晶体振荡器的设计
1.课程设计的目的 (3)
2.课程设计的内容 (3)
3.课程设计原理 (3)
4.课程设计的步骤或计算 (5)
5.课程设计的结果与结论 (11)
6.参考文献 (16)
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一、设计的目的
设计一个晶振频率为20MHz，输出信号幅度?5V(峰-峰值)，可调的晶体振荡器
二、设计的内容
本次课程设计要求振荡器的输出频率为20Mhz，属于高频范围。所以选择LC振荡器作为参考对象，再考虑输出频率和振幅的稳定性，最终选择了克拉泼振荡器。通过ORCAD的设计与仿真，Protel绘制PCB版图，得到了与理论值比较相近的结果，这表明电路的原理设计是比较成功的，本次课程设计也是比较成功的。
三、设计原理
1( 振荡器的概述
在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有在没有激励信号的情况下产生周期性振荡信号的电子线路，这种电子线路就是振荡器。
振荡器是一种能量转换器，它不需要外部激励就能自动地将直流电源共给的功率转换为制定频率和振幅的交流信号功率输出。振荡器一般由晶体管等有源器件和某种具有选频能力的无源网络组成。
振荡器的种类很多，根据工作原理可分为反馈型振荡器和负阻型振荡器，根据所产生的波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器;根据选频网络可分为LC振荡器)晶体振荡器)RC振荡器等。
2(振荡器的振荡条件
反馈型振荡器的原理框图如下:
2
图1.1 反馈型振荡器的原理框图
如图1，放大器的电压放大倍数为K(s)，反馈网络的电压反馈系数为F(s)，则闭环电
[1]压放大倍数Ku(s)的表达式为:
Uo(s) K(s)= ( 1—1) uUs(s)
Uo(s)由 K(s)= (1—2) Ui(s)
,Ui(s)F(s)= (1—3) Uo(s)
,U=U(s)+ (1—4) Ui(s)si(s)
K(s)K(s)得 K(s)== (1—5) u1,K(s)F(s)1,T(s)
,Ui(s)其中T(s)=K(s)F(s)= (1—6) Ui(s)
,称为反馈系统的环路增益。用s=j带入就得到稳态下的传输系数和环路增益。由式(1
,,,,—5)可知，若在某一频率=1上T(j)，Ku(j)将趋近于无穷大，这表明即使没有外
加信号，也可以维持振荡输出。因此自激振荡的条件就是环路增益为1，即,,, T(j)=K(j)F((j)=1 (1—7) 通常称为振荡器的平衡条件。
,Ui(j,),,由式(1—6)还可知|T(j)|>1，||>|Ui (j)|,形成增幅振荡。
,Ui(j,),, |T(j)|<1, ||<|Ui (j)|,形成减幅振荡。综上，正弦波振荡器的平衡条件为:
,,,T(j)=K(j)F((j)=1
,也可表示为|T(j)|=KF=1 (1—8a)
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,,,,T =K+F=2n n=0,1,2,3…… (1—8b)
式(1—8a)和(1—8b)分别称为振幅平衡条件和相位平衡条件。
起振条件
,振幅起振条件:|T(j)|=KF>1
,,,,T相位起振条件:=K+F=2n n=0,1,2,3……
稳定条件:
,T振幅稳定条件:|<0 Ui=UiA,Ui
,K相位稳定条件:|<0 Ui=UiA,Ui
四、设计的步骤或计算
方案的确定
方案一:RC桥式振荡电路:
[2] 图2.1 RC桥式振荡电路
，，,,VV由图知，在=0=1/RC时，经RC选频网络传输到运放同相端的电压f 与o同相，
,,,即有f=0和a+f=0。这样，放大电路和由Z1、Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系
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统，可以满足相位平衡条件，因而有可能振荡。
再考虑振幅振荡条件,所为建立振荡，就是要使电路自激，从而产生持续的振荡，将直流电源的能量变为交流信号输出。对于RC振荡电路来说，直流电源即使能源。那么自激
,,的因素又是什么呢,由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中也包括=0=1/RC这样一个频率成分。这种微弱的信号经过放大，通过正反馈的选频网络，使输出幅度越来越大，最后受电路中非线性元件的控制，使振荡幅度自动稳定下来，开始时，Av=1+R f/R1
，，,,AF略大于3，达到稳定平衡状态时，v =3,v=1/3(=0=1/RC)。
方案二:LC选频放大电路:
基本电路就是通常所说的三端式(又称三点式)的振荡器, 即LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路, 如图所示。 .Ic
V ..UUbc ，,,，
.XX 21I
X3
图2.2 三端式振荡器的组成
根据谐振回路的性质, 谐振时回路应呈纯电阻性, 因而有
X，X，X,0123
一般情况下, 回路Q值很高, 因此回路电流远大于晶体管的基极电流?b 、集电极电
流? c以及发射极电流?e, 故由图5 ? 5有
,,
U,jXI2 ,,
U,,jXIc 1
因此X1、 X2应为同性质的电抗元件。
LC振荡器按其反馈网络的不同，可分为互感耦合振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器三种类型。
[3](1)互感耦合振荡器
互感耦合振荡器是依靠线圈之间的互感耦合实现正反馈的，耦合线圈同名端的正确位
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置的放置，选择合适的耦合量M，使之满足振幅起振条件很重要。
互感耦合振荡器有三种形式:调基电路、调集电路和调发电路，这是根据振荡回路是在集电极电路、基极电路和发射极电路来区分的。
V CCM L2L R b1
L1 C R e R b2C bC e
图2.3 调基电路振荡器
调基电路振荡频率在较宽的范围改变时，振幅比较平衡。
由于基极和发射极之间的输入阻抗比较低，为了避免过多地影响回路的Q值，故在调基和调发这两个电路中，晶体管与振荡回路作部分耦合。
M VCC
C Rb1
Cbv 1
R b2C R ee
图2.4 调集电路振荡器
调集电路在高频输出方面比其它两种电路稳定，而且幅度较大，谐波成分较小。
V CC L2R b1 M
C eL C 1R Cb2bR o
图2.5 调发电路振荡器
由于基极和发射极之间的输入阻抗比较低，为了避免过多地影响回路的Q值，故在调基和调发这两个电路中，晶体管与振荡回路作部分耦合。
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互感耦合振荡器在调整反馈(改变M)时，基本上不影响振荡频率。但由于分布电容的
存在，在频率较高时，难于做出稳定性高的变压器。因此，它们的工作频率不宜过高，一
般应用于中、短波波段。
(2)电感反馈三端式LC振荡(哈特莱电路)
，VCC
Rb1
v L 11L C ReL 2 CbR b2
C e
图2.6 电感反馈式振荡电路哈特莱电路的优点:
1L1、L2之间有互感，反馈较强，容易起振。
2振荡频率调节方便，只要调整电容C的大小即可。
