通信基本电路 newPPT学习教案

1、会计学1通信基本电路通信基本电路 new4.1 概述概述4.2 LCR回路中的瞬变现象回路中的瞬变现象4.3 LC振荡器的基本工作原理振荡器的基本工作原理4.4 由正反馈的观点来决定振荡的条件由正反馈的观点来决定振荡的条件4.5 振荡器的平衡与稳定条件振荡器的平衡与稳定条件4.6 反馈型反馈型LC振荡器线路振荡器线路4.7 振荡器的频率稳定问题振荡器的频率稳定问题4.8 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第1页/共47页1.1.自激振荡自激振荡：指：指没有没有外加信号的作用下，电路能外加信号的作用下，电路能自动自动产生交流信号产生交流信号的的一种现象。不需外界激励就能自动地将直流电能转换为交流电能的

2、一种现象。不需外界激励就能自动地将直流电能转换为交流电能的电路，就是自激振荡电路。电路，就是自激振荡电路。2.2.振荡器的分类振荡器的分类正弦波振荡器正弦波振荡器非正弦波振荡器非正弦波振荡器振荡器振荡器波形波形产生机理产生机理反馈式振荡器反馈式振荡器负阻式振荡器负阻式振荡器反馈型反馈型LC振荡器振荡器RC振荡振荡器器石英晶体振荡器石英晶体振荡器从频率上分从频率上分高频振荡器高频振荡器低频振荡器低频振荡器微波振荡器微波振荡器RC桥式桥式RC移相移相变压器反馈式振荡器变压器反馈式振荡器三点三点式式电容三点电容三点式式电感三点电感三点式式第2页/共47页 所谓所谓“谐振谐振”，就能量关系而言，是指：

3、，就能量关系而言，是指：回路中储存的能量是不变的，只是在电感与电回路中储存的能量是不变的，只是在电感与电容之间相互转换；外加电动势只提供回路电阻容之间相互转换；外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡。所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡。第3页/共47页3 3、振荡器和放大器的异同振荡器和放大器的异同4 4、振荡器的用途、振荡器的用途1）信息传输系统的各种发射机中；）信息传输系统的各种发射机中；2）在超外差式的各种接收机中；）在超外差式的各种接收机中；3）电子测试仪器中；）电子测试仪器中；如：高频信号发生器、音频信号发生器、如：高频信号发生器、音频信号发生器、Q表、数字式测量

4、仪表等。表、数字式测量仪表等。4）工业方面）工业方面如：高频加热设备、超声波焊接、感应加热、介质加热。如：高频加热设备、超声波焊接、感应加热、介质加热。共性：共性：都是能量转换器，都将晶体管集电板直流电源供给能量转换成都是能量转换器，都将晶体管集电板直流电源供给能量转换成 交流能量输出。交流能量输出。异性：异性：放大器需外来输入信号激励源放大器需外来输入信号激励源 他激振荡器；他激振荡器； 振荡器所需电压取自输出电压的一部分振荡器所需电压取自输出电压的一部分 自激振荡器。自激振荡器。第4页/共47页无振荡, 2 .CLRa)( 202202twshewLVit方程： 可见，可见，i 没有出现振

5、荡，说明电容在整没有出现振荡，说明电容在整个个过程中一直在释放存储的能量。过程中一直在释放存储的能量。无振荡, 2 .CLRbteLVit 方程：it0it022111CCCVwCS充电，电场能量端，打到）开关端，电路振荡打到）开关22SCLRCLR电能电能磁能磁能磁能磁能电能电能第5页/共47页等幅振荡, 0 .Rd增幅振荡, 0 .Re 若若LC回路无损耗，则电磁之间转换就回路无损耗，则电磁之间转换就形成等幅振荡形成等幅振荡。衰减振荡, 20 .CLRcteLVitsin 方程： 但实质但实质LC回路中有损耗，故转换过程中回路中有损耗，故转换过程中，一部分能量被损耗电阻所消耗，因，一部分能

