石英晶体振荡器、集成运放振荡器

1、 石英晶体振荡器引入 LC振荡器的频率稳定度一般总小于105量级，用石英晶体组成的振荡器其频率稳定度可达10-6 10 -11量级。结构一、石英晶体的基本特性及其等效电路 石英晶片： 按一定的方位角切下的石英晶体振荡片（方形、圆形或棒形）。 石英晶片上加压力和拉力：石英晶片上加压力和拉力： 加压力时，晶片表面会产生电荷。 加拉力时，电荷的极性也随之改变； 电压加到晶片上，产生机械压力； 当所加电压反向时，晶片压力变成拉力。压电效应：压电效应：晶体上加以交变电压交变电压产生机械振动。产生机械振动。机械振动又使晶体表面产生机械振动又使晶体表面产生交变电压。交变电压。如此，产生一个循环过程。如此，产

2、生一个循环过程。 （a）当外加交变电压的频率为某一个特定频率时，振幅突然增大。 （b） 谐振时电流达最大。 压电谐振：压电谐振：符号：等效电路： 当晶体不振动时：当晶体不振动时： 可看成一个电容C0，称为 静电电容，其大小取决于晶片的几何尺寸、电极面积。 当晶体振动时：当晶体振动时： 存在机械惯性L，用L表示 晶片的弹性，用C表示 损耗，用R表示。 L很大，C 很小，R 很小，所以Q很大（104 106 ），这对振荡器的稳定有好处。 固有频率又与晶片的几何尺寸有关，可做得精确且稳定。 结论：利用石英晶体振荡，可获得结论：利用石英晶体振荡，可获得很高的频率稳定度。很高的频率稳定度。等效电路 当等

3、效电路串联谐振时，Z最小。当等效电路并联谐振时，因为因为CC0，所以，所以fp fs电抗频率特性： 在在fs和和fp之间为电之间为电感性感性, 在此区域之外为在此区域之外为电容性。电容性。第四节第四节 石英晶体振荡器石英晶体振荡器石英晶体振荡电路 石英晶体石英晶体作为一个作为一个电感来组成选频网络，电感来组成选频网络，晶体工作在晶体工作在f 和和f 之间。之间。第四节第四节 石英晶体振荡器石英晶体振荡器石英晶体振荡电路振荡回路由 C1、C2 和晶体组成。电路组成电路组成振荡频率 振荡频率在晶体谐振荡频率在晶体谐振器的振器的 fs 与与 fp 之间。之间。晶体在电路中起电感晶体在电路中起电感L的

4、作用。的作用。并联型晶体振荡器工作在fs fp，作为一个电感f 由固有频率 fs 决定与C 的关系很小。所以振荡频率稳定振荡频率稳定第四节第四节 石英晶体振荡器石英晶体振荡器oU晶体晶体调节电阻调节电阻的大小可的大小可以改变正反馈的强弱，以改变正反馈的强弱，以便获得良好的正弦以便获得良好的正弦波输出。波输出。串联型石英晶体振荡电路利用石英晶体串联谐振时阻串联型石英晶体振荡电路利用石英晶体串联谐振时阻抗最小的特性组成振荡电路，晶体工作在抗最小的特性组成振荡电路，晶体工作在 f 处。处。串联型晶体振荡电路晶体与电阻晶体与电阻 R 串联串联构成正反馈电路。构成正反馈电路。串联型晶体振荡电路当振荡频率

5、等于晶当振荡频率等于晶体的固有频率体的固有频率 fs 时，晶时，晶体阻抗最小，且为纯电体阻抗最小，且为纯电阻。阻。串联型晶体振荡电路电路满足自激振荡电路满足自激振荡条件而振荡，其振荡频条件而振荡，其振荡频率为率为 f0 = fs。否则不能振。否则不能振荡。荡。 调节电阻调节电阻 R 可获得良可获得良好的正弦波输出。好的正弦波输出。1.石英晶体振荡器中，当石英晶体振荡器中，当ffp时，石英晶体呈时，石英晶体呈 性，当性，当f=fs时，石英晶体呈时，石英晶体呈 性，当性，当fsffp时，石英晶体呈时，石英晶体呈 性。性。2.在石英晶体振荡器中，分别利用晶体作为在石英晶体振荡器中，分别利用晶体作为

6、或或 来来组成，由于石英晶体频率稳定度组成，由于石英晶体频率稳定度 ，所以广泛用于时钟电路。，所以广泛用于时钟电路。练习练习3.3.要输出频率稳定度很高的正弦波振荡信号时，一般选用（要输出频率稳定度很高的正弦波振荡信号时，一般选用（ ）A.RCA.RC振荡器振荡器 B.LCB.LC振荡器振荡器 C.C.石英晶体振荡器石英晶体振荡器 D.D.多谐振荡器多谐振荡器容容感感阻阻电阻电阻电感电感高高C4.4.利用石英晶体电抗频率特性构成的振荡器是（利用石英晶体电抗频率特性构成的振荡器是（ ）A. A. f=fs时，时，石英晶体呈感性，可构成串联型晶体振荡器石英晶体呈感性，可构成串联型晶体振荡器B. B

7、. f=fs时，石英晶体呈阻性，可构成串联型晶体振荡器时，石英晶体呈阻性，可构成串联型晶体振荡器C. C. fsffp时，石英晶体呈阻性，可构成串联型晶体振荡器时，石英晶体呈阻性，可构成串联型晶体振荡器D. D. fsffp时，石英晶体呈感性，可构成串联型晶体振荡器时，石英晶体呈感性，可构成串联型晶体振荡器BBA5.5.石英晶体振荡器的优点是（石英晶体振荡器的优点是（ ）A. A. 振荡频率高振荡频率高 B. B. 振荡频率的稳定度高振荡频率的稳定度高C. C. 振荡的幅度稳定振荡的幅度稳定 D. D. 振荡的波形失真少振荡的波形失真少6.6.石英晶体谐振于石英晶体谐振于fsfs时，相当于时，相当于LCLC回路的（回路的（ ）现象）现象A. A. 串联谐振串联谐振 B. B. 并联谐振并联谐振C. C. 自激自激 D. D. 失谐失谐集成运算放大器组成的集成运算放大器组成的LC振荡电路振荡电路电路结构1 1、LCLC谐振回路：选频网络谐振回路：选频网络2 2、负反馈支路：、负反馈支路：R1R1、R2R2组成负反组成负反馈支路，负反馈信号由反相输入