石英晶体振荡电路一课件

正弦波振荡电路正弦波振荡电路振荡器：信号产生电路分类：正弦波振荡非正弦波振荡：RC振荡器(1kHz~数百kHz)LC振荡器(几百kHz以上)石英晶体振荡器(频率稳定度高)方波、三角波、锯齿波等主要性能要求：输出信号的幅度准确稳定输出信号的频率准确稳定一、振荡的概念振荡器：信号产生电路分类：正弦波振荡非正弦波振荡：RC振荡1.自激振荡现象当扩音器的音量开得太大时，会引起一阵刺耳的哨叫声。图1扩音系统中的电声振荡这种现象是由于当扬声器靠近话筒时，来自扬声器的声波激励话筒，话筒感应电压，输入放大器，然后扬声器又把放大了的声音再送回话筒，形成正反馈。如此反复循环，就形成了声电和电声的自激振荡哨叫声。放大电路在没有输入信号的情况下有输出信号，即产生了自激振荡。1.自激振荡现象当扩音器的音量开得太大时，会引起一阵刺耳的2.产生正弦波自激振荡的条件（1）振荡条件放大器反馈网络Ui•Au•Fu•Uo•Uf•RL微弱的电扰动中，某一频率成分通过正反馈逐渐放大，则产生正弦振荡。••••••••—

振幅平衡条件—

相位平衡条件n=0,1,2,••合闸瞬间电流突变在电路处在稳定工作状态，没有输入情况下，维持不变，就必须：2.产生正弦波自激振荡的条件（1）振荡条件放大器反馈网络—

振幅平衡条件—

相位平衡条件n=0,1,2,••振幅平衡条件：说明反馈信号与输入信号幅值要相等

相位平衡条件：说明反馈信号与输入信号同相（2）起振条件起振条件••放大器Au反馈网络FuUoUfUiuf

起振稳幅起振时反馈信号比输入信号幅值要大—振幅平衡条件—相位平衡条件n=0,1,2,3.自激式振荡器的组成一个自激式振荡器由以下几部分组成：基本放大电路──作用是对反馈信号进行放大；选频网络──作用是获得单一确定的振荡频率；正反馈网络──作用是将输出回路中的能量取出一部分加到基本放大器的输入端。稳幅环节——保持输出幅度稳定3.自激式振荡器的组成一个自激式振荡器由以下几部分组成：二、LC正弦波振荡电器类型：变压器反馈式、电感三点式、电容三点式1、变压器反馈式LC振荡电路LRCIs.L的等效损耗电阻谐振频率f0(一)

LC并联回路的特性ZωL＞＞R正弦波振荡器的振荡频率f取决于选频网络的参数正弦波振荡电器输出的是一定幅值，一定频率的正弦波信号二、LC正弦波振荡电器类型：变压器反馈式、电感三点式并联谐振的本质—

电流谐振LuCR–

+iiLiC1)

Z=Z0

呈纯阻2)形成环流，大小是总电流的Q

倍••IC•IL•U•I•并联谐振的本质—电流谐振LuCR–+iiLiC1)Z（二）、变压器反馈式LC正弦波振荡器LC+VCCVRERB1RB2CECB—满足相位平衡条件×（二）、变压器反馈式LC正弦波振荡器LC+VCCVRERB12.电感三点式LC振荡电器C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×优点：缺点：易起振(L间耦合紧)；易调节(C可调)。输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。M123•••2.电感三点式LC振荡电器C+VCCVRERB1RB23.电容三点式振荡电路考毕兹振荡器×优点：波形较好缺点：2)V极间电容影响f01)调频时易停振克拉泼振荡器+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123LC3改进•••3.电容三点式振荡电路考毕兹振荡器×优点：波形较好缺点：2)三、RC正弦振荡RC串并联电路选频网络0=1/RCf0=1/2πRC三、RC正弦振荡RC串并联电路选频网络0=1/四、石英晶体振荡电路(一)石英晶体谐振器的阻抗特性1.结构和符号化学成分