6、量被损耗电阻所消耗，因而产生的是衰减振荡，若无能量补充而产生的是衰减振荡，若无能量补充，振荡会衰减至，振荡会衰减至0，即停止。，即停止。第6页/共47页1）采用采用“负电阻负电阻”来抵消回路损耗来抵消回路损耗R的的“正电阻正电阻”。 方法：方法：a. 引入负电阻，如隧道二极管，引入负电阻，如隧道二极管， 负阻负阻振荡器振荡器 b. 引入正反馈引入正反馈 c. 利用有源器件本身的负阻特性。利用有源器件本身的负阻特性。 2）从外界能源取得一定能量，在适当条件下补偿回路损耗从外界能源取得一定能量，在适当条件下补偿回路损耗。在实际电。在实际电 路中，路中，将放大器的输出信号，经正反馈电路到输入端进将放

7、大器的输出信号，经正反馈电路到输入端进行能量补充，行能量补充， 从而产生等幅持续振荡从而产生等幅持续振荡。 反馈反馈振荡器振荡器1、措施、措施第7页/共47页四、结论四、结论1、LC回路自由振荡是产生等幅振荡的根据回路自由振荡是产生等幅振荡的根据 内因内因2、采用能量补充的方法抵消或补偿回路损耗、采用能量补充的方法抵消或补偿回路损耗，维持等幅振维持等幅振荡荡 外因外因2、条件、条件1）含有两个（或两个以上）储能元件。）含有两个（或两个以上）储能元件。2）一个能量来源。）一个能量来源。3）一个控制设备（由电子管、晶体管、）一个控制设备（由电子管、晶体管、IC等）和正反馈电等）和正反馈电路实现。路

8、实现。第8页/共47页反馈振荡器反馈振荡器的三大条件为：的三大条件为：3）保保证得到稳定的证得到稳定的稳定条件稳定条件 反馈振荡电路必须在一个外加信号激励下，电路才能正常振荡，这显反馈振荡电路必须在一个外加信号激励下，电路才能正常振荡，这显然不符合实际要求，那么在没有外加信号的条件下，电路是否能起振？然不符合实际要求，那么在没有外加信号的条件下，电路是否能起振？放大电路AV选频网络反馈网络Fvs21ViVfV0 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？放大电路AV选频网络反馈网络FViVfV0 1）振荡从振

9、荡从弱到强建立起来的弱到强建立起来的起振条件起振条件：1FA2）维持维持等幅持续振荡的等幅持续振荡的平衡条件平衡条件：1FA第9页/共47页放大电路AV选频网络反馈网络FViVfV0（从无到有）（从无到有） （由弱到强）（由弱到强）起振条件：起振条件：1)()(00FA2)()(0f0an2）初始信号中，满足相位平衡条件的某一频率）初始信号中，满足相位平衡条件的某一频率 0的信号经选频网络后的信号经选频网络后被保留。然而，这个频率信号很微弱，很容易被干扰信号淹没，不能被保留。然而，这个频率信号很微弱，很容易被干扰信号淹没，不能形成一定幅度的输出信号。因此，起振阶段要求形成一定幅度的输出信号。因

10、此，起振阶段要求3）当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加。）当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加。（由增到稳）（由增到稳）1）接通电源瞬间引起的电压、电流突变，电路器件内部噪声等。）接通电源瞬间引起的电压、电流突变，电路器件内部噪声等。1FA平 衡 条 件平 衡 条 件：1)()(00FA2)()(0f0an1FA第10页/共47页振荡器的平衡条件振荡器的平衡条件振荡器平衡状态和稳定条件振荡器平衡状态和稳定条件第11页/共47页 振荡器要同时满足起振条件和平衡条件，则要求振荡器要同时满足起振条件和平衡条件，则要求AF必须具有非线必须具有非线性特性，即随着振荡电压增大

11、，性特性，即随着振荡电压增大，AF将由大于将由大于1减到等于减到等于1。 在实际电路中，反馈网络通常由无源线性元件组成（如在实际电路中，反馈网络通常由无源线性元件组成（如LC、RC网网络等），其电压反馈系数络等），其电压反馈系数F为常数，因而要求放大器具有非线性的电压为常数，因而要求放大器具有非线性的电压放大倍数。放大倍数。 环路由起振到平衡的非线性过程可用下图说明。环路由起振到平衡的非线性过程可用下图说明。0Vf=ViV0放大特性放大特性反馈特性反馈特性P第12页/共47页 电源接通的瞬间，设扰动电压中频率为电源接通的瞬间，设扰动电压中频率为f0的分量电压大小为的分量电压大小为Vi作为激作为

