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江苏省XY中等专业学校2021-2022-2教案编号：备课组别电子上课日期主备教师授课教师课题： 6.2.3 石英晶体振荡器教学目标1、理解石英晶体振荡器的特性及等效电路2、能分析石英晶体振荡电路的工作原理重点石英晶体振荡器的压电效应难点石英晶体振荡器的压电效应教法讲授法，讨论法教学设备多媒体展示系统教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容引入LC振荡器的频率稳定度一般总小于10－5量级，用石英晶体组成的振荡器其频率稳定度可达10-6 ～10 -11量级。
新课教学6.2.3 石英晶体振荡器一、石英晶体的基本特性及其等效电路石英晶体谐振器是在晶片的两个对面上喷涂一对金属极板，引出两个电极，加以封装所构成的器件。
1．压电效应压电效应：晶片在电压产生的机械压力下，其表面电荷的极性随机械拉力而改变的一种现象。
压电谐振：外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，回路发生串联谐振，电流振幅最大的一种现象。
产生压电谐振时的振荡频率称晶体谐振器的谐振频率。
教学内容2．符号和等效电路当晶体不振动时，可用静态电容C0 来等效，一般约为几皮法到几十皮法；当晶体振动时，机械振动的惯性可用电感L 来等效，一般为10-3 ~ 10-2 H；晶片的弹性可用电容 C 来等效，一般为10-2 ~ 10-1 pF；晶片振动时的损耗用R 来等效，阻值约为102 Ω。
1LQR C=由可知，品质因数Q 很大，可达104 ~ 106。
加之晶体的固有频率只与晶片的几何尺寸有关，其精度高而稳定。
所以，采用石英晶体谐振器组成振荡电路，可获得很高的频率稳定度。
它有两个谐振频率（1）当L、C、R 支路串联谐振时，等效电路的阻抗最小，串联谐振频率为s12fLC=π（2）当等效电路并联谐振时，并联谐振频率为教学内容p s112Cf fCCCLC C=≈++π由于 C << C0，因此f s 和f p 两个频率非常接近。
3．电抗频率特性石英谐振器在f s 和f p 之间为感性，在此区域之外为容性。
电路中的振荡器介绍振荡器的种类和应用领域电路中的振荡器是指能够在不受外部信号源驱动下，在电路内自行产生周期性信号的电子设备。
振荡器在电子设备中广泛应用，例如无线电、雷达、计算机等领域，因此，了解振荡器的种类及其应用领域是十分重要的。
本文将介绍振荡器的种类及其应用。
1. 晶体振荡器晶体振荡器是常用的一种振荡器，它利用压电效应产生振荡。
晶体振荡器主要由压电石英晶片、放大器、反馈电路、电源和输出电路等组成。
晶体振荡器振荡频率的稳定性高，且精确度高，应用于频率稳定要求高的电路，例如计算机、通讯设备等领域。
2. 电感耦合振荡器电感耦合振荡器是利用电路中的电感和电容进行产生振荡的一种振荡器。
电感耦合振荡器主要由电容、电感、晶体管等元器件组成。
电感耦合振荡器的振荡频率范围广，应用于频率要求不高的电子设备，例如音频放大器、调谐器等领域。
3. 集成电路振荡器集成电路振荡器是可以直接集成在电路板上的一种振荡器。
集成电路振荡器主要由电容、电感、晶体管等元器件组成。
由于集成电路振荡器可以大规模生产，成本相对较低，因此在数字电路、计算机等领域应用最为广泛。
4. RC振荡器RC振荡器是利用电路中的电容和电阻形成的RC环路产生振荡的一种振荡器。
RC振荡器主要由电容、电阻、晶体管等元器件组成。
RC 振荡器的频率不稳定，但由于成本低廉，应用于一些低频率要求的电子设备，例如弱电信号接收与放大器。
5. 摆线振荡器摆线振荡器是利用物理学中的摆线定理产生振荡的一种振荡器。
摆线振荡器主要由模拟计算器、捷克电池表、过氧化银光源等元器件组成。
摆线振荡器的频率通常在几十千赫范围内，应用于高精度计时和频率测量等领域。
总之，电路中的振荡器种类多样，根据不同的应用领域和需求选择合适的振荡器是十分重要的。
对于电子爱好者来说，学习振荡器的原理和应用也是提高技能的一个重要方向。
石英振荡器原理石英振荡器是一种基于石英晶体的电子振荡器，广泛应用于各种电子设备中，如电子钟、计算机、通信设备和无线电等。
它的原理是利用石英晶体的压电效应和谐振效应来产生稳定的振荡信号。
石英晶体是一种具有压电效应的晶体，当施加压力或电场时，晶体会发生形变或产生电荷。
这种压电效应是石英振荡器工作的基础。
石英晶体通常是由两块厚度相等、形状规则的石英片组成，它们之间夹着极薄的金属电极。