SiO2结构晶片涂银层焊点符号2.压电效应形变形变机械振动外力压电谐振—外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，机械振动幅度急剧加大的现象。us四、石英晶体振荡电路(一)石英晶体谐振器的阻抗特性1.结3.等效电路RqC0CqLqCo

—模拟晶片静态电容(几~几十pF)Lq

—

模拟机械振动的惯性(10-3~102H)(大)Cq

—模拟晶体的弹性(<0.1pF)(小)Rq

—模拟振动过程的损耗(小)4.频率特性和谐振频率fXfPfS容性容性感性C0>>Cq石英晶体可产生两种谐振：fs串联谐振频率，fp并联谐振频率3.等效电路RqC0CqLqCo—模拟晶片静态电容(几多谐振荡器是一种产生矩形脉冲的自激振荡器。多谐振荡器是一种产生矩形脉冲的自激振荡器。接通UCC后，UCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2UCC/3时，uo=0，V导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到UCC/3时，uo又由0变为1，V截止，UCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。无稳态触发器（多谐振荡器）接通UCC后，UCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2UC555定时器构成水位监控报警电路+UCC48762135CR1R2CC水位正常情况下，电容C被短接，扬声器不能发音；水位下降到探测器以下时，555定时器构成的多谐振荡器工作，驱动扬声器发出声音报警。555定时器构成水位监控报警电路+UCC48762135CR石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器是以石英晶体作为选频元件构成的多谐振荡器。只有当频率为fs（串联谐振）时，石英晶体的等效阻抗才最小，并且是纯电阻性的。谐振频率fs只与晶片的几何尺寸有关，所以谐振频率准确，且稳定性高。石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器是以石英19.（）在不需要外加输入信号的情况下，放大电路能够输出持续的、有足够幅度的直流信号的现象叫振荡。答案：×

（一定幅值，一定频率的正弦波信号）1.（）自激振荡器是一个需外加输入信号的选频放大器。答案：×42.()正弦波振荡器的振荡频率f取决于

。A.反馈强度B.反馈元件的参数C.放大器的放大倍数D.选频网络的参数答案：D233.（）LC振荡器中，为容易起振而引入的反馈属于

。A.负反馈B.正反馈C.电压反馈D.电流反馈答案：B19.（）在不需要外加输入信号的情况下，放大电路能够输出持续54.（）多谐振荡器是一种产生

的电路。A.正弦波B.锯齿波C.矩形脉冲D.尖顶脉冲答案：C55.()石英晶体多谐振荡器的振荡频率

。A.只决定于石英晶体本身的谐振频率B.决定于R的大小C.决定于C的大小D.决定于时间常数RC答案：A25.（）多谐振荡器既可产生正弦波，也能产生矩形波。答案：×

51.（）放大电路出现自激振荡的条件有

条件。A.电流平衡B.相位平衡C.电压平衡D.振幅平衡答案：BD54.（）多谐振荡器是一种产生的电路。正弦波振荡电路正弦波振荡电路振荡器：信号产生电路分类：正弦波振荡非正弦波振荡：RC振荡器(1kHz~数百kHz)LC振荡器(几百kHz以上)石英晶体振荡器(频率稳定度高)方波、三角波、锯齿波等主要性能要求：输出信号的幅度准确稳定输出信号的频率准确稳定一、振荡的概念振荡器：信号产生电路分类：正弦波振荡非正弦波振荡：RC振荡1.自激振荡现象当扩音器的音量开得太大时，会引起一阵刺耳的哨叫声。图1扩音系统中的电声振荡这种现象是由于当扬声器靠近话筒时，来自扬声器的声波激励话筒，话筒感应电压，输入放大器，然后扬声器又把放大了的声音再送回话筒，形成正反馈。如此反复循环，就形成了声电和电声的自激振荡哨叫声。放大电路在没有输入信号的情况下有输出信号，即产生了自激振荡。1.自激振荡现象当扩音器的音量开得太大时，会引起一阵刺耳的2.产生正弦波自激振荡的条件（1）振荡条件放大器反馈网络Ui•Au•Fu•Uo•Uf•RL微弱的电扰动中，某一频率成分通过正反馈逐渐放大，则产生正弦振荡。••••••••—