12、激励信号，由放大特性可得输出励信号，由放大特性可得输出V01，在该电压作用下，由反馈特性又得反，在该电压作用下，由反馈特性又得反馈量馈量Vf1，而，而Vf1又作为放大器的输入从而重复上述过程，这样放大与反馈又作为放大器的输入从而重复上述过程，这样放大与反馈不断相互激励，不断相互激励，V0与与Vf（=Vi）不断增大，这一起振过程直到两曲线的交）不断增大，这一起振过程直到两曲线的交点点P为止，起振到平衡的过程相当短暂，因而可认为一旦接通电源，振荡为止，起振到平衡的过程相当短暂，因而可认为一旦接通电源，振荡即可建立起来。即可建立起来。ViVf2V02Vf1V01V031）在）在OP段曲线位于曲线的上

13、方，表示段曲线位于曲线的上方，表示 ，即，即AF1，满足振幅，满足振幅起振条件。起振条件。FA12）两曲线的交点）两曲线的交点P，即，即 ，振荡进入平衡状态。，振荡进入平衡状态。1 1AFFA放大电路AV选频网络反馈网络FViVfV00Vf=ViV0放大特性放大特性反馈特性反馈特性P第13页/共47页 为了维持振荡器稳定工作，只满足平衡条件和起振条件是不够的，因为为了维持振荡器稳定工作，只满足平衡条件和起振条件是不够的，因为平衡条件只能说明振荡可能平衡在某一状态，而不能说明振荡的平衡状平衡条件只能说明振荡可能平衡在某一状态，而不能说明振荡的平衡状态是否稳定。实际上，平衡状态下的振荡器仍然受到外

14、界因素变化的影态是否稳定。实际上，平衡状态下的振荡器仍然受到外界因素变化的影响而可能引起幅度和频率不稳。因此，还应该分析保证振荡器的平衡状响而可能引起幅度和频率不稳。因此，还应该分析保证振荡器的平衡状态不因外界因素变化而受到破坏的稳定条件。态不因外界因素变化而受到破坏的稳定条件。 稳定条件也分为稳定条件也分为振幅稳定振幅稳定与与相位稳定相位稳定两种。两种。 平衡状态可分为稳定平衡和不稳定平衡。平衡状态可分为稳定平衡和不稳定平衡。 稳定平衡：是指在外因作用下，振荡器在平衡点附近可重建新的平衡稳定平衡：是指在外因作用下，振荡器在平衡点附近可重建新的平衡状态。一旦外因消失，它即能自动恢复到原来的平衡

15、状态。状态。一旦外因消失，它即能自动恢复到原来的平衡状态。 不稳定平衡：是指振荡回路不断偏离原平衡状态，导致环路停振或突不稳定平衡：是指振荡回路不断偏离原平衡状态，导致环路停振或突变到新的平衡点。变到新的平衡点。第14页/共47页1 1）振幅稳定条件）振幅稳定条件0omQomomVVVA不稳定的平衡不稳定的平衡稳定的平衡稳定的平衡即表明：在平衡点附近，放大器增益随信即表明：在平衡点附近，放大器增益随信号振幅的变化特性具有负斜率。号振幅的变化特性具有负斜率。 实际中，由于工作于大信号状态下的实际中，由于工作于大信号状态下的非线性有源器件正好具有这种特性，自然非线性有源器件正好具有这种特性，自然具

16、有稳定幅度的功能。具有稳定幅度的功能。2 2）相位稳定条件）相位稳定条件0wz第15页/共47页互感耦合振荡器互感耦合振荡器电感反馈式三端振荡器电感反馈式三端振荡器 ( (哈特莱振荡器哈特莱振荡器) )电容反馈式三端振荡器电容反馈式三端振荡器 ( (考毕兹振荡器考毕兹振荡器) )LC三端式振荡器相位平衡条件三端式振荡器相位平衡条件的判断准则的判断准则第16页/共47页2.根据LC选频网络选频网络接于晶体管电极的不同，分为c极调谐型（调集）、e极调谐型 （调 发） 和b极调谐振型( 调基)电路。3. 判断是否满足相位条件：瞬时极性法（正反馈） N 、N2各有一端交流接地，则其它两端的相位关系：若

