高頻正弦波產(chǎn)生

1、正弦波振蕩器反饋的概念反饋式振蕩的基本原理 圖示圖示出的是一個(gè)反饋式放大器的框圖出的是一個(gè)反饋式放大器的框圖。它它由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成，圖由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成，圖中中 是是放大放大器輸出電壓復(fù)振幅，器輸出電壓復(fù)振幅， 是是放大器輸入電壓復(fù)放大器輸入電壓復(fù)振幅，振幅， 是是反饋網(wǎng)絡(luò)輸出反饋電壓復(fù)振幅，反饋網(wǎng)絡(luò)輸出反饋電壓復(fù)振幅， 是是外加電壓復(fù)振幅，放大器的增益外加電壓復(fù)振幅，放大器的增益 為為oUiUfUiUAAojiUAAeU A為為 超前超前 相角相角。反饋反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)為系數(shù)為oUiUFfjoUFF eUF為為 超前超前 相角。相角。 fUoU1ofiUAAUAFiif

2、oUUUFU由此可得閉環(huán)的放大器增益為由此可得閉環(huán)的放大器增益為 A 平衡條件平衡條件 可見，振蕩條件是 ，這是振蕩的必要條件。它是一個(gè)復(fù)數(shù)方程，因此可以寫成兩個(gè)方程，一個(gè)是振幅方程式，稱為振幅平衡條件，可表示為1AF 1A F 另一個(gè)是相位方程式，稱其為相位平衡條件，可表示為 ：2,0,1,2,AFnn起振與穩(wěn)幅：輸出電壓從幅值很小、含有豐富頻率，到僅有一種頻率且幅值由小逐漸增大直至穩(wěn)幅。很多種頻率很多種頻率頻率逐漸變頻率逐漸變?yōu)閱我粸閱我徽穹絹?lái)越大振幅越來(lái)越大趨于穩(wěn)幅趨于穩(wěn)幅起振與穩(wěn)幅1FA電路如何從起振到穩(wěn)幅？電路如何從起振到穩(wěn)幅？)(ifUUoUooUFAAFAF穩(wěn)定的穩(wěn)定的振幅振幅

3、非線性環(huán)節(jié)非線性環(huán)節(jié)的必要性！的必要性！反饋應(yīng)用反饋應(yīng)用正弦波的產(chǎn)生正弦波的產(chǎn)生+=橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路1. 循環(huán)持續(xù)放大。循環(huán)持續(xù)放大。2.使用選頻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行使用選頻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行頻率選擇。頻率選擇。要點(diǎn)：要點(diǎn)：1f2RR R1可采用熱敏電阻進(jìn)行電路穩(wěn)幅CRCRCRUUF j1 j1 j1of ) 1 ( j31RCRCFRC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)不但不但=0，且，且 最大，為最大，為1/3。F)( j31 21000ffffFRCf則，令LC 正弦波振蕩電路 1. LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性電感與電容并聯(lián)，可以構(gòu)成LC 并聯(lián)諧振電 路（通常稱為L(zhǎng)C

4、 并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路），由于實(shí)際電 感可以看成一只電阻R (叫做線圈導(dǎo)線銅損銅損電阻)與一理想電感L相串聯(lián)，所以LC 并聯(lián)諧振回路為RL 串聯(lián)再與電容C并聯(lián)，如圖所示。電感線圈和電容的并聯(lián)電路 1諧振頻率諧振頻率 電路的感抗XL R，Q0 叫做諧振回路的空載Q 值，實(shí)際電路一般都滿足該條件。對(duì)LC并聯(lián)諧振是建立在 100RLQ條件下的，即LCfLC21 , 102諧振阻抗諧振阻抗 諧振時(shí)電路阻抗達(dá)到最大值，且呈電阻性。諧振阻抗和電流分別為CRLRQQRZ20200)1 (理論上可以證明LC并聯(lián)諧振角頻率 0與頻率 分別為0f3諧振電流諧振電流 電路處于諧振狀態(tài)，總電流為最小值 00ZUI

