石英晶体振荡电路的工作频率范围

石英晶体振荡电路

石英晶体谐振器, 简称石英晶体, 具有非常稳定的固有频率。 对于振荡频率的稳定性要求高的电路, 应选用石英晶体作选频网络。 一、石英晶体的特点

将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向切割成很薄的晶片, 再将晶片两个对应的表面抛光和涂敷银层, 并作为两个极引出管脚, 加以封装, 就构成石英晶体谐振器。其结构示意图和符号如右图所示。

1.压电效应和压电振荡

在石英晶体两个管脚加交变电场时, 它将会产有利于一定频率的机械变形, 而这种机械振动又会产生交变电场, 上述物理现象称为压电效应。 一般情况下, 无论是机械振动的振幅, 还是交变电场的振幅都非常小。 但是, 当交变电场的频率为某一特定值时, 振幅骤然增大, 产生共振, 称之为压电振荡。 这一特定频率就是石英晶体的固有频率, 也称谐振频率。 2.石英晶体的等效电路和振荡频率

石英晶体的等效电路如下图（a）所示。 当石英晶体不振动时, 可等效为一个平板电容C0, 称为静态电容；其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积, 一般约为几到几十皮法。 当晶片产生振动时, 机械振动的惯性等效为电感L, 其值为几毫亨。 晶片的弹性等效为电容C, 其值仅为0.01到0

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

燕山大学

石英晶体振荡器设计报告

题 目：

专 业： 电子信息工程 姓 名： 李飞虎 指导教师： 李英伟 院系站点： 信息科学与工程学院

2014年 11 月 17 日

高频石英晶体振荡器仿真报告

1.振荡器电路属于一种信号发生器类型，即表现为没有外加信号的情况下能自动生成具有一定频率、一定波形、一定振幅的周期性交变振荡信号的电子线路。振荡器起振时是将电路自身噪声或电源跳变中频谱很广的信号进行放大选频。此时振荡器的输出幅值是不断增长的，随着振幅的增大，放大器逐渐由放大区进入饱和区或者截止区，其增益逐渐下降，当放大器增益下降而导致环路增益下降到1时，振幅的增长过程将停止，振荡器达到平衡，进入等幅振荡状态。振荡器进入平衡状态后，直流电源补充的能量刚好抵消整个环路消耗的能量。

2，串联晶体振荡器

在串联型晶体振荡器中，晶体接在振荡器要求低阻抗的两点之间，通常接在反馈电路中。图1-1和图1-2显示出了一串联型振荡器的实际路线和等效电路。可以看出，如果将石英晶体短路，该电路即为电容反

实验4 石英晶体振荡器

一、 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

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，测量振荡电压峰峰值Vp-p，并以频率计测量震荡频

率。

3． 观察并测量静态工作点、负载电阻等因素对晶体震荡器的振荡幅度和频率的影响。

四、 基本原理

1. 晶体振荡器的工作原理

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

设计高频振荡电路的一种思路。

实验一 电容三点式及石英晶体振荡器

一、实验目的

1、掌握电容三点式振荡器的基本原理、振荡频率的计算及调整方法。 2、掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。 3、掌握石英晶体振荡器的基本特性。 二、实验仪器

双踪示波器，数字万用表，高频电路实验装置

三、实验原理

1、电容三点式振荡器 实验电路见图1-1，是一个克拉泼式电路。改变电阻RP可改变三极管的集电极电流，由欧姆定律，IEQ UERE，该电路中RE 1 k 。该电路的正反馈系数由C和C 决定，电阻R用于改变选频电路的品质因数Q。改变电容CT可改变振荡器的振荡频率，当C

CT

，C

CT

时，

f0 12πL1CT

。 +12V

OUT

C

2、石英晶体振荡器

串联型石英晶体振荡器的原理电路见图1-2。石英晶体的品质因数很高，因此该电路仅在石英晶体的串联谐振频率附近满足起振的振幅条件，频率稳定性极高，但振荡频率不易改变。

+12

V C

OUT

四、实验内容及步骤

设计高频振荡电路的一种思路。

（一）LC振荡电路——克拉泼电路

1、CT对振荡频率和输出电压的影响

按图1-l连接电路，改变RP使IEQ 2 mA，取C 120pF，C 680pF， 110k ，用频率计测量振荡频率，用示波器测

设计高频振荡电路的一种思路。

实验一 电容三点式及石英晶体振荡器

一、实验目的

1、掌握电容三点式振荡器的基本原理、振荡频率的计算及调整方法。 2、掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。 3、掌握石英晶体振荡器的基本特性。 二、实验仪器

双踪示波器，数字万用表，高频电路实验装置

三、实验原理

1、电容三点式振荡器 实验电路见图1-1，是一个克拉泼式电路。改变电阻RP可改变三极管的集电极电流，由欧姆定律，IEQ UERE，该电路中RE 1 k 。该电路的正反馈系数由C和C 决定，电阻R用于改变选频电路的品质因数Q。改变电容CT可改变振荡器的振荡频率，当C