3而且C的改变基本上不影响电路的反馈系数。电路的缺点:
1振荡波形不好，因为反馈电压是在电感上获得，而电感对高次谐波呈高阻抗，因此
对高次谐波的反馈较强，使波形失真大;
2电感反馈三端电路的振荡频率不能做得太高，这是因为频率太高，L太小且分布参
数的影响太大。
(3)电容反馈三端振荡器(考毕兹电路)
，VCC R sC c
C v 11
L C b C R 2eC e
图2.7 电容反馈三端振荡器
考毕兹电路的优点:
1电容反馈三端电路的优点是振荡波形好。
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2电路的频率稳定度较高，适当加大回路的电容量，就可以减小不稳定因素对振荡频
率的影响。
3电容三端电路的工作频率可以做得较高，可直接利用振荡管的输出、输入电容作为回路的振荡电容。它的工作频率可做到几十MHz到几百MHz的甚高频波段范围。
电路的缺点:
调C1或C2来改变振荡频率时，反馈系数也将改变。但只要在L两端并上一个可变电容器，并令C1与C2为固定电容，则在调整频率时，基本上不会影响反馈系数。
最终方案:
由上我们可以看出RC和LC振荡电路的原理是基本相同的，不同的一点是RC
振荡电路常用来产生1---1MHZ的范围内的低频信号，而LC振荡电路常用来产生1M以上的高频信号，本次课程设计的技术指标是7MHZ的振荡器，属于高频范围，所以应选择LC振荡器。
再比较三种LC振荡器的优缺点，我们可以发现电容反馈三端振荡器可以产生波失真小，输出频率高并且稳定的波形。所以电容反馈三端振荡器为最终的确定的电路。并且选取电容三点式的改进型电路，即克拉泼振荡器。其电路图
如下:
图2.8 克拉泼振荡器
电路参数的确定
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1晶体管的选择:
从频率的角度出发，应选择f较高的晶体管，这样的晶体管内部相移较小。通常选择T
f>(3,10)f。同时希望电流放大系数大些，这样即容易振荡，也便于减小晶体管喝回,T1max
路之间的耦合。虽然不要求振荡器中晶体管输出多大的功率，但考虑到稳频等因素，晶体管的管功率应该留有足够的余量。
2直流馈电线路的选择
为保证振荡器起振的振幅条件，起始工作点应设置在线性放大区;从稳频出发，稳定状态应该在截止区而不应该在饱和区，否则回路的有载品质因数Q将会下降。所以，通L
常应将晶体管的静态偏置点设置在小电流区，电路采用自偏压。对于小功率晶体管，集电极静态电流约为1,4mA。
3振荡回路元件的选择
从稳频出发，振荡回路中电容C应该尽可能大，但C过大不利于波段工作;电感L也应尽可能大，但L过大后，体积大，分布电容大，L过小回路的品质因数过小。因此应合理的选择C，L。在短波范围，C一般取几十至几百皮发，L一般去0.1至几十微亨。
4反馈回路元件的选择
为了保证振荡器有一定的稳定振幅以及容易起振，在静态工作点应该选择
YR=3,5 ,FfL
当静态工作点确定后，Y的值就一定，对于小功率晶体管课近似认为 f
IcQY=g= fm26mV
反馈系数的大小应在下列范围内选择
F=0.1,0.5
根据上述内容，再结合工程上一些元器件的标称值，先确定R1 、R2、RcRe的值分、
,,,,别为:24K、56K、3K、1K。
11根据克拉泼振荡器振荡频率公式:?= = ,,10LCLC3
要使振荡器的速出频率f=10MHZ
取L=10,H C3=100pF
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五、设计的结果与结论
[4] 1(电路图的设计
(1)利用ORCAD软件设计出电路图，并对所设计电路工作原理进行分析。调用orcad/capture cis所绘制的电路图如下:
图4.1 克拉泼振荡器电路图
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2(电路的仿真
在4.1所绘制的电路图的基础上，进行电路的后处理以后，调用ORCAD/Pspice 软件进行电路的模拟。
根据电容三点式电路的组成特点我们可以知道输出信号应当是从集电极输出。经过如下的设置:
图4.2 仿真前的设置
由上图的设置我们可以看出，以下进行的是时域的分析输出波形为集电极电压随时间的变化信号。
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图4.3 克拉泼振荡器的时域输出波形图
从上图我们可以看到在时间轴上输出波形开始时几乎为零，慢慢的变大，最后趋于稳定，这就是振荡器从起振到最后稳定的一个过程。
除了时域我们更关心的是振荡器的输出频率问题，下面经过傅里叶变换，我们可以看
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到频域波形.
4.3PCB版图的绘制
图4.4 克拉泼振荡器的频域输出波形
从上图我们可以看处输出的信号中，信号主要集中在10Mhz之间，谐波成分几乎为零，这
1和通过公式计算出的理论值是很接近的，所以仿真是比较成功的。 ,1= LC3
[6] 3.PCB版图的绘制
利用protel软件，先画出电路原理图，经过电器规则检查无误后，生成PCB
版图，
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然后经过自动布线，生成如下的PCB:
图4.5 克拉泼振荡器的PCB版图
4.收获、体会和建议
为期两周的课程设计结束了，通过这次设计让我更好的掌握了常用元件的识别和测试;熟悉了元件的结构及掌握了各元件的工作原理和其具体的使用方法。更加深刻地理解课本
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知识。在此次做课程设计的过程中，我深深地感受到了自己所学到知识的有限和自身的不足，以及理论和实践的巨大差距。
另外通过课设我更进一步地熟悉了晶体管的应用，巩固了模数电和电路方面的知识，起到了温故知新的作用，此外我还学会了两种电路设计与仿真软件ORCAD和Protel的使用，这真是一大收获。
最重要的是:在这次课程设计中，我对两种电路设计软件ORCAD和Protel的使用经历了从陌生到熟悉的过程，在这个过程中，通过自己的摸索和与同学们的交流，我攻克了许多难题一步一步地学会了两种软件的使用，这让我深刻体会了独立思考和与人合作的重要性，在以后的学习工作中必须要加强这两种能力。
六、参考文献
[1]曾兴雯等，高频电路原理与分析.西安电子科技大学出版社,2004.01 [2]康华光,电子技术基础模拟部分.高等教育出版社,2006.01 [3]张肃文,高频电子线路[M].高等教育出版社，2007.11
[4]贾新章等,电子电路CAD技术----基于OrCAD9.2.西安电子科技大学出版社，2002 [5]贾新章等,OrCAD/Capture CIS 9实用教程.西安电子科技大学出版社，2000 [6]吉雷,Protel 99从入门到精通.西安电子科技大学出版社,2000.10