5、 諧振時(shí)XL0 XC0，則電感L支路電流IL0與電容C 支路電流IC0 為000000IQXUXUIILCCL 即諧振時(shí)各支路電流為總電流的Q0倍，所以LC并聯(lián)諧振又叫做電流諧振。 當(dāng)f f0時(shí)，稱為電路處于失諧狀態(tài)，對(duì)于LC并聯(lián)電路來(lái)說(shuō)，若f f0，則XL f0，則XL XC，電路呈容性。 怎么去理解LC諧振？LC諧振在物理上是指：對(duì)于特定頻率的信號(hào)，電感的諧振在物理上是指：對(duì)于特定頻率的信號(hào)，電感的感抗和電容的容抗正好相等感抗和電容的容抗正好相等，使得信號(hào)能量在電感和電容之，使得信號(hào)能量在電感和電容之間你來(lái)我往毫無(wú)阻礙，不需要外加額外的能量，信號(hào)始終可間你來(lái)我往毫無(wú)阻礙，不需要外加額外的能

6、量，信號(hào)始終可以在以在LC之間來(lái)回跑（振蕩），就是振蕩了。之間來(lái)回跑（振蕩），就是振蕩了。諧振，會(huì)使諧振諧振，會(huì)使諧振回路中的電流無(wú)窮大回路中的電流無(wú)窮大，因?yàn)樵摶芈罚?，因?yàn)樵摶芈罚▽?duì)于這個(gè)頻率的信號(hào)）的阻抗為對(duì)于這個(gè)頻率的信號(hào)）的阻抗為0了。當(dāng)然這是理想狀況，了。當(dāng)然這是理想狀況，因?yàn)榭傆幸稽c(diǎn)點(diǎn)損耗的，比如電感的自帶的線圈電阻等。因?yàn)榭傆幸稽c(diǎn)點(diǎn)損耗的，比如電感的自帶的線圈電阻等。解：解：(1) 50 MHz121 rad/s1025. 610060RLQLCfLC，k25 kHz2020000RQZQfB，(2) IL0 IC0 = Q0I = 5 mA。 p 電感線圈與電容器構(gòu)成的LC并聯(lián)

7、諧振電路，已知R = 10 ，L = 80 H，C = 320 pF。 試求：(1) 該電路的固有諧振頻率f0、通頻帶B與諧振阻抗|Z0|；(2) 若已知諧振狀態(tài)下總電流I = 100 A，則電感L支路與電容C支路中的電流IL0、IC0為多少？負(fù)反饋：負(fù)反饋：T()ICUE UBE（UB基本不變）基本不變） IB IC 反饋：反饋：將輸出量通過(guò)一將輸出量通過(guò)一定的方式引回輸入回路定的方式引回輸入回路影響輸入量的措施稱為影響輸入量的措施稱為反饋。反饋。 Re起直流負(fù)反饋?zhàn)饔?，起直流?fù)反饋?zhàn)饔茫渲翟酱?，反饋越?qiáng)，其值越大，反饋越強(qiáng)，Q點(diǎn)越穩(wěn)定。點(diǎn)越穩(wěn)定。 Re沒有交沒有交流負(fù)反饋?zhàn)饔谩Ａ髫?fù)反饋?zhàn)?/p>

8、用。T（ ）ICQ1. 1.靜態(tài)工作靜態(tài)工作點(diǎn)分析點(diǎn)分析eBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU)( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII分壓式電流負(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路CCb21b1bBQVRRRUeBEQBQEQ RUUI 為了穩(wěn)定為了穩(wěn)定Q點(diǎn)，通常點(diǎn)，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不隨溫度變化?；静浑S溫度變化。2. 2. 動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRRcoRR 構(gòu)成正弦波振構(gòu)成

9、正弦波振蕩電路最簡(jiǎn)單的蕩電路最簡(jiǎn)單的做法是通過(guò)變壓做法是通過(guò)變壓器引入反饋。器引入反饋。附加相移附加相移LC選頻放大電路正弦波振蕩電路 當(dāng)當(dāng) f=f0時(shí)，電時(shí)，電壓放大倍數(shù)的數(shù)壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且附加值最大，且附加相移為相移為0。放大電路放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)Uo共射電路共射電路A=-變壓器反饋式電路)(0iffUfUC1是必要的嗎？是必要的嗎？ 分析電路是否可能產(chǎn)生分析電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩：正弦波振蕩：1) 放大電路是否能正常工作放大電路是否能正常工作2) 是否滿足相位條件是否滿足相位條件3) 是否可能滿足幅值條件是否可能滿足幅值條件 為使為使N1、N2耦合緊密，將它們合二為一，