17、为同名端，则相位相同，若互为异名端，则相位相反。对于有抽头的绕组（绕组有一端接地），其中间抽头的相位与不接地的绕组端相位相同。1. 采用互感耦合电路作为反馈网络反馈网络，即通过变压器互感耦合将输出信号送回输入回路（形成正反馈），所形成的电路是互感耦合振荡器。第17页/共47页1）c极调谐型（调集）电路3）e极调谐型 （调 发） 电路2）b极调谐振型( 调基)电路振荡频率：LCf210优点：在调整反馈（改变M时），不 影响振荡频率。缺点：工作频率不宜过高，一般用于 中、短波。由于三极管结电容 和其它分布电容的存在，在频 率较高而LC回路电容较小时， 将影响稳定性。第18页/共47页方法一：判断是

18、否满足相位条件：瞬时极性法（正反馈） a. 若电感（电容）的中间抽头交流接地，则首端与尾端的相位相反； b. 若电感（电容）的首端或尾端交流接地，则电感（电容）其它两个端点的相位相同。方法二：射同基反或源同栅反的判别法则 与射极（源极）相接的电抗为同性 电抗，而与基极（栅极）极和集电极（漏极）相接的电抗为异性电抗。一、相位条件的判断一、相位条件的判断三点式振荡器三点式振荡器 ：从从LC振荡回路引出三个端点分别和晶体管三个电极相连接振荡回路引出三个端点分别和晶体管三个电极相连接 采用电容分压式反馈网络的电路采用电容分压式反馈网络的电路电容三点式，又称考毕兹振荡器。电容三点式，又称考毕兹振荡器。

19、采用电感分压式反馈网络的电路采用电感分压式反馈网络的电路电感三点式，又称电感三点式，又称哈哈特莱振荡器。特莱振荡器。用方法二来判断振荡电路的类型，就要画等效电路。X2X3X1第19页/共47页二、画等效电路的方法二、画等效电路的方法原则： a. 电阻不画，晶体管保留。 b. 电容（旁路电容、耦合电容、去耦电容）视为短路； 振荡电容保留。 c. 电感（高频扼流圈）视为开路；振荡电感保留。 d. 直流电源视为零（电压源短路，电流源开路）。区分旁路电容、耦合电容、去耦电容、振荡电容方法：根据电容所处的位置或电容数值的大小来判别。旁路电容：直流偏置下的放大管将有一个电极交流接地，则该极上接的 电容为旁

20、路电容。耦合电容：在电源或负载的接入端，为避免直流电位受到破坏，则该处 串接的电容可判为耦合电容。另外，从电容标的数值来判断，由于振荡电容相对为小电容，因而那些大电容一般可视为旁路、耦合或去耦电容。 方法：只画晶体管和谐振回路，其余的不画。第20页/共47页三、求反馈系数的方法三、求反馈系数的方法。压为之间的电抗元件两端电、而接在，电压为之间的电抗元件两端的、；共基极：接在电抗元件两端电压为之间的、，而接在电压为之间的电抗元件两端的、共射极：接在和判断）ofofofVbcVVecVVVbeeb 1ofVVF 则） 2X2VfX3X1V012XXVVFofVfV0X2X3X1212XXXVVFo

21、f第21页/共47页电路原理图电路原理图MLMLMLjwMLjwVVFof121020)()(CMLLf)2(212101）容易起振；）容易起振；变电容而不影响变电容而不影响F。2）调整频率方便；）调整频率方便；所以振荡波形不够好；所以振荡波形不够好； 1）高次谐波反馈较强，波形失真较大，高次谐波反馈较强，波形失真较大，所以不适于很高频率工作。所以不适于很高频率工作。2）分布电容和极间电容并联于分布电容和极间电容并联于L1与与L2两端，两端，F随频率变化而改变随频率变化而改变。优点：优点：缺点：缺点：+-+VfV0CL1L2+第22页/共47页一、考毕兹振荡器电路原理图一、考毕兹振荡器电路原理