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多谐振荡器双闪灯电路设计与制作 南昌理工学院张呈张海峰 我们主张，电子初学者要采用万能板焊接电子制作作品，因为这种电子制作方法，不仅能培养电子爱好者的焊接技术，还能提高他们识别电路图和分析原理图的能力，为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。 上一篇文章《电路模型设计与制作》我们重点介绍了电路模型的概念以及电流、电压、电阻、发光二极管、轻触开关等基本知识，并完成了电路模型的设计与制作，通过成功调试与测试产品参数，进一步掌握了电子基础知识。 本文将通过设计与制作多谐振荡器双闪灯，掌握识别与检测电阻、电容、二极管、三极管。掌握识别简单的电路原理图，能够将原理图上的符号与实际元件一一对应，能准确判断上述元件的属性、极性。
一、多谐振荡器双闪灯电路功能介绍 图1 多谐振荡器双闪灯成品图
多谐振荡器双闪灯电路，来源于汽车的双闪灯电路，是经典的互推互挽电路，通电后LED1和LED2交替闪烁，也就是两个发光二极管轮流导通。 完成本作品的目的是为了掌握识别与检测电阻、电容、二极管、三极管。掌握识别简单的电路原理图，能够将原理图上的符号与实际元件一一对应，能准确判断上述元件的属性、极性。。 该电路是一个典型的自激多谐振荡电路，电路设计简单、易懂、趣味性强、理论知识丰富，特别适合初学者制作。 二、原理图 图2 多谐振荡器双闪灯原理图 三、工作原理 本电路由电阻、电容、发光二极管、三极管构成典型的自激多谐振荡电路。在上篇文章中介绍了电阻、和发光二极管，本文只介绍电容和三极管。 1、电容器的识别
电容器,简称电容，用字母C表示，国际单位是法拉，简称法，用F表示，在实际应用中，电容器的电容量往往比1法拉小得多，常用较小的单位，如微法(μF)、皮法(pF)等，它们的关系是： 1法拉(F)=1000000微法(μF)，1微法(μF)=1000000皮法(pF)。 本的套件中使用了2个10μF的电解电容，引脚长的为正，短的为负；旁边有一条白色的为负，另一引脚为正。电容上标有耐压值上25V，容量是10μF。 2、三极管的识别 三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管，晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅值较大的电信号, 也用作无触点开关，俗称开关管。套件中使用的是NPN型的三极管9013，当把有字的面向自己，引脚朝下，总左往右排列是发射极E，基极B，集电极C。如图3所示。 图3 三极管的引脚图 晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。 晶体三极管的三种工作状态： （1）截止状态 当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。
微波与天线实验报告 实验名称：压控振荡器 实验指导：黎鹏老师 一、实验目的： 1.了解变容二极管的基本原理与压控振荡器的设计方法。 2.利用实验模组的实际测量使学生了解压控振荡器的特性。 3.学会使用微波软件对压控振荡器进行设计和仿真，并分析结果。 二、预习内容： 1．熟悉VCO的原理的理论知识。 2．熟悉VCO的设计的有关的理论知识。
三、实验设备： 项次设备名称数量备注 1 MOTECH RF2000 测量仪1套亦可用网络分析仪 2 压控振荡器模组1组RF2KM9-1A 3 50Ω BNC及1MΩ BNC 连接线4条CA-1、CA-2 、CA-3、CA-4 4 直流电源连接线1条DC-1 5 MICROWAVE软件1套微波软件 四、实验步骤 1、硬件测量： 1．对MOD-9,压控振荡器的频率测量以了解压控振荡电路的特性。 2．准备电脑、测量软件、RF-2000,相关模组，若干小器件等。 3．测量步骤: MOD-9之P1端子的频率测量： ⑴设定 RF-2000测量模式：COUNTER MODE. ⑵用DC-1连接线将RF-2000后面12VDC 输出端子与待测模组之12VDC 输入端子连接起来。 ⑶针对模组P1端子做频率测量。 ⑷调整模组之旋钮，并记录所量测频率值： 最大_623_______ MHZ。 最小___876_____ MHZ。 4．实验记录：填写各项数据即可。 5．硬件测量的结果建议如下为合格： RF2KM9-1A MOD-9 fo 600-900MHZ Pout≥5dBm 6．待测模组方框图: 2、软件仿真： 1、进入微波软件。 2、在原理图上设计好相应的电路，设置好端口，完成频率设置、尺寸规范、 器件的加载、仿真图型等等的设置。
晶振基础知识（第一版） 摘要：本文简单介绍了晶体谐振器和晶体振荡器的结构，工作原理，振荡器电路的分类，晶体振荡器的分类，晶振类器件的主要参数指标和石英晶体基本生产工艺流程。 一、振荡电路的定义，构成和工作原理 (2) 二. 晶体振荡器分类： (16) 三、石英晶体谐振器主要参数指标 (19) 四、石英晶体振荡器主要参数指标 (20) 五．石英晶体基本生产工艺流程 (26)
一、振荡电路的定义，构成和工作原理 1. 振荡器：不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路，通常也被成为。 2. 振荡器构成：谐振器（选频或滤波）+驱动（谐振）电路构成振荡器电路。 3. 谐振器的种类有：RC 谐振器，LC 并联谐振器，陶瓷谐振器，石英（晶体）谐振器，原子谐振器，MEMS （硅）振荡器。本文只讨论石英晶体谐振器。 石英谐振器的结构 石英谐振器，它由石英晶片、电极、支架和外壳等部分组成。它的性能与晶片的切割方式、尺寸、电极的设置装架形式，以及加工工艺等有关。其中，晶片的切割问题是设计时首先要考虑的关键问题。由于石英晶体不是在任何方向都具有单一的振动模式（即单频性）和零温度系数，因此只有沿某些方向切下来的晶片才能满足设计要求。 Mounting clips Top view of cover Resonator
普通晶振内部结构 石英晶体振荡器主要由基座、晶片、IC 及外围电路、陶瓷基板（DIP OSC ）、上盖组成。 普通晶体振荡器原理图 胶点 基座 晶片 Bonding 线 IC
4. 振荡电路的振荡条件： （1）振幅平衡条件是反馈电压幅值等于输入电压幅值。根据振幅平衡条件，可以确定振荡幅度的大小并研究振幅的稳定。 （2）相位平衡条件是反馈电压与输入电压同相，即正反馈。根据相位平衡条件可以确定振荡器的工作频率和频率的稳定。 （3）振荡幅度的稳定是由器件非线性保证的，所以振荡器是非线性电路。 （4）振荡频率的稳定是由相频特性斜率为负的网络来保证的。 （5）振荡器的组成必须包含有放大器和反馈网络，它们必须能够完成选频、稳频、稳幅的功能。（6）利用自偏置保证振荡器能自行起振，并使放大器由甲类工作状态转换成丙类工作状态。