10、組成電感反饋式耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式電路。電路。注意注意同銘端！同銘端！如何組成？如何組成？電感反饋式電路反饋電壓取自哪個(gè)線圈？反饋電壓取自哪個(gè)線圈？反饋電壓的極性？反饋電壓的極性？)(0iffUfU 電感的三個(gè)抽頭分別接晶電感的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三個(gè)極，故稱之為電體管的三個(gè)極，故稱之為電感三點(diǎn)式電路。感三點(diǎn)式電路。電路特點(diǎn)？電路特點(diǎn)？電感反饋式電路特點(diǎn)：耦合緊密，易振，振特點(diǎn)：耦合緊密，易振，振幅大，幅大，C 用可調(diào)電容可獲得用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較寬范圍的振蕩頻率。波形較差，常含有高次諧波。較差，常含有高次諧波。減小。增大，則具有相關(guān)性；若增大與故阻

11、就是它自身的負(fù)載，因?yàn)榉糯箅娐返妮斎腚奆ANFA 1 由于電感對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高由于電感對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好，采用電容反饋式電路。次諧波，為使振蕩波形好，采用電容反饋式電路。圖3.10 電容三點(diǎn)式振蕩器(a)電路圖(a)RLC1C2CC1000 pFRE700 RB22 kCB0.033 FRB1*L1.3 H0.033 FEC(15 V)2000 pF電容反饋式振蕩器電路（三點(diǎn)式）電容反饋式振蕩器電路（三點(diǎn)式）圖3.10 電容三點(diǎn)式振蕩器(b)交流通路(b)REUiUoLRe0C1C2UfRL1)畫出該振蕩器的交流等效電路，判斷其電

12、路類型畫出該振蕩器的交流等效電路，判斷其電路類型圖中圖中RB1、RB2、RE為直流偏置電阻。為直流偏置電阻。CB是基是基極偏置的濾波電容，極偏置的濾波電容，CC是集電極耦合電容，它們是集電極耦合電容，它們對(duì)交流應(yīng)當(dāng)?shù)刃Ф搪贰Ｖ绷麟娫磳?duì)交流應(yīng)當(dāng)?shù)刃Ф搪?。直流電源EC對(duì)于交流等效對(duì)于交流等效短路接地。短路接地。RB1、RB2被交流短路。由此可畫出該電被交流短路。由此可畫出該電路的交流等效電路，如圖路的交流等效電路，如圖3.10(b)所示。所示。 2) 求該振蕩器的工作角頻率求該振蕩器的工作角頻率g在工程設(shè)計(jì)的近似條件下，可認(rèn)為振在工程設(shè)計(jì)的近似條件下，可認(rèn)為振蕩器的工作頻率蕩器的工作頻率g等于由等

13、于由L、C1、C2組成的組成的回路的諧振頻率回路的諧振頻率0。所以該振蕩器的工作。所以該振蕩器的工作頻率頻率 012121gC CLCC3 )求反饋系數(shù)求反饋系數(shù)F共共基組態(tài)放大器從射極和基極之間輸入，集電極和基組態(tài)放大器從射極和基極之間輸入，集電極和基極之間輸出。輸出電壓基極之間輸出。輸出電壓 經(jīng)由電容組成的反饋經(jīng)由電容組成的反饋網(wǎng)絡(luò)，從網(wǎng)絡(luò)，從C2兩端取得反饋電壓兩端取得反饋電壓 ，把它加到放大，把它加到放大器的輸入端器的輸入端(晶體管的射極晶體管的射極)，構(gòu)成正反饋。放大器，構(gòu)成正反饋。放大器的輸入電阻的輸入電阻ri是放大器負(fù)載的一部分，放大器輸入是放大器負(fù)載的一部分，放大器輸入端的電容

