高频晶体振荡器

的结构图（a）表示自然结晶体图（b）表示晶体的横断石英晶体的特性（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。

（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。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。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10-310-4

。≥（12500～25000）

CoCqLqrq（3）晶体的电抗特性：（3）晶体的电抗特性：忽略rqCoCqLqrq1.作电感用2.工作于串联谐振状态应用

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ECJTC2C3C1Rb1Rb2CbReLc晶体C1C2JTC3

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。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。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(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：(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

=318471331847130.00001=318471332=3184681Hz

30184745Hz例3-5：

一晶体振荡器交流等效电路如图所示，（1）该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？解

而晶体的标称频率为5MHz，电感L