1、晶振的作用 晶振是晶体振荡器的简称，分为有源晶振和无源晶振两种，有源晶振无需外接匹配电容，只要加电即可输出一定频率的周期波形，所以有源晶振一般是四个引脚；无源晶振严格来说不能叫晶振，只能算是晶体，因为它需要外接匹配电容才可起振，由于其起振不需要电源供电，因此称为无源晶振。晶振的作用就是为电路系统提供时钟或者时序。 2、晶振的分类 根据晶振的功能和实现技术的不同，可以将晶振分为以下四类： (1) 恒温晶体振荡器(以下简称OCXO)：这类晶振对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术，将晶体置于恒温槽内，通过设置恒温工作点，使槽体保持恒温状态，在一定范围内不受外界温度影响，达到稳定输出频率的效果。这类晶振主要用于各种类型的通信设备，包括交换机、SDH传输设备、移动通信直放机、G PS接收机、电台、数字电视及军工设备等领域。根据用户需要，该类型晶振可以带压控引脚。OCXO的工作原理如下图所示： 图1恒温晶体振荡器原理框图 OCXO的主要优点是，由于采用了恒温槽技术，频率温度特性在所有类型晶振中是最好的，由于电路设计精密，其短稳和相位噪声都较好。主要缺点是功耗大、体积大，需要5分钟左右的加热时间才能正常工作等。 (2) 温度补偿晶体振荡器(以下简称TCXO)：其对温度稳定性的解决方案采用了一些温度补偿手段，主要原理是通过感应环境温度，将温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率，达到稳定输出频率的效果。传统的TCXO是采用模拟器件进行补偿，随着补偿技术的发展，很多数字化补偿TCXO开始出现，这种数字化补偿的TCXO又叫DTCXO，用单片机进行补偿时我们称之为MCXO，由于采用了数字化技术，这一类型的晶振在温度特性上达到了很高的精度，并且能够适应更宽的工作温度范围，主要应用于军工领域和使用环境恶劣的场合。 (3) 普通晶体振荡器(SPXO)：这是一种简单的晶体振荡器，通常称为钟振，其工作原理为图1中去除“压控”、“温度补偿”和“AGC”部分，完全是由晶体的自由振荡完成。这类晶振主要应用于稳定度要求不高的场合。
1石英晶体及其特性 (1) 1.1 石英晶体简介............................................... . ... 1.2石英晶体的阻抗频率特性...................................... 1 ... 2晶体管的部工作原理 (3) 3.晶体振荡器电路的类型及其工作原理 (4) 3.1串联型谐振晶体振荡器........................................ 4…??… 3.2并联谐振型晶体振荡器........................................ 6…??… 3.3泛音晶体振荡器................................................ 8 .. 4 确定工作点和回路参数（以皮尔斯电路为例） (10) 4.1主要技术指标 (10) 4.2确定工作点 (10) 4.3交流参数的确定 (11) 5提高振荡器的频率稳定度........................................... 1 2 6.总结 (13) 参考文献：........................................................ 1.4
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1石英晶体及其特性 1.1石英晶体简介 石英是矿物质硅石的一种，化学成分是Sio2,形状是呈角锥形的六棱结晶体，具有各向异性的物理特性。按其自然形状有三个对称轴，电轴X,机械轴丫光轴Z。石英谐振器中的各种晶片，就是按与各轴不同角度，切割成正方形、长方形、圆形、或棒型的薄片，如图1的AT、BT、CT、DT 等切型。不同切型的晶片振动型式不，性能不同 1.2石英晶体的阻抗频率特性 石英谐振器的电路符号和等效电路如图121。C0称为静态电容，即晶体不振动时两极板间的等效电容，与晶片尺寸有关，一般约为几到几十pF。晶体作机械振动时的惯性以Lq、弹性用Cq振动时因磨擦造成的损耗用Rq来等效，它们的数值与晶片切割方位、形状和大小有关, 一般Lq为10 3102H，Cq为10 410 1pF，Rq 在几一几百欧之间。它
B-Z 振荡反应 实验日期：2016/11/24 完成报告日期：2016/11/25 1 引言 1.1 实验目的 1. 了解Belousov-Zhabotinski 反应（简称B-Z 反应）的机理。 2. 通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。 1.2 实验原理 对于以B-Z 反应为代表的化学振荡现象，目前被普遍认同的是Field ，kooros 和Noyes 在1972年提出的FKN 机理，，他们提出了该反应由萨那个主过程组成： 过程A ① ② 式中 为中间体，过程特点是大量消耗。反应中产生的能进一步反应，使 有机物MA 如丙二酸按下式被溴化为BrMA, (A1) (A2) 过程B ③ ④ 这是一个自催化过程，在消耗到一定程度后， 才转化到按以上③、④两式 进行反应，并使反应不断加速，与此同时，催化剂氧化为。在过程B 的③和④中，③的正反应是速率控制步骤。此外， 的累积还受到下面歧化反应的制约。 ⑤ 过程C MA 和使离子还原为，并产生（由）和其他产物。 这一过程目前了解得还不够，反应可大致表达为： ⑥2++f +2+其他产物 式中f 为系数，它是每两个离子反应所产生的数，随着与MA 参加反应 的不同比例而异。过程C 对化学振荡非常重要。如果只有A 和B ，那就是一般的自催化反应或时钟反应，进行一次就完成。正是由于过程C ，以有机物MA 的消耗为代价，重新得到和，反应得以重新启动，形成周期性的振荡。 322BrO Br H HBrO HOBr --+++→+22HBrO Br H HOBr -+++→2 HBrO Br - HOBr 22HOBr Br H Br H O -+++→+2Br MA BrMA Br H -+ +→++32222BrO HBrO H BrO H O -++++342222222BrO Ce H HBrO Ce ++ ++→+Br - 2 HBrO 3Ce + 4Ce + 2 HBrO 232HBrO BrO HOBr H -+ →++BrMA 4Ce + 3Ce + Br - BrMA 4Ce + MA BrMA →Br - 3Ce + 4Ce + Br - BrMA Br - 3Ce +
百科名片 晶振有着不同使用要求及特点，通分为以下几类：普通晶振、温补晶振、压控晶振、温控晶振等。在测试和使用时所供直流电源应没有足以影响其准确度的纹波含量，交流电压应无瞬变过程。测试仪器应有足够的精度，连线合理布置，将测试及外围电路对晶振指标的影响降至最低。以下内容将逐项为您解答有关晶振的相关知识。 目录 基本概述 主要参数 基本分类 工作原理 功能作用 发展趋势 1种类详介石英晶体振荡器 1温度补偿晶体振荡器 1电压控制晶体振荡器 1恒温控制晶体振荡器 1选用指南频率稳定性的考虑 1输出 1封装 1工作环境 1检测 1总结 展开 编辑本段基本概述 晶振全称为晶体振荡器，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率 晶振 经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。以声卡为例，要实现对模拟信号44.1kHz或48kHz的采样，频率发生器就必须提供一个44.1kHz或48kHz的时钟频率。如果需要对这两种音频同时支持的话，声卡就需要有两颗晶振。