14、端的電容Cbe與與C2并聯(lián)。所以反饋網(wǎng)絡(luò)是由并聯(lián)。所以反饋網(wǎng)絡(luò)是由C1和和C2+Cbe分壓構(gòu)成。在忽略與反饋網(wǎng)絡(luò)各端點(diǎn)相并分壓構(gòu)成。在忽略與反饋網(wǎng)絡(luò)各端點(diǎn)相并聯(lián)的電阻影響的條件下，反饋系數(shù)可近似為聯(lián)的電阻影響的條件下，反饋系數(shù)可近似為fUoU112b eCFCCC通常有通常有CbeC2： 112CFCC4)起振條件分析起振條件分析 在直流電源剛剛接通的瞬間，振蕩器應(yīng)滿足起振條件在直流電源剛剛接通的瞬間，振蕩器應(yīng)滿足起振條件。由于起振的一刻是線性小信號(hào)狀態(tài)工作，所以晶體管可。由于起振的一刻是線性小信號(hào)狀態(tài)工作，所以晶體管可以用微變等效電路去等效，如圖所示。以用微變等效電路去等效，如圖所示。 所示

15、電路起振時(shí)交流等效電路(a)晶體管等效電路；(b)振蕩器等效電路eUbereCbe gmUbebc(a)ereCbe gmUibUbe(Ui)UoRLLreC1C2RECbe Ufce(b)根據(jù)根據(jù)圖圖3.11可以看出可以看出RL、Re0并接在并接在c、b兩端，輸入兩端，輸入電阻電阻ri=REre處于處于e、b兩端。如何把兩端。如何把ri折合到折合到c,b之間之間呢呢?通常用能量守恒的方法。也就是說(shuō)通常用能量守恒的方法。也就是說(shuō)ri在在e,b之間消之間消耗的功率應(yīng)等于把耗的功率應(yīng)等于把ri折合到折合到c、b之間的等效電阻之間的等效電阻Ri所所消耗的功率，即消耗的功率，即2222222,/ebc

16、biEeiicboiiiiebiUUrRrrRUUrRrrUUF 所以，所以，RL應(yīng)等于應(yīng)等于RL、Reo、Ri三者的并聯(lián)，即三者的并聯(lián)，即 /1LLeoimLRRRRg R F 在負(fù)載和反饋系數(shù)已知的條件下，可以導(dǎo)出滿足在負(fù)載和反饋系數(shù)已知的條件下，可以導(dǎo)出滿足起振條件要求的晶體管跨導(dǎo)起振條件要求的晶體管跨導(dǎo)gm的范圍：的范圍：111111111(1)(1)(1)mLLeoimmLeoEeLeomLeoEFgR FR FR FrFFgg FR FR FRrR FR FFgR FFR FFRFu由式可確定滿足起振條件的晶體管跨導(dǎo)范由式可確定滿足起振條件的晶體管跨導(dǎo)范圍。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)電流圍

17、。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)電流IEQ越大，越大，gm越大越大(re越小越小)，振蕩器越容易起振；，振蕩器越容易起振；RL越大、越大、Reo越大、越大、RE越大越容易起振；而越大越容易起振；而F應(yīng)有一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)值，太小不容易起振，應(yīng)有一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)值，太小不容易起振，太大也不容易起振。太大也不容易起振。石英晶體振蕩器 石英諧振器石英諧振器的物理的物理特性：特性：石英晶體石英晶體是是SiO2的天然晶體。它的形狀是六棱柱錐的天然晶體。它的形狀是六棱柱錐體，如圖體，如圖3.31(a)所示。它的橫斷面是正六邊形。所示。它的橫斷面是正六邊形。ZXXZ(a)(b)YYXXYXY六棱柱錐體的對(duì)頂角的連線叫六棱柱錐體的

18、對(duì)頂角的連線叫Z軸軸，由于光線沿此軸方向通過(guò)，由于光線沿此軸方向通過(guò)晶體會(huì)產(chǎn)生晶體會(huì)產(chǎn)生偏振，偏振，所以又叫做所以又叫做光軸。光軸。正六邊形對(duì)頂點(diǎn)的連線正六邊形對(duì)頂點(diǎn)的連線叫叫X軸，對(duì)邊的法線叫軸，對(duì)邊的法線叫Y軸。因?yàn)槭⒕w沿軸。因?yàn)槭⒕w沿X軸或軸或Y軸方向軸方向存在壓電效應(yīng)，所以又把存在壓電效應(yīng)，所以又把X軸叫電軸軸叫電軸，Y軸叫機(jī)械軸軸叫機(jī)械軸。注意，這里所指的軸不是一根或幾根直線，而是指這個(gè)方向注意，這里所指的軸不是一根或幾根直線，而是指這個(gè)方向的平行線，在同一方向上，晶體的性質(zhì)相同。石英振蕩器中的平行線，在同一方向上，晶體的性質(zhì)相同。石英振蕩器中所用的石英晶體片是從六棱柱錐體中