当外加电压施加在石英晶体上时，由于压电效应，晶体会发生形变，而形变产生的电荷又会引起电压的变化。
如果晶体的尺寸、厚度和形状等参数选择得当，那么在某个特定的频率下，晶体就会发生共振现象，即能够产生稳定的振荡信号。
石英振荡器的谐振频率取决于晶体的物理尺寸和晶体的材料特性。
晶体的物理尺寸主要包括晶片的厚度、长度和宽度，而材料特性则与晶体的晶格结构和分子间力有关。
通过精确控制晶体的尺寸和材料特性，可以实现不同频率下的振荡。
为了使石英振荡器能够产生稳定的振荡信号，通常还需要引入反馈电路。
反馈电路会将一部分输出信号反馈到输入端，形成闭环，从而使振荡器能够自激振荡并保持稳定的振荡频率。
在石英振荡器中，反馈电路通常由放大器和滤波器组成，放大器负责放大信号，而滤波器则用于滤除非振荡频率的干扰信号。
由于石英晶体具有稳定的物理特性和良好的温度稳定性，石英振荡器能够提供非常精确和稳定的振荡频率。
此外，石英晶体还具有较高的品质因数，即振荡器的输出信号衰减较小，能够提供较长的振荡时间。
因此，石英振荡器成为各种电子设备中不可或缺的重要部件。
总结一下，石英振荡器是利用石英晶体的压电效应和谐振效应来产生稳定振荡信号的电子振荡器。
通过精确控制晶体的尺寸和材料特性，结合反馈电路的作用，石英振荡器能够提供精确、稳定的振荡频率，广泛应用于电子设备中。
它的原理简单清晰，但在实际应用中扮演着重要的角色。
石英振荡器原理
石英振荡器是一种基于石英晶体的电子元件，用于产生稳定的高精度时钟信号。
它的工作原理基于石英的压电效应和谐振现象。
石英晶体是一种二向性晶体，具有压电性质。
当施加电场或机械应力到石英晶体上时，它会产生相应的电荷分布和变形。
这种压电效应是石英振荡器工作的关键。
石英振荡器通常由一个石英晶体片和驱动电路组成。
石英片是一个薄片，具有特殊的晶体结构和面向。
该片被固定在一个金属座上，并与电路连接。
在工作时，驱动电路会施加一个交变电压到石英晶体上。
由于石英片的压电效应，它会引起晶体的微小压缩和膨胀，产生机械振动。
这种振动通过石英晶体的声波传播。
石英晶体具有特定的谐振频率，也称为共振频率。
当驱动电压的频率与石英晶体的谐振频率相等时，石英晶体会发生共振现象，振动幅度增大。
驱动电路会不断调整驱动电压的频率，使其逐渐接近石英晶体的共振频率。
一旦频率匹配，石英晶体会产生稳定的机械振动，并将其转换为电信号输出。
由于石英晶体的物理性质非常稳定，因此它产生的振荡频率非常准确和稳定。
这使石英振荡器成为许多电子设备中的重要组
件，如电子钟、计算机和通信系统。
总之，石英振荡器利用石英晶体的压电效应和谐振现象，在外加电场或应力的作用下产生稳定的机械振动，并将其转化为准确的时钟信号输出。
这种精准度和稳定性使得石英振荡器广泛应用于各种计时和通信系统中。
石英晶体振荡器原理说明台灣大學電機系大學部電子實驗(三) –石英晶體振盪器原理說明發表於 2006年12月19日Rocky石英晶體振盪器是高精度和高穩定度的振盪器，被廣泛應用於彩電、計算機、遙控器等各類振盪電路中，以及通信系統中用於頻率發生器、為數據處理設備產生時鐘信號和為特定系統提供基準信號。
一、石英晶體振盪器的基本原理1、石英晶體振盪器的結構石英晶體振盪器是利用石英晶體（二氧化矽的結晶體）的壓電效應製成的一種諧振器件，它的基本構成大致是︰從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。
其產品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑膠封裝的。
下圖是一種金屬外殼封裝的石英晶體架構示意圖。
2、壓電效應若在石英晶體的兩個電極上加一電場，晶片就會產生機械變形。
反之，若在晶片的兩側施加機械壓力，則在晶片相應的方向上將產生電場，這種物理現象稱為壓電效應。
如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會產生機械振動，同時晶片的機械振動又會產生交變電場。
在一般情況下，晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小，但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現象稱為壓電諧振，它與LC回路的諧振現象十分相似。
它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關。
3、符號和等效電路石英晶體諧振器的符號和等效電路如圖2所示。