22、图211211CCjwCjwCVVFof212121021)(21CCCCLCCLf串优点：优点：缺点：缺点：变电容影响变电容影响F，变电感不便。，变电感不便。调整频率不太方便。调整频率不太方便。3）输出波形较好。）输出波形较好。高次谐波反馈较弱，波形接近正弦波。高次谐波反馈较弱，波形接近正弦波。1）频率稳定度较好。）频率稳定度较好。分布电容和极间电容并联于分布电容和极间电容并联于C1与与C2两端，被较大两端，被较大C1与与C2 吸收吸收。2）适用于较高的工作频率。）适用于较高的工作频率。 甚至可只利用器件的输入电容和输出电容甚至可只利用器件的输入电容和输出电容。+-+VfV0LC1C2第23

23、页/共47页 若要提高电容反馈式振荡电路的振荡频率，则势必要减小若要提高电容反馈式振荡电路的振荡频率，则势必要减小C1与与C2的容量和的容量和L的电感量。实际上当的电感量。实际上当C1与与C2 减小到一定的程度时，晶体管减小到一定的程度时，晶体管的极间电容和电路中的杂散电容将影响振荡频率。这些电容等效为放的极间电容和电路中的杂散电容将影响振荡频率。这些电容等效为放大电路的输入电容大电路的输入电容Ci和输出电容和输出电容C0，它们分别与，它们分别与C1和和C2并联。如图所并联。如图所示。示。CiC0C3二、克拉泼振荡器电路原理图二、克拉泼振荡器电路原理图 由于晶体管的极间电容受温度的影响，杂散电

24、容又难于确定，因由于晶体管的极间电容受温度的影响，杂散电容又难于确定，因此电路的振荡频率不稳定。为了稳定频率，可以在电感支路串联一个此电路的振荡频率不稳定。为了稳定频率，可以在电感支路串联一个小电容小电容C3，而且，而且C3C1，C3C2，此时振荡频率几乎与，此时振荡频率几乎与C1、C2无关，无关，当然也就几乎与极间电容和杂散电容无关了。这电路称当然也就几乎与极间电容和杂散电容无关了。这电路称克拉泼电路克拉泼电路。21CCF3321021(21LCCCCLf）串串 可见，通过调节可见，通过调节C3来改变振荡频率来改变振荡频率f0时，并未影响时，并未影响F。说明调节频率方便。说明调节频率方便。V

25、fV0第24页/共47页共基极共基极克拉泼克拉泼电路电路ReRb1Rb2C2VCCC1LC3CBRcLCf2103313221321321CCCCCCCCCCCCCC串串其中：211CCCFC2C1LC3VfV0第25页/共47页LCf2104343132213214321CCCCCCCCCCCCCCCCC并串串其中：三、西勒振荡电路原理图三、西勒振荡电路原理图ReRb1Rb2C2VCCC1LCBRcC4C3211CCCFC2C1LC4C3VfV0第26页/共47页P294P294页例页例 振荡器的振荡频率应低于振荡器的振荡频率应低于L1和和C1支路的串联谐振频率，支路的串联谐振频率，此时，该

26、支路呈容性，整个回路满足电容三端的相位条件。此时，该支路呈容性，整个回路满足电容三端的相位条件。2121210)(21CCCCLLf10102011CwLwCwF第27页/共47页1. 频率不稳定的危害频率不稳定的危害1）信号源的振荡频率不稳定，给测量工作带来误差；）信号源的振荡频率不稳定，给测量工作带来误差；2）作为时间标准和频率标准的振荡器频率不稳定，会使这些标准的）作为时间标准和频率标准的振荡器频率不稳定，会使这些标准的准确度降低；准确度降低；3）在无线电广播，电视及各种通讯系统中，如果振荡频率不稳定，）在无线电广播，电视及各种通讯系统中，如果振荡频率不稳定，将造成广播、通讯的相互干扰，

27、影响广播、通讯的可靠性。将造成广播、通讯的相互干扰，影响广播、通讯的可靠性。2. 频率稳定的标准频率稳定的标准1）中波广播发射机要求的稳定度为）中波广播发射机要求的稳定度为10-5；2）电视发射机要求为）电视发射机要求为10-7；3）频率标准的振荡器要求为）频率标准的振荡器要求为10-810-9；4）火星通讯的频率稳定度要求为）火星通讯的频率稳定度要求为10-11；5）金星定位（距地球）金星定位（距地球5600万公里）的频率稳定度要求为万公里）的频率稳定度要求为10-12。第28页/共47页1）准确度：振荡器实际工作频率）准确度：振荡器实际工作频率f与标称频率与标称频率 f 0之间的偏差，之间