19、切割出來(lái)的一小片。所用的石英晶體片是從六棱柱錐體中切割出來(lái)的一小片。根據(jù)性能要求切割的晶體片與根據(jù)性能要求切割的晶體片與X軸、軸、Y軸、軸、Z軸的夾角都有嚴(yán)軸的夾角都有嚴(yán)格的要求，不同的夾角，晶體片的性能不同。把晶體片兩側(cè)格的要求，不同的夾角，晶體片的性能不同。把晶體片兩側(cè)面鍍上銀層，做成兩個(gè)極板，再焊上電極的引線，用盒子封面鍍上銀層，做成兩個(gè)極板，再焊上電極的引線，用盒子封裝起來(lái)，引出電極的引線，就構(gòu)成了石英諧振器。市場(chǎng)賣的裝起來(lái)，引出電極的引線，就構(gòu)成了石英諧振器。市場(chǎng)賣的石英晶體就是指這種石英諧振器。石英晶體就是指這種石英諧振器。通常通常說(shuō)石英晶體就是指石英諧振器，它的物理說(shuō)石英晶體就是

20、指石英諧振器，它的物理特性講述特性講述如下：如下：1) 具有正反壓電效應(yīng)具有正反壓電效應(yīng)正壓正壓電效應(yīng)是指在晶體片兩個(gè)側(cè)面上電效應(yīng)是指在晶體片兩個(gè)側(cè)面上施施加壓力加壓力時(shí)，晶體片就會(huì)時(shí)，晶體片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形產(chǎn)生機(jī)械變形，與此同，與此同時(shí)，在它的表面上還會(huì)時(shí)，在它的表面上還會(huì)產(chǎn)生異性電荷產(chǎn)生異性電荷，異性電，異性電荷量荷量Q的多少正比于機(jī)械變形的多少正比于機(jī)械變形x，即，即1QK xlK1為比例常數(shù)。當(dāng)施加張力時(shí)，表面電荷為比例常數(shù)。當(dāng)施加張力時(shí)，表面電荷極性相反。正壓電效應(yīng)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電極性相反。正壓電效應(yīng)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。能。l反壓電效應(yīng)反壓電效應(yīng)是指在晶體片兩個(gè)表面上是指在晶體片兩個(gè)

21、表面上施加施加電壓電壓E，晶體會(huì)產(chǎn)生晶體會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形機(jī)械變形，如延伸。，如延伸。當(dāng)電壓的極性相反時(shí)，晶體就會(huì)收縮。機(jī)當(dāng)電壓的極性相反時(shí)，晶體就會(huì)收縮。機(jī)械變形量械變形量x正比于電壓正比于電壓E，即，即2xK EK2是比例常數(shù)。是比例常數(shù)。反壓電效應(yīng)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能反壓電效應(yīng)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。2) 具有非常穩(wěn)定的物理特性和化學(xué)特性具有非常穩(wěn)定的物理特性和化學(xué)特性石英晶體石英晶體的物理特性和化學(xué)特性極其穩(wěn)的物理特性和化學(xué)特性極其穩(wěn)定，所以它的機(jī)械尺寸和材料性能非常穩(wěn)定定，所以它的機(jī)械尺寸和材料性能非常穩(wěn)定。也就是說(shuō)，石英諧振器的標(biāo)準(zhǔn)性非常高。也就是說(shuō)，石英諧振器的標(biāo)準(zhǔn)性非常高。機(jī)械振動(dòng)頻率的

