶体的标称频率为5MHz，电感L与电容C1构成的回路在5MHz时呈现容性，振荡器可以在5MHz工作。如果晶体换成2MHz，则2MHz时电感L与电容C1构成的回路呈现感性，故电路不能正常工作。23242526MC1648272829303132(4─42)右图为一压控振荡器的频率-控制电压特性曲线。一般情况下,这一特性是非线性的,非线性程度与变容管变容指数及电路形式有

8、关。压控振荡器压控振荡器的主要性能指标为压控灵敏度和线性度。压控灵敏度定义为单位控制电压引起的振荡频率的变化量,用S表示,即33图4─13压控振荡器线路34