但是娱乐级声卡为了降低成本，通常都采用SRC将输出的采样频率固定在48kHz，但是SRC会对音质带来损害，而且现在的娱乐级声卡都没有很好地解决这个问题。晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给它通电，它就会产生机械振荡，反之，如果给它机械力，它又会产生电，这种特性叫机电效应。他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。根据石英晶体的机电效应，我们可以把它等效为一个电磁振荡回路，即谐振回路。他们的机电效应是机-电-机-电..的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非常小，即Q值非常高，做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。 编辑本段主要参数 参数基本描述 频率准确度在标称电源电压、标称负载阻抗、基准温度（252℃）以及其他条件保持不变，晶体振荡器的频率相对与其规定标称值的最大允许偏 差，即（fmax-fmin）/f0； 温度稳定度其他条件保持不变，在规定温度范围内晶体振荡器输出频率的最大变化量相对于温度范围内输出频率极值之和的允许频偏值，即 （fmax-fmin）/（fmax+fmin）； 频率调节范围通过调节晶振的某可变元件改变输出频率的范围。 调频（压控）特性包括调频频偏、调频灵敏度、调频线性度。①调频频偏：压控晶体振荡器控制电压由标称的最大值变化到最小值时输出频率差。②调频灵敏度：压控晶体振荡器变化单位外加控制电压所引起的输出频率的变化量。③调频线性度：是一种与理想直线（最小二乘法）相比较的调制系统传输特性的量度。 负载特性其他条件保持不变，负载在规定变化范围内晶体振荡器输出频率相对于标称负载下的输出频率的最大允许频偏。 电压特性其他条件保持不变，电源电压在规定变化范围内晶体振荡器输出频率相对于标称电源电压下的输出频率的最大允许频偏。 杂波输出信号中与主频无谐波（副谐波除外）关系的离散频谱分量与主频的功率比，用dBc表示。 谐波谐波分量功率Pi与载波功率P0之比，用dBc表示。 频率老化在规定的环境条件下，由于元件（主要是石英谐振器）老化而引起的输出频率随时间的系统漂移过程。通常用某一时间间隔内的频差
教你选择合适的晶体振荡器 给大家介绍一些足以表现出一个晶体振荡器性能高低的技术指标，了解这些指标的含义，将有助于通讯设计工程师顺利完成设计项目，同时提高电路的质量。 总频差：在规定的时间内，由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大频差。 说明：总频差包括频率温度稳定度、频率温度准确度、频率老化率、频率电源电压稳定度和频率负载稳定度共同造成的最大频差。一般只在对短期频率稳定度关心，而对其他频率稳定度指标不严格要求的场合采用。例如：精密制导雷达。 频率温度稳定度：在标称电源和负载下，工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏。 fT=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin) fTref ＝±MAX[｜(fmax-fref)/fref｜，｜(fmin-fref)/fref｜] fT：频率温度稳定度(不带隐含基准温度) fTref：频率温度稳定度(带隐含基准温度) fmax ：规定温度范围内测得的最高频率 fmin：规定温度范围内测得的最低频率 fref：规定基准温度测得的频率 说明：采用fTref指标的晶体振荡器其生产难度要高于采用fT指标的晶体振荡器,故fTref指标的晶体振荡器售价较高。 频率稳定预热时间：以晶体振荡器稳定输出频率为基准，从加电到输出频率小于规定频率允差所需要的时间。 说明：在多数应用中，晶体振荡器是长期加电的，然而在某些应用中晶体振荡器需要频繁的开机和关机，这时频率稳定预热时间指标需要被考虑到（尤其是对于在苛刻环境中使用的军用通讯电台，当要求频率温度稳定度≤±0.3ppm(-45℃～85℃)，采用OCXO作为本振，频率稳定预热时间将不少于5分钟，而采用DTCXO只需要十几秒钟)。 频率老化率：在恒定的环境条件下测量振荡器频率时，振荡器频率和时间之间的关系。这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的缓慢变化造成的，可用规定时限后的最大变化率（如±10ppb/天，加电72小时后），或规定的时限内最大的总频率变化（如：±1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））来表示。 说明：TCXO的频率老化率为：±0.2ppm～±2ppm（第一年）和±1ppm～±5ppm（十年）（除特殊情况，TCXO很少采用每天频率老化率的指标，因为即使在实验室的条件下，温度变化引起的频率变化也将大大超过温度补偿晶体振荡器每天的频率老化，因此这个指标失去了实际的意义）。OCXO的频率老化率为：±0.5ppb～±10ppb/天（加电72小时后），±30ppb～±2ppm（第一年），±0.3ppm～±3ppm（十年）。 频率压控范围：将频率控制电压从基准电压调到规定的终点电压，晶体振荡器频率的最小峰值改变量。 说明：基准电压为＋2.5V，规定终点电压为＋0.5V和＋4.5V，压控晶体振荡器在＋0.5V 频率控制电压时频率改变量为-110ppm，在＋4.5V频率控制电压时频率改变量为＋130ppm，则VCXO电压控制频率压控范围表示为：≥±100ppm(2.5V±2V)。
多谐振荡器双闪灯电路设计与制作 一、电路设计功能介绍 这是电子技术入门者要做的第一个电子产品，做这个产品的主要目的是为了学会识别与检测电阻、电容、二极管、三极管。学会识别简单的电路原理图，能够将原理图上的符号与实际元件一一对应，能准确判断上述元件的属性、极性。 分立元件双闪灯电路，来源于汽车的双闪灯电路，是经典的互推互挽电路，通电后LED1和LED2交替闪烁也就是两个发光二极管轮流导通。 二、多谐振荡器双闪灯电路原理图
三、多谐振荡器双闪灯电路工作原理 该电路是一个典型的自激多谐振荡电路，套件电路简单、易懂、趣味性强、理论学习知识丰富，特别适合初学者制作。 工作原理：当接通电源后，两只三极管就要争先导通，但由于元器件的差异性，只有某一只管子最先导通。然后电路中两只三极管便轮流导通和截止，两只发光二极管就不停地循环发光。改变阻值或电容的容量可以改LED闪烁的速度。 电路通电时，假设V1优先导通，则C1通过R1开始充电，由于充电时电容相当于短路，所以V2基极近似接地，故V2截止。此时LED1点亮，LED2熄灭。当C1充电毕，V2基极为高点平，故导通，LED被点亮，同时C1上电荷被泄放，V1截止，LED1熄灭。C2通过R2充电，充电毕V1又导通，电路如此循环，两个LED交替闪烁。四、多谐振荡器双闪灯电路元件清单及实物图
双闪灯元件清单实物图 五、调试技巧及成品图 双闪灯电路安装成功后，接上5V直流电压，或者用三节5号电池供电。如下图所示：
正常情况下，可以观察到二只LED发光二极管轮流闪烁，如果没有出现我们需要的功能，应该从以下几个方面调试、检修。 1、检测焊接线路是否正常连通，可用万用表检测每条线路是否导通。因为初次焊接的时候，经常出现虚焊、假焊、漏焊等焊接故障。 2、检测每个元件是否安装正确，特别是发光二极管的正负极性是否正确。 3、用万用表测试电源电压是否正常。 4、发光二极管的限流电阻是否用错，初学者容易把220欧姆的电阻与100K欧的电阻搞混了。 5、测试下电容C1、C2的正极的电压是否改变，如果没有改变要检测三极管是否焊接正确。 经过上面几个步骤的检测，相信一定能排除故障，实现我们需要的目的。 主要焊接毛病有： 1、堆积 2、虚焊 3、尖角