28、的偏差， 称为振荡频率准确度。称为振荡频率准确度。a）绝对频率准确度）绝对频率准确度2）频率稳定度：是指在一定时间间隔内，频率准确度的变化。）频率稳定度：是指在一定时间间隔内，频率准确度的变化。3. 频率稳定的性能指标频率稳定的性能指标b）相对频率准确）相对频率准确度度0fff绝对偏差：fffff00相对偏差：tff0频率稳定度根据所指定的时间间隔不同，频率稳定度可分为长期频率稳定度根据所指定的时间间隔不同，频率稳定度可分为长期频率稳定度、短期频率稳定度和瞬间频率稳定度三种。、短期频率稳定度和瞬间频率稳定度三种。长期稳定度：长期稳定度：一般指几天或几个月一般指几天或几个月 短期稳定度：短期稳定

29、度：指一天内，以小时、分、秒计指一天内，以小时、分、秒计 瞬时稳定度：瞬时稳定度：一般以秒或毫秒计一般以秒或毫秒计第29页/共47页影响振荡频率的有如下三种因素：影响振荡频率的有如下三种因素：）振荡回路参数）振荡回路参数与与;）回路电阻）回路电阻；）有源器件的参数。）有源器件的参数。4. 影响振荡频率的因素影响振荡频率的因素ibbhrhLCf121以集电极振荡器的振荡频率为例以集电极振荡器的振荡频率为例：5. 稳定频率的方法稳定频率的方法）稳定）稳定与与）回路电阻）回路电阻a）选取标准性高，不易发生机械变形的元件）选取标准性高，不易发生机械变形的元件;b）维持振荡的环境温度恒定）维持振荡的环境

30、温度恒定;c）温度补偿法。）温度补偿法。）稳定）稳定hb和和hiba）在振荡器和下级电路之间加缓冲器（射极跟随器）起隔离作用；）在振荡器和下级电路之间加缓冲器（射极跟随器）起隔离作用；b）本级采用低阻抗输出（射极输出）。）本级采用低阻抗输出（射极输出）。第30页/共47页CLrQ1 由上面的分析可知，影响频率稳定度的一个重要因素就是由上面的分析可知，影响频率稳定度的一个重要因素就是Q，Q值值越高，选频特性就越好，其振荡频率的稳定度就越高，而越高，选频特性就越好，其振荡频率的稳定度就越高，而 但是，由于电感不可避免的有电阻，电容有漏电，这就使一般的但是，由于电感不可避免的有电阻，电容有漏电，这就

31、使一般的LC谐振回路总会有损耗，它们的谐振回路总会有损耗，它们的Q值难做得很高（值难做得很高（LC型滤波器的品型滤波器的品质因数一般在质因数一般在100200范围内）范围内） ，频率的稳定度也就难以做得很高，频率的稳定度也就难以做得很高，大约只能做到大约只能做到10-410-5，要进一步提高振荡器的稳定性，用，要进一步提高振荡器的稳定性，用LC振荡器振荡器就难以实现，而需要采用品质因数更高的选频网络，如石英晶振，品就难以实现，而需要采用品质因数更高的选频网络，如石英晶振，品质因数可达几万甚至几百万，因而可以构成工作频率稳定度极高，质因数可达几万甚至几百万，因而可以构成工作频率稳定度极高，采用中

32、精度的晶体，频率稳定度可达采用中精度的晶体，频率稳定度可达10-6数量级，若加单层恒温控制，数量级，若加单层恒温控制，则可提高到则可提高到10-710-8数量级，采用高温精度晶体，可采用双层恒温控数量级，采用高温精度晶体，可采用双层恒温控制，可达制，可达10-910-11数量级。数量级。第31页/共47页一般一般LC振荡器的频率稳定度振荡器的频率稳定度f /f0只能达到只能达到10-3 10-5。若要求频率稳定度超过。若要求频率稳定度超过10-5，需用石英晶体振荡器。，需用石英晶体振荡器。）石英晶体的物理和化学性能都十分稳定；）石英晶体的物理和化学性能都十分稳定；）晶体的）晶体的值可高达数百万