CT

，C

CT

时，

f0 12πL1CT

。 +12V

OUT

C

2、石英晶体振荡器

串联型石英晶体振荡器的原理电路见图1-2。石英晶体的品质因数很高，因此该电路仅在石英晶体的串联谐振频率附近满足起振的振幅条件，频率稳定性极高，但振荡频率不易改变。

+12

V C

OUT

四、实验内容及步骤

设计高频振荡电路的一种思路。

（一）LC振荡电路——克拉泼电路

1、CT对振荡频率和输出电压的影响

按图1-l连接电路，改变RP使IEQ 2 mA，取C 120pF，C 680pF， 110k ，用频率计测量振荡频率，用示波器测

第七章 正弦波振荡电路

正弦波振荡电路是用来产生一定频率和幅度的正弦交流信号的电子电路。它的频率范围可以从几赫兹到几百兆赫兹,输出功率可能从几毫瓦到几十千瓦。广泛用于各种电子电路中。在通信、广播系统中,用它来作高频信号源；电子测量仪器中的正弦小信号源,数字系统中的时钟信号源。另外，作为高频加热设备以及医用电疗仪器中的正弦交流能源。

正弦波振荡电路是利用正反馈原理构成的反馈振荡电路，本章将在反馈放大电路的基础上，先分析振荡电路的自激振荡的条件，然后介绍LC和RC振荡电路，并简要介绍石英晶体振荡电路。

第一节 振荡电路概述

在放大电路中，输入端接有信号源后，输出端才有信号输出。如果一个放大电路当输入信号为零时，输出端有一定频率和幅值的信号输出，这种现象称为放大电路的自激振荡。

一、 振荡电路框图

图7-1为正反馈放大器的方框图，在放大器的输入端存在下列关系：

Xi=Xs+Xf (7-1)

其中Xi为净输入信号，且

F?XXfo 及 A?XoXi

正反馈放大器的闭环增益

Af?XoXs?AXiXi?Xf?AXiXi?AFXi

最后

目录

1、引言......................................................... 3 1.1、MULTISIM和PROFESSIONAL软件仿真软件 ...................... 3 1.2、压控振荡器软件仿真分析的意义 ............................. 3 2、压控振荡器的设计电路图 ....................................... 4 2.1、工作原理 ................................................. 4 2.2、振荡频率 ................................................. 6 2.3、压控振荡电路的仿真图 ..................................... 6 3、频率显示器 ................................................... 8 3.1、频率显示器电路图 ......................................... 8 3.

R C文氏电桥振荡电路

精品资料

RC文氏电桥振荡器的电路如图1所示，RC串并联网络是正反馈网络，由运算放大器、R3和R4负反馈网络构成放大电路。

C1R1和C2R2支路是正反馈网络，R3R4支路是负反馈网络。C1R1、C2R2、R3、R4正好构成一个桥路，称为文氏桥。

图1 RC文氏电桥振荡器

RC串并联选频网络的选频特性

RC串并联网络的电路如图2所示。RC串联臂的阻抗用Z1表示，RC并联臂的阻抗用Z2表示。

图2 RC串并联网络

RC串并联网络的传递函数为

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精品资料

式（1）

当输入端的电压和电流同相时，电路产生谐振，也就是式（1）是实数，虚部为0。令式（1）的虚部为0，即可求出谐振频率。

谐振频率

对于文氏RC振荡电路，一般都取R=R1 = R2，C=C1 = C2时，于是谐振角频率:

频率特性幅频特性

相频特性

文氏RC振荡电路正反馈网络传递函数的幅度频率特性曲线和相位频率特性曲线如图3所示。

仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢3

精品资料

(a) 幅频特性曲线 (b) 相频特性曲线

图3 RC串并联网络的频率响应特性曲线

反馈系数当满足R=R1 = R2，C=C1 = C2条件，且当f=f0时的反馈系数

当满足R=R1 =

三点式振荡电路 定义：三点式振荡器是指

LC回路的三个端点与晶体管

的三个电极分别连接而组成的反馈型振荡器。

三点式振荡电路用电感耦合或电容耦合代替变压器耦合，可以克服变压器耦合振荡器只适宜于低频振荡的缺点，是一种广泛应用的振荡电路，其工作频率可从几兆赫到几百兆赫。

1、 三点式振荡器的构成原则

图5 —20 三点式振荡器的原理图

图5 —20是三点式振荡器的原理电路（交流通路）为了便于分析，图中忽略了回路损耗，三个电抗元件

Xbe、Xce和Xbc构成了决定振荡频率的并联谐振回路。

要产生振荡，对谐振网络的要求：？

必须满足谐振回路的总电抗X性。

?be?Xce?Xbc?0，回路呈现纯阻

反馈电压uf作为输入加在晶体管的b、e极，输出uo加在晶体管的c、e之间，共射组态为反相放大器，放大器的的输出电压uo与输入电压ui（即uf）反相，而反馈

?????电压uf又是uo在X、X支路中分配在X上的电压。

bcbebe?

要满足正反馈，必须有

?uf?Xbe(Xbe?Xbc?u)o??XbeXce??uo （5.3.1）

?为了满足相位平衡条件，uf和uo必须反相，由式（5.3.1）可知必有X?0成立，即

ceXbeXbe和