晶振的分类 根据晶振的功能和实现技术的不同，可以将晶振分为以下四类： 1)恒温晶体振荡器(以下简称OCXO) 这类型晶振对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术，将晶体置于恒温槽内，通过设置恒温工作点，使槽体保持恒温状态，在一定范围内不受外界温度影响，达到稳定输出频率的效果。这类晶振主要用于各种类型的通信设备，包括交换机、SDH传输设备、移动通信直放机、GPS接收机、电台、数字电视及军工设备等领域。根据用户需要，该类型晶振可以带压控引脚。OCXO的工作原理如下图3所示： OCXO的主要优点是，由于采用了恒温槽技术，频率温度特性在所有类型晶振中是最好的，由于电路设计精密，其短稳和相位噪声都较好。主要缺点是功耗大、体积大，需要5分钟左右的加热时间才能正常工作等。 2)温度补偿晶体振荡器(以下简称TCXO)。 其对温度稳定性的解决方案采用了一些温度补偿手段，主要原理是通过感应环境温度，将温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率，达到稳定输出频率的效果。传统的TCXO是采用模拟器件进行补偿，随着补偿技术的发展，很多数字化补偿大TCXO开始出现，这种数字化补偿的TCXO又叫DTCXO，用单片机进行补偿时我们称之为MCXO，由于采用了数字化技术，这一类型的晶振再温度特性上达到了很高的精度，并且能够适应更宽的工作温度范围，主要应用于军工领域和使用环境恶劣的场合。在广大研发人员的共同努力下，我公司自主开发出了高精度的MCXO，其设计原理和在世界范围都是领先的，配以高度自动化的生产测试系统，其月产可以达到5000只，其设计原理如图4。 3)普通晶体振荡器(SPXO)。 这是一种简单的晶体振荡器，通常称为钟振，其工作原理为图3中去除“压控”、“温度补偿”和“AGC”部分,完全是由晶体的自由振荡完成。这类晶振主要应用于稳定度要求不高的场合。 4)压控晶体振荡器(VCXO)。 这是根据晶振是否带压控功能来分类，带压控输入引脚的一类晶振叫VCXO，以上三种类型的晶振都可以带压控端口。
石英晶体、晶振介绍 文摘2010-10-25 23:36:39 阅读50 评论0 字号：大中小订阅 石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器、手机等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。可以说只要需要稳定时钟的地方，就必需要有晶体振荡器。一：认识晶体、晶振 常见晶体振荡器有两类，一类是无源晶体，也叫无源晶振，另一类是有源晶振，也叫钟振。 无源晶体外形如下图： （HC-49S 插脚） （HC-49S/SMD 贴片） 无源晶体以以上两种封装的晶体最为常用，广泛应用于普通设备上，尤其是嵌入式设备，若对体积大小有要求，可以选择更小的贴片封装，如下图： （XG5032 贴片）（XS3225 贴片1，3脚有效，2，4脚为空脚） 当前消费类电子如手机，MP4，笔记本等，XS3225封装最为常用。具体关于晶体的封装及参数信息，请参考国内最大的高端晶体晶振厂家：浙江省东晶电子股份有限公司网站提供的信息：https://www.doczj.com/doc/9e1183643.html,/product.aspx/23 无源晶体说穿了就是封装了一下晶体，在晶体两面镀上电极引出两根线即可，那么有源晶振就是在无源晶体的基础上加了一个晶体振
荡电路，，比如采用一个74HC04或者54HC04之类的非门与晶体勾通三点式电容振荡电路，所以它具有电源，地，时钟输出三个脚，有些还会增加一个脚，就是晶振工作控制脚，当不需要工作的时候，可以关掉晶振降低功耗。如下图： （OS3225 与XS3225外形一样，只是脚位定义不同1：EN控制脚，2：GND地，3：OUT信号输出，4：VCC电源，一般为3.3V 或者5V）。 晶振内部振荡电路等效图如下： 非门5404的输出脚2就是信号输出脚。 二：晶体振荡电路原理分析（本篇由东晶电子网上独家代理创易电子提供技术文档https://www.doczj.com/doc/9e1183643.html,） 我们以最常见得MCU振荡电路为例,参考电路如下：
多谐振荡器设计报告 一、实验要求 产生矩形波的频率可以通过电压控制，实现压控振荡。并且在电压调整的过程中波形不会出现振荡、过冲、毛刺等不稳定现象，能够稳定地产生方波。设计报告中应该包括电路截图、仿真截图、仿真分析等实验数据。 二、多谐振荡器相关简介 随着电子产业的发展以及要求,各种稳定的波形产生器成为不可缺少的一部分,而方波是其中比较有代表性的一个波形。方波在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用，如电路中的定时器、分频器、脉冲信号发生器等都需要方波产生电路。而多谐振荡器则是一种在接通电源后，就能产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，常作为脉冲信号源。由于多谐振荡器在工作过程中没有稳定状态，故又称为无稳态电路。尽管多谐振荡器有多种电路形式，但它们都具有以下结构特点：电路由开关器件和反馈延时环节组成。开关器件可以是逻辑门、电压比较器、定时器等，其作用是产生脉冲信号的高、低电平。反馈延时环节一般为RC电路，RC电路将输出电压延时后，恰当地反馈到开关器件输入端，以改变其输出状态。 三、实验方案确定 本次实验是通过施密特触发器与晶体管来构成多谐振荡器电路的开关器件，RC电路来构成反馈延时环节,再加入电压控制部分实现振荡频率的控制。
四、实验内容 1、施密特触发器的制作 a、原理图简要分析。电路主要部分为Q2管与Q3管两个导向器相连，再在输入与输出两个端口加上Q1管与Q4管构成的射极跟随器进行隔离，从而得到更好的频率特性，使输出的波形不会出现毛刺、过冲、振荡等不稳定现象，并且在压控电路中不会对其它部分有较大影响。其电路图如下： b、施密特电路调试。为了使电路能够很好地工作，分析原理图可知，电路的上下门限电压由电阻RC1、RC2、RE决定，而射极跟随器的射极电阻RE1与RE2主要影响电路的输入与输出阻抗，同时对电路的频率特性也有一定的影响。因此，在电路仿真调试的过程可以有目的性的进行元器件参数设置。电路调试的截图如下：
lc压控振荡器实验报告 篇一：实验2 振荡器实验 实验二振荡器 （A）三点式正弦波振荡器 一、实验目的 1. 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。 2. 通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。 3. 研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。 二、实验内容 1. 熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2. 进行LC振荡器波段工作研究。 3. 研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。 4. 测试LC振荡器的频率稳定度。 三、基本原理 图6-1 正弦波振荡器（4.5MHz） 【电路连接】将开关S2的1拨上2拨下， S1全部断开，由晶体管Q3和C13、C20、C10、CCI、L2构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI可用来改变振 荡频率。振荡频率可调范围为：