22、穩(wěn)定性非常好，受外界因素機(jī)械振動(dòng)頻率的穩(wěn)定性非常好，受外界因素的影響非常小，因此電振動(dòng)頻率的穩(wěn)定性也的影響非常小，因此電振動(dòng)頻率的穩(wěn)定性也非常好。非常好。3) 具有各向異性具有各向異性石英晶體的性能各個(gè)方向不同。石英晶體的性能各個(gè)方向不同。Z軸方向有光的軸方向有光的偏振，偏振，X、Y軸方向具有壓電效應(yīng)，不同切割方式的軸方向具有壓電效應(yīng)，不同切割方式的石英晶體片的性能也不同。如溫度性能，石英晶體片的性能也不同。如溫度性能，AT切割方切割方式，即與式，即與Z軸夾角軸夾角3521、與、與X軸夾角軸夾角0切割出的石切割出的石英晶體片，它的相對(duì)頻率變化量英晶體片，它的相對(duì)頻率變化量 與溫度與溫度T是三是

23、三次方關(guān)系。在次方關(guān)系。在5055范圍內(nèi)，范圍內(nèi)， 。 ff0ff4) 具有多模性具有多模性石英晶體的振動(dòng)模式很多，石英晶體的振動(dòng)模式很多，有縱壓電效應(yīng)、橫有縱壓電效應(yīng)、橫壓電效應(yīng)；機(jī)械變形有伸縮、切變、彎曲等。壓電效應(yīng)；機(jī)械變形有伸縮、切變、彎曲等。每種振每種振動(dòng)模式的諧振頻率不同，不僅有動(dòng)模式的諧振頻率不同，不僅有基音基音，還有，還有泛音泛音，所，所以石英諧振器是一個(gè)頻率極其豐富的諧振系統(tǒng)。晶體以石英諧振器是一個(gè)頻率極其豐富的諧振系統(tǒng)。晶體振蕩器都是利用晶體的基音或奇次泛音振蕩器都是利用晶體的基音或奇次泛音(3、5、7次泛次泛音音)，而不用偶次泛音，因?yàn)橹挥谢艉推娲畏阂舨?，而不用偶次泛?/p>

24、，因?yàn)橹挥谢艉推娲畏阂舨拍苡行У娜〕鼍w表面上的電壓。能有效的取出晶體表面上的電壓。石英諧振器的電特性：石英諧振器的電特性：石英諧振器可以用電感、電容、電阻組成的串石英諧振器可以用電感、電容、電阻組成的串并聯(lián)諧振回路等效。石英晶體的并聯(lián)諧振回路等效。石英晶體的符號(hào)符號(hào)如圖如圖3.33(a)所示所示。圖。圖3.33(b)中，中，C0是石英諧振器兩個(gè)極板間的電容，是石英諧振器兩個(gè)極板間的電容，叫支架電容叫支架電容，通常在幾個(gè)，通常在幾個(gè)p量級(jí)。量級(jí)。 (a)(b)晶體C0Cq1rq1Lq1Cq3rq3Lq3石英晶體片等效為石英晶體片等效為L(zhǎng)q、Cq、rq串聯(lián)的諧振電路。串聯(lián)的諧振電路。Lq是石英

25、晶體片等效的電感，通常在亨利的量級(jí)。是石英晶體片等效的電感，通常在亨利的量級(jí)。Cq是等效電容，通常在是等效電容，通常在10-3pF量級(jí)。量級(jí)。rq是等效電阻，通是等效電阻，通常在百歐左右。常在百歐左右。由于石英具有多諧性，每次泛音都對(duì)應(yīng)一個(gè)串由于石英具有多諧性，每次泛音都對(duì)應(yīng)一個(gè)串聯(lián)諧振電路。聯(lián)諧振電路。基音等效為基音等效為L(zhǎng)q1、Cq1、rq1的串聯(lián)諧振支的串聯(lián)諧振支路，該支路的諧振頻率等于基音頻率。路，該支路的諧振頻率等于基音頻率。3次泛音等效為次泛音等效為L(zhǎng)q3、Cq3、rq3的串聯(lián)諧振支路，該支路的諧振頻率等的串聯(lián)諧振支路，該支路的諧振頻率等于于3次泛音頻率，如此等等。等于工作頻率的串