33、数量级；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带内，具有）在串、并联谐振频率之间很狭窄的工作频带内，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。偿能力。石英晶体的特点石英晶体的特点 因此，用石英晶体作为振荡回路元件，就能使振荡器的因此，用石英晶体作为振荡回路元件，就能使振荡器的频率稳定度大大提高。频率稳定度大大提高。 钟、手表、计算机、微处理器、彩电、遥控器、各种振钟、手表、计算机、微处理器、彩电、遥控器、各种振荡电路、频率发生器等。荡电路、频率发生器等。石英晶体的用途石英晶体的用途第32页/共47页1、

34、石英晶体、石英晶体化学成分：化学成分：SiO2(二氧化硅二氧化硅)结构：单晶体结构。结构：单晶体结构。 外型：规则的几何形状外型：规则的几何形状,六棱柱六棱柱,两端是两端是六棱锥。六棱锥。zxyoxzyobzoxacy(a)(b)(c)一、一、石英晶体与石英晶片石英晶体与石英晶片X轴：电轴轴：电轴Y 轴 ： 机 械 轴轴 ： 机 械 轴Z轴轴：光轴光轴第33页/共47页2、石英晶片、石英晶片 压电石英是一种各向异性的结晶体。振荡器中所用的石英片或石英棒都是按一定的方位从石英晶体中切割出来的。垂直于X轴而沿Y轴切割的，称X切型。垂直于Y轴，而沿X轴切割的，称为Y切型。除此外还有AT、BT、CT、

35、DT、ET、GT等切型。zxyoxzyobzoxacy(a)(b)(c)zxyoxzyobzoxacy(a)(b)(c)双面镀银并封装双面镀银并封装第34页/共47页晶振晶振第35页/共47页第36页/共47页二、二、石英晶体的符号和等效电路石英晶体的符号和等效电路 当石英晶体不振动时，可等效为一个平板电当石英晶体不振动时，可等效为一个平板电容容C0，称为静态电容；其值决定于晶片的几何尺，称为静态电容；其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积，一般约为几几十寸和电极面积，一般约为几几十pF。 当晶片产生振动时，机械振动的惯性等效为当晶片产生振动时，机械振动的惯性等效为电感电感Lq，其值为几，其值为几

36、mH几十几十H。 晶片的弹性等效为电容晶片的弹性等效为电容Cq，为，为0.010.1pF，因此，因此Cq Cq，故接入系数 很小，一般为0.0020.003，因而当石英谐振器接入电路时，电路的其它元件对谐振器的f和Q值影响很小，故频率稳定度高。00CCCCCpqqq第37页/共47页fsfp电容性电容性电容性电容性电感性电感性 fXeO三、三、石英晶体的电抗特性石英晶体的电抗特性XqeqqqqqqejXRwCwLjrjwCwCwLjrjwCZ)1(1)1(100 C0 rq Cq Lq b a qqsCLf210qs0q0qqp121CCfCCCCLf由于由于Cq C0，所以，所以f s f

37、p。第38页/共47页 当等效电路中的当等效电路中的Lq、Cq、rq支路产生串联谐振时，该支路呈纯阻支路产生串联谐振时，该支路呈纯阻性，由于性，由于R C0的容抗，故可近似认为整体也呈纯阻性的容抗，故可近似认为整体也呈纯阻性。1）当）当f f p时，时， C0容抗最大，起主导作用，石英晶体又呈容性。容抗最大，起主导作用，石英晶体又呈容性。2）当）当f = f s时，石英晶体呈阻性。时，石英晶体呈阻性。3）当）当f s f f p时，石英晶体呈感性。时，石英晶体呈感性。fsfp电容性电容性电容性电容性电感性电感性 XqO第39页/共47页四、四、 石英晶体的应用石英晶体的应用 O X容性容性 容性容性 感感性性 sfpf 因此，振荡电路可分为两类：一类是作为等效电感元件，称为并联因此，振荡电路可分为两类：一类是作为等效电感元件，称为并联谐振型晶体振荡器；另一类是作为串联谐振元件，称为串联谐振型晶体谐振型晶体振荡器；另一类是作为串联谐振元件，称为串联谐振型晶体振荡器。振荡器。 由于晶体在静态时是呈电容性的，由于晶体在静态时是呈电容性的，所以如果振荡器的电路是设计在晶体呈所以如果振荡器的电路是设计在