?3.9799?M??f0??? ? ?4.7079?M? CCI?25p CCI? 5p 调节电容CCI，使振荡器的频率约为4.5MHz 。振荡电路反馈系数: F= C1356 ??0.12 C20470 振荡器输出通过耦合电容C3（10P）加到由Q2组成的射极跟随器的输入端，因C3容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。射随器输出信号Q1调谐放大，再经变压器耦合从J1输出。 四、实验步骤 根据图6-1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。 1. 调整静态工作点，观察振荡情况。 1）将开关S2全拨下，S1全拨下，使振荡电路停振 调节上偏置电位器RA1，用数字万用表测量R10两端的静态直流电压UEQ(即测量振荡管的发射极对地电压UEQ)，使其为5.0V(或稍小，以振荡信号不失真为准)，这时表明振荡管的静态工作点电流IEQ=5.0mA（即调节W1使
广州大学学生实验报告 院（系）名称 物理与信息工程系 班别 姓名 专业名称 学号 实验课程名称 模拟电路实验 实验项目名称 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器 实验时间 实验地点 实验成绩 指导老师签名 【实验目的】 1.进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件。 2.学会测量、调试振荡器。 【实验原理】 从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器， 一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器 电路型式如图6－1所示。 振荡频率 RC 21 f O π= 起振条件 |A &|＞3 电路特点：可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。 图6－1 RC 串并联网络振荡器原理图 注：本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC 正弦波振荡器。 【实验仪器与材料】 模拟电路实验箱 双踪示波器 函数信号发生器 交流毫伏表 万用电表 连接线若干
【实验内容及步骤】 1.RC 串并联选频网络振荡器 （1）按图6－2组接线路 图6－2 RC 串并联选频网络振荡器 （2）接通RC 串并联网络，调节R f 并使电路起振，用示波器观测输出电压u O 波形，再细调节R f ，使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数，即，测量振荡频率，周期并与计算值进行比较。 （3） 断开RC 串并联网络，保持R f 不变，测量放大器静态工作点，电压放大倍数。 （4）断开RC 串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。（输入小信号：f=1KHz,峰峰值为100mV 正弦波）用毫伏表测量u i 、u 0 就可以计算出电路的放大倍数。 （5）改变R 或C 值，观察振荡频率变化情况。 将RC 串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC 串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V ），频率由低到高变化，RC 串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC 串并联网络的输出将达最大值（约1V 左右）。且输入、输出同相位，此时信号源频率为 2πRC 1 f f ο== 【实验数据整理与归纳】 （1）静态工作点测量 U B （V ） U E （V ） U C (V) 第一级 2.48 2.96 4.66 第二级 0.84 11.51 1.01 （2）电压放大倍数测量： u i (mV) u o (V) Av 788 2.80 3.60
晶振基础知识
晶振基础知识（第一版） 摘要：本文简单介绍了晶体谐振器和晶体振荡器的结构，工作原理，振荡器电路的分类，晶体振荡器的分类，晶振类器件的主要参数指标和石英晶体基本生产工艺流程。 一、振荡电路的定义，构成和工作原理 (3) 二. 晶体振荡器分类： (23) 三、石英晶体谐振器主要参数指标 (27) 四、石英晶体振荡器主要参数指标 (30) 五．石英晶体基本生产工艺流程 (43)
一、振荡电路的定义，构成和工作原理 1. 振荡器：不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路，通常也被成为。 2. 振荡器构成：谐振器（选频或滤波）+驱动（谐振）电路构成振荡器电路。 3. 谐振器的种类有：RC谐振器，LC并联谐振器，陶瓷谐振器，石英（晶体）谐振器，原子谐振器，MEMS（硅）振荡器。本文只讨论石英晶体谐振器。石英谐振器的结构 石英谐振器，它由石英晶片、电极、支架和外壳等部分组成。它的性能与晶片的切割方式、尺寸、电极的设置装架形式，以及加工工艺等有关。其中，晶片的切割问题是设计时首先要考虑的关键问题。由于石英晶体不是在任何方向都具有单一的振动模式（即单频性）和零温度系数，因此只有沿某些方向切下来的晶片才能满足设计要求。
普通晶振内部结构 Base Mounting clips Bonding area Electrodes Quartz blank Cover Seal Pins Top view of cover Metallic electrodes Resonator plate substrate (the “blank”)
高效能石英振盪器的選擇 Phil Callahan, Silicon Laboratories Inc. 今日的網路設備必須支援數目不斷增多的各種資料速率，包括10G乙太網路、10G光纖通道 (Fibre Channel)、SONET OC-192和相關的前向錯誤更正 (FEC) 速率。傳統的時序子系統架構必須為每種頻率使用一顆石英晶體或SAW諧振器，這會導致每張線路卡上出現許多不同的振盪器。使用多個石英振盪器或SAW諧振器可能為網路設備設計人員帶來問題，包括很長的石英晶體採購前置作業時間、頻率穩定性、長期老化現象、溫度漂移和機械完整性。相形之下，只要將DSP為基礎的高效能時脈合成元件搭配低頻石英晶體就能發展出多頻率輸出的石英振盪器 (XO) 或壓控石英振盪器 (VCXO)，同時大幅改善元件採購前置作業時間和機械強固性等使用高基波 (HFF) 石英晶體或表面聲波 (SAW) 振盪器時常見的問題。 以DSP為基礎的鎖相迴路架構優點 精密CMOS技術的進步提高了電路的速度和運算能力，廠商因此能以DSP為基礎發展出強大的時脈合成元件，並利用它們設計高頻率、低抖動的新型石英振盪器和壓控石英振盪器。這種把時脈合成元件與固定低頻率石英諧振器結合在一起的做法既可提供相當於傳統石英振盪器或壓控石英振盪器的功能，又可在使用者指定的多個頻率下操作。 以DSP為基礎的鎖相迴路技術 (DSPLL?) 為振盪器提供傳統設計無法實現的許多獨特功能。例如傳統做法須為不同頻率製造不同的HFF石英晶體或SAW諧振器，以DSPLL架構為基礎的振盪器(圖1所示) 則能在所有產品中利用一顆規格較寬鬆的低頻石英晶體提供多頻操作能力，並將固定頻率振盪器的輸出倍頻為使用者在10 MHz到1.4 GHz之間所指定的頻率。以SAW或HFF為基礎的現有解決方案需要電鍍和蝕刻等複雜的生產步驟來調校最終頻率，這使得產品交貨的前置作業時間最長達到八週。DSPLL技術則可透過電子調校來產生客戶所要的頻率，不但解析度超過 1 ppb，產品供應的前置作業時間也減少至一週左右。另外，把頻率產生和調諧功能移到混合訊號元件還能提供傳統技術所無法提供的效能與功能。 圖1：以DSP為基礎的鎖相迴路振盪器架構