26、聯(lián)諧振次泛音頻率，如此等等。等于工作頻率的串聯(lián)諧振支路諧振，串聯(lián)阻抗等于支路諧振，串聯(lián)阻抗等于rq，近似于短路，其他支路，近似于短路，其他支路失諧，可近似于開路。所以對(duì)于工作頻率，石英諧振失諧，可近似于開路。所以對(duì)于工作頻率，石英諧振器都用圖器都用圖3.33(c)所示的電路等效。所示的電路等效。圖3.33 石英晶體的等效電路和電抗特性(a)晶體符號(hào)；(b)基音和泛音等效電路；(c)某一頻率等效電路；(d)電抗特性(c)(d )C0CqrqLq3Z(j)Xe0sp由于由于rq很小，當(dāng)忽略它的影響時(shí)，等效電路兩端很小，當(dāng)忽略它的影響時(shí)，等效電路兩端的的電抗：電抗：220202011()1111()

27、1sqqepqqjLCj CjXj CjLCj C式中 1sqqL C稱為晶體的串聯(lián)諧振角頻率。 001pqqqC CLCC稱為晶體的并聯(lián)諧振角頻率。 石英晶體振蕩器電路有兩種。一種是并石英晶體振蕩器電路有兩種。一種是并聯(lián)型石英晶體振蕩器，另一種是串聯(lián)型石英晶聯(lián)型石英晶體振蕩器，另一種是串聯(lián)型石英晶體振蕩器。體振蕩器。1. 并聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩器是把石英晶體當(dāng)并聯(lián)型石英晶體振蕩器是把石英晶體當(dāng)做電感元件使用。做電感元件使用。振蕩器的工作頻率振蕩器的工作頻率g與晶體與晶體的串、并聯(lián)諧振角頻率的串、并聯(lián)諧振角頻率s、p之間一定滿足之間一定滿足sgp的關(guān)系。的關(guān)

28、系。 石英晶體振蕩器電路石英晶體振蕩器電路圖3.34 并聯(lián)型石英晶體振蕩器(a)原理電路; (b)交流等效電路(a)RLC1RERB2CBRB1LCECCCC2圖3.34 并聯(lián)型石英晶體振蕩器(a)原理電路; (b)交流等效電路(b)RELqrqRLCqC0C1C2晶體Lep根據(jù)三點(diǎn)式電路根據(jù)三點(diǎn)式電路“射同基反射同基反”的構(gòu)成原則，晶體應(yīng)的構(gòu)成原則，晶體應(yīng)呈現(xiàn)感性。石英諧振器和電容呈現(xiàn)感性。石英諧振器和電容C1、C2組成選頻網(wǎng)絡(luò)組成選頻網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)晶體諧振器呈現(xiàn)的感抗，當(dāng)晶體諧振器呈現(xiàn)的感抗L等于等于C1、C2串聯(lián)的容串聯(lián)的容抗抗 ： 時(shí)，可確定振蕩器的工作頻率時(shí)，可確定振蕩器的工作頻率g，如圖

29、，如圖3.35所示。所示。C1、C2變化，工作頻率變化，工作頻率g就會(huì)發(fā)生微小就會(huì)發(fā)生微小的變化，但始終在的變化，但始終在sgp的范圍之內(nèi)。的范圍之內(nèi)。 12121C CCC圖3.35 用電抗曲線說(shuō)明穩(wěn)頻原理 Xegpg1C1 C2C1C2C1 C2C1C21s2.串聯(lián)型石英晶體振蕩器串聯(lián)型石英晶體振蕩器串聯(lián)型石英晶體振蕩器是把石英諧振器做一根短路線串聯(lián)型石英晶體振蕩器是把石英諧振器做一根短路線用。當(dāng)振蕩器的工作頻率用。當(dāng)振蕩器的工作頻率g等于晶體的串聯(lián)諧振頻率等于晶體的串聯(lián)諧振頻率s時(shí)，時(shí)，晶體諧振器的阻抗近似為零；當(dāng)頻率偏離晶體諧振器的阻抗近似為零；當(dāng)頻率偏離s時(shí)，晶體的阻抗時(shí)，晶體的阻抗驟然增加，近乎開路。所以把晶體接在振蕩器的反饋支路中驟然增加，近乎開路。所以把晶體接在振蕩器的反饋支路中，只有等于串聯(lián)諧振頻率，只有