石英晶体振荡器

宁 波 工 程 学 院

高频实验报告

实 验 名 称 ： 石英晶体振荡器 专业、班级 ： 电信082 姓 名： 储德峰 学 号： 08401180233

实验4 石英晶体振荡器

—、实验准备

1．做本实验时应具备的知识点： ? ? ?

石英晶体振荡器 串联型晶体振荡器

静态工作点、微调电容、负载电阻对晶体振荡器工作的影响

2．做本实验时所用到的仪器： ? ? ? ?

晶体振荡器模块 双踪示波器 频率计 万用表

二、实验目的

1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。

2．掌握石英晶体振荡器、串联型晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件功能。 3．熟悉静态工作点、负载电阻对晶体振荡器工作的影响。

4．感受晶体振荡器频率稳定度高的特点，了解晶体振荡器工作频率微调的方法。

三、实验内容

C3C4C5 1．用万用表进行静态工作点测量。

2．用示波器观察振荡器输出波形，测量振荡电压

R4BG1JTIL1C2R5峰-峰值Vp-p，并以频率计测量振荡频率。 3．观察并测量静态工作点、负载电阻等因素对晶

体振荡器振荡幅度和频率的影响。

图5-1 晶体振荡器交流通路图4-1 晶体振荡器交流通路

四、基本原理

1．晶体振荡器工作原理

一种晶体振荡器的交流通路如图4-1所示。图中，若将晶体短路,则L1、C2、C3就构成

了典型的电容三点式振荡器(考毕兹电路)。因此，图4-1的电路是一种典型的串联型晶体振荡器电路（共基接法）。若取L1=4.3μH、C2=820pF、C3=180pF，则可算得LC并联谐振回路的谐振频率f0≈6MHz，与晶体工作频率相同。图中， C5是耦合（隔直流）电容，R5是负载电阻。很显然，R5越小，负载越重，输出振荡幅度将越小。 2．晶体振荡器电路

晶体振荡器电路如图4-2所示。图中，4R03、4C02为去耦元件，4C01为旁路电容，并构成共基接法。4W01用以调整振荡器的静态工作点（主要影响起振条件）。4C05为输出耦合电容。4Q02为射随器，用以提高带负载能力。实际上，图4-2电路的交流通路即为图4-1所示的电路。

+12V14R034R074C024W014L014D01LED 4TP014R054C054R014Q0214TP0214C064Q014C034P014JZ014R02GND134C014R044C044R061 图4-2 晶体振荡器实验电路 五、实验步骤

1．实验准备

在实验箱主板上插好晶振模块，接通实验箱上电源开关，按下开关4K01，此时电源指示灯点亮。

2．静态工作点测量

改变电位器4W01可改变4Q01的基极电压VB，并改变其发射极电压VE。记下VE的最大、

最小值，并计算相应的IEmax、IEmin值（发射极电阻4R04=1KΩ）。 3．静态工作点变化对振荡器工作的影响 ⑴ 实验初始条件：VEQ=2.5V（调4W01达到）。

⑵ 调节电位器4W01以改变晶体管静态工作点IE，使其分别为表4.1所示各值，且把示波器探头接到4TP02端，观察振荡波形，测量相应的振荡电压峰-峰值Vp-p，并以频率计读取相应的频率值，填入表4.1。

表4.1

VEQ(V) f(MHz) Vp-p(V)

2.0 6 5.64 2.2 5.99 4.56 2.4 6.02 3.96 2.6 6 2.78 2.8 6.12 2.36 3.0 6.03 1.98 六、实验结果与分析

1．根据实验测量数据，分析静态工作点(IEQ)对晶体振荡器工作的影响。

答：随着静态工作点的升高，振荡器的振荡幅度会逐渐变大，幅频虽然开始很稳定，但最终会停止振动。

2．对实验结果进行分析，总结静态工作点、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响，并阐述缘由。

答：负载电阻越小，负载越重，输出的震荡幅度就越小。因为随着发射极电流的增大，静态工作点提升，集电极电流也会增大，即输出电流增大，在负载一定的情况下，输出震荡幅度就会增大。由于电路本身负载能力有限，所以负载越重，震荡幅度越小。

3．对晶体振荡器与LC振荡器之间在静态工作点影响、带负载能力方面作一比较，并分析其原因。

答：与LC振荡器比起来，晶体振荡器的频率稳定度（工作点的影响要小）要高但其带负载能力要差。这都是由于晶体的频稳度高，但其工作时的等效阻抗较小的缘故。

七、实验心得：

通过这次实验，我初步了解和掌握了石英晶体振荡器、串联型晶体振荡器的基本工作原理，熟悉了哥哥元器件的基本功能，并且了解了静态工作点Q、负载电阻对晶体振荡器工作的影响，了解并掌握了晶体振荡器频率稳定性高的特点以及晶体振荡器工作频率如何微调的方法。为以后的工作和信息打下了良好的基础！

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