VCO压控振荡器实验报告 目录章节 设计要求及方案选择 (2) 框内电路设计（EWB仿真） (5) 总电路叙述 (10) 器件表 (12) 总电路图 (13) 问题及修改方案 (13) 体会 (14) 参考书目及文献资料 (17) 附录：总电路图 (17)
设计要求及方案选择 1．设计内容 V/F转换（VCO压控振荡器） 2. 设计要求 输入0—10V电压，输出0—20KHz脉冲波（或者0—10KHz 对称方波）。绝对误差在正负30Hz以内。 3. 设计方案 （1）RC压控振荡器
（2）双D触发器式的VCO电路 图片来源CIC中国IC网 如图所示为双D触发器式的VCO。电路输出一个占空比50％的方波信号，而消耗的电流却很小。当输入电压为5～12V 时，输出频率范围从20～70kHz。首先假设IC-A的初始状态是Q=低电平。此时VDl被关断，Vi通过Rl向Cl充电。当Cl 上的电压达到一定电平时，IC-A被强制翻转，其Q输出端变成高电平，Cl通过VDl放电。同时，IC-A的CL输入端也将变成低电平，强制IC-A再翻回到Q=低电平。由于R2和C2的延时作用，保证了在IC-A返回到Q为低电平以前，把Cl的电放掉。IC-A输出的窄脉冲电流触发IC-B，产生一个占空比为50％的输出脉冲信号。
（3）具有三角波和方波输出的压控振荡器 图片来源CIC中国IC网 如图所示为具有三角波和方波输出的压控振荡电路。该电路是一个受控制电压控制的振荡器。它具有很好的稳定性和极好的线性，并且有较宽的频率范围。电路有两个输出端，一个是方波输出端，另一个为三角波输出端。图中，A1为倒相器，A2为积分器，A3为比较器。场效应管Q1用来变换积分方向。比较器的基准电压是由稳压二极管D1、D2提供，积分器的输出和基准电压进行比较产生方波输出。电阻R5、R6用来降低Q1的漏极电压，以保证大输入信号时Q1能完全截止。电阻R7、R8和二极管D3、D4是为了防止A3发生阻塞。
石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。 一、石英晶体振荡器的基本原理 1、石英晶体振荡器的结构 石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。下图是一种金属外壳封装的石英晶体结构示意图。 2、压电效应 若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。 3、符号和等效电路 石英晶体谐振器的符号和等效电路如图2所示。当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个PF到几十PF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十mH 到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效，它的数值约为100Ω。由于晶片的等效电感很大，而C很小，R 也小，因此回路的品质因数Q很大，可达1000～10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。 4、谐振频率 从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率，即（1）当L、C、R支路发生串联谐振时，它的等效阻抗最小（等于R）。串联揩振频率用fs表示，石英晶体对于串联揩振频率fs呈纯阻性，（2）当频率高于fs时L、C、R支路呈感性，可与电容C。发生并联谐振，其并联频率用fd表示。 根据石英晶体的等效电路，可定性画出它的电抗—频率特性曲线如图2e所示。可见当频率低于串联谐振频率fs或者频率高于并联揩振频率fd时，石英晶体呈容性。仅在fs＜f＜fd 极窄的范围内，石英晶体呈感性。 二、石英晶体振荡器类型特点 石英晶体振荡器是由品质因素极高的石英晶体振子（即谐振器和振荡电路组成。晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等，共同决定振荡器的性能。国际电工委员会（IEC）将石英晶体振荡器分为4类：普通晶体振荡（TCXO），电压控制式晶体振荡器（VCXO），温度补偿式晶体振荡（TCXO），恒温控制式晶体振荡（OCXO）。目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡（DCXO）等。 普通晶体振荡器（SPXO）可产生10^(-5)～10^(-4)量级的频率精度，标准频率1—100MHZ，频率稳定度是±100ppm。SPXO没有采用任何温度频率补偿措施，价格低廉，通常用作微处理器的时钟器件。封装尺寸范围从21×14×6mm及5×3.2×1.5mm。
目录 摘要 (1) 第一章电路设计 (1) 1.1电路设计方案 (1) 1.1.1 原理图 (1) 1.1.2 工作原理 (6) 第二章数字时钟功能要求及元器件介绍 (7) 2.1 基本功能 (7) 2.2 元器件介绍和清单 (9) 2.2.1 555多谐振荡器 (9) 2.2.2 74LS160芯片 (9) 2.2.3 74LS248芯片 (10) 2.2.4 数码管 (11) 2.2.5 74LS00芯片 (12) 2.2.6 CD4081芯片 (13) 第三章proteus仿真 (13) 3.1 proteus整体仿真 (13) 第四章PCB板的制作 (14) 4.1PCB板的制作 (14) 4.2电路板制作的基本步棸 (14) 4.2.1 protel软件来画好原理图 (14) 4.2.2 封装并画好PCB图，布好线 (14) 4.2.3 将PCB图打印出来，并压制好电路板 (15) 4.2.4 制作电路板，腐蚀好电路导航的铜，钻孔 (16) 4.2.5 安装元器件，焊接 (16) 4.2.6 手工焊接的步骤 (16) 4.3 注意事项 (18) 第五章电路板的调试 (18) 5.1 555多谐振荡器的调试 (18) 5.2 74LS160计数器的调试 (18) 5.3 数字时钟的整体调试 (19) 第六章总结 (19) 6.1 电路的特点及改进意见 (19) 6.2 心得体会 (19) 附录A 电路原理图 (20)
附录B 元件清单 (21) 附录C 装配图 (22) 任务书 设计题目：基于555多谐振荡器数字时钟设计 设计要求： 1. 设计内容：设计一个数字时钟，可以手动设定时间和清零。 2、性能要求： 1）通电后能自动从零开始计时。 2）时间可调。 3）24进制计时 3、每人撰写一份设计报告，根据个人分工情况有所侧重，页面数目不少于15页。 每位成员应参与设计与制作的每个过程，要了解整机设计的相关知识、掌握安装与调试等相关技能。在提交电路板和设计报告时，能够回答老师所提的问题。小组分工： 根据个人擅长及相关专业技能，我们三个分工如下： 方案设计： 绘图： 安装与调试： 摘要： 本系统是基于555多谐振荡器的数字时钟。通过555多谐振荡器产生1Hz的脉冲给74LS160计数器，使74LS160计数。再把通过74LS248数据锁存器锁存，再由译码器把数据显示出来。