振幅平衡条件—

相位平衡条件n=0,1,2,••合闸瞬间电流突变在电路处在稳定工作状态，没有输入情况下，维持不变，就必须：2.产生正弦波自激振荡的条件（1）振荡条件放大器反馈网络—

振幅平衡条件—

相位平衡条件n=0,1,2,••振幅平衡条件：说明反馈信号与输入信号幅值要相等

相位平衡条件：说明反馈信号与输入信号同相（2）起振条件起振条件••放大器Au反馈网络FuUoUfUiuf

起振稳幅起振时反馈信号比输入信号幅值要大—振幅平衡条件—相位平衡条件n=0,1,2,3.自激式振荡器的组成一个自激式振荡器由以下几部分组成：基本放大电路──作用是对反馈信号进行放大；选频网络──作用是获得单一确定的振荡频率；正反馈网络──作用是将输出回路中的能量取出一部分加到基本放大器的输入端。稳幅环节——保持输出幅度稳定3.自激式振荡器的组成一个自激式振荡器由以下几部分组成：二、LC正弦波振荡电器类型：变压器反馈式、电感三点式、电容三点式1、变压器反馈式LC振荡电路LRCIs.L的等效损耗电阻谐振频率f0(一)

LC并联回路的特性ZωL＞＞R正弦波振荡器的振荡频率f取决于选频网络的参数正弦波振荡电器输出的是一定幅值，一定频率的正弦波信号二、LC正弦波振荡电器类型：变压器反馈式、电感三点式并联谐振的本质—

电流谐振LuCR–

+iiLiC1)

Z=Z0

呈纯阻2)形成环流，大小是总电流的Q

倍••IC•IL•U•I•并联谐振的本质—电流谐振LuCR–+iiLiC1)Z（二）、变压器反馈式LC正弦波振荡器LC+VCCVRERB1RB2CECB—满足相位平衡条件×（二）、变压器反馈式LC正弦波振荡器LC+VCCVRERB12.电感三点式LC振荡电器C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×优点：缺点：易起振(L间耦合紧)；易调节(C可调)。输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。M123•••2.电感三点式LC振荡电器C+VCCVRERB1RB23.电容三点式振荡电路考毕兹振荡器×优点：波形较好缺点：2)V极间电容影响f01)调频时易停振克拉泼振荡器+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123LC3改进•••3.电容三点式振荡电路考毕兹振荡器×优点：波形较好缺点：2)三、RC正弦振荡RC串并联电路选频网络0=1/RCf0=1/2πRC三、RC正弦振荡RC串并联电路选频网络0=1/四、石英晶体振荡电路(一)石英晶体谐振器的阻抗特性1.结构和符号化学成分

SiO2结构晶片涂银层焊点符号2.压电效应形变形变机械振动外力压电谐振—外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，机械振动幅度急剧加大的现象。us四、石英晶体振荡电路(一)石英晶体谐振器的阻抗特性1.结3.等效电路RqC0CqLqCo

—模拟晶片静态电容(几~几十pF)Lq

—

模拟机械振动的惯性(10-3~102H)(大)Cq

—模拟晶体的弹性(<0.1pF)(小)Rq

—模拟振动过程的损耗(小)4.频率特性和谐振频率fXfPfS容性容性感性C0>>Cq石英晶体可产生两种谐振：fs串联谐振频率，fp并联谐振频率3.等效电路RqC0CqLqCo—模拟晶片静态电容(几多谐振荡器是一种产生矩形脉冲的自激振荡器。多谐振荡器是一种产生矩形脉冲的自激振荡器。接通UCC后，UCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2UCC/3时，uo=0，V导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到UCC/3时，uo又由0变为1，V截止，UCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。无稳态触发器（多谐振荡器）接通UCC后，UCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2UC555定时器构成水位监控报警电路+UCC48762135CR1R2CC水位正常情况下，电容C被短接，扬声器不能发音；水位下降到探测器以下时，555定时器构成的多谐振荡器工作，驱动扬声器发出声音报警。555定时器构成水位监控报警电路+UCC48762135CR石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器是以石英晶体作为选频元件构成的多谐振荡器。