當晶體不振動時，可把它看成一個平板電容器稱為靜電電容C，它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關，一般約幾個PF到幾十PF。
當晶體振盪時，機械振動的慣性可用電感L來等效。
一般L的值為幾十mH 到幾百mH。
晶片的彈性可用電容C來等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。
晶片振動時因摩擦而造成的損耗用R來等效，它的數值約為100Ω。
石英晶体多谐振荡器的振荡频率摘要：1.石英晶体多谐振荡器的基本概念和原理2.石英晶体多谐振荡器的振荡频率决定因素3.石英晶体多谐振荡器的应用领域4.石英晶体多谐振荡器的发展趋势正文：一、石英晶体多谐振荡器的基本概念和原理石英晶体多谐振荡器是一种基于石英晶体谐振原理实现的振荡器。
它主要由石英晶体（晶振）、非门、电容等元件组成，结构相对简单。
石英晶体多谐振荡器主要用于信号发生电路，尤其是方波的产生。
二、石英晶体多谐振荡器的振荡频率决定因素石英晶体多谐振荡器的输出脉冲频率主要取决于石英晶体的固有频率。
石英晶体的固有频率是由其物理性质决定的，因此在设计石英晶体多谐振荡器时，需要根据实际需求选择合适的石英晶体。
三、石英晶体多谐振荡器的应用领域石英晶体多谐振荡器广泛应用于通信、广播、导航等领域。
在通信领域，石英晶体多谐振荡器常用于信号发生器、调制器等设备，以实现信号的传输和接收。
在广播和导航领域，石英晶体多谐振荡器则用于产生稳定的基准频率，确保广播和导航信号的精确传输。
四、石英晶体多谐振荡器的发展趋势随着科技的不断发展，石英晶体多谐振荡器也在不断改进和优化。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面：1.向高频化发展：随着通信、广播等领域对信号传输速率和容量的需求不断提高，石英晶体多谐振荡器需要实现更高的振荡频率。
2.向小型化、集成化发展：为了满足电子设备小型化、轻便化的要求，石英晶体多谐振荡器需要实现更小的体积和更高的集成度。
3.向高稳定性、高精度发展：在通信、导航等领域，对信号传输的稳定性和精度要求越来越高。
因此，石英晶体多谐振荡器需要实现更高的稳定性和精度。
石英振动器原理
石英振动器是一种常用的电子元件，它利用石英晶体的压电效应来产生稳定的振荡信号。
石英晶体是一种具有特殊晶体结构的石英矿物，它具有良好的压电性能和稳定性，因此被广泛应用于各种精密仪器和设备中。
石英振动器的工作原理基于石英晶体的压电效应。
当施加外力或电场到石英晶体上时，石英晶体会产生变形或位移，进而产生电压。
反之，当施加电压到石英晶体上时，石英晶体也会产生变形或位移。
这种压电效应使得石英晶体能够将电信号转化为机械振动，或者将机械振动转化为电信号。
石英振动器通常由石英晶体和电路组成。
电路中的电子元件会将电信号输入到石英晶体上，使其产生机械振动。
而石英晶体的振动又会被电路接收并转换为电信号输出。
这样，石英振动器就实现了电信号到机械振动的转换，以及机械振动到电信号的转换。
石英振动器的关键在于石英晶体的振荡频率稳定性。
石英晶体的晶格结构决定了其具有稳定的共振频率。
通过合理设计石英晶体的尺寸和形状，可以使其在特定频率下产生共振，从而产生稳定的振荡信号。
这种稳定的振荡信号被广泛应用于计时、通信、测量等领域，例如电子钟、无线电收发器、频率计等。
石英振动器利用石英晶体的压电效应来产生稳定的振荡信号。
通过
合理设计石英晶体的尺寸和形状，可以实现特定频率下的共振，从而产生稳定的振荡信号。
石英振动器的工作原理简单可靠，因此被广泛应用于各种精密仪器和设备中。
石英晶振工作原理石英晶振是一种应用广泛的振荡器元件，它在电子设备中起着非常重要的作用。
石英晶振的工作原理是基于石英晶体的压电效应和谐振特性。
在电子技术领域，石英晶振被广泛应用于时钟电路、计时电路、通信设备等领域。
下面我们来详细了解一下石英晶振的工作原理。
石英晶振是利用石英晶体的压电效应和谐振特性来产生稳定的振荡信号。
石英晶体是一种具有压电效应的晶体材料，当施加外力或外电场时，会产生形变或极化。
同时，石英晶体还具有谐振特性，即在特定的频率下会产生共振现象。
这两种特性共同作用，使得石英晶振能够产生稳定的振荡信号。
石英晶振的工作原理可以简单描述为，当施加外电压到石英晶振上时，石英晶体会产生压电效应，导致晶体内部产生形变和极化。
这种形变和极化会导致石英晶体内部产生机械振动，并且在特定的频率下达到谐振状态。
在谐振状态下，石英晶振会产生稳定的振荡信号，这个信号的频率由石英晶体的物理特性和外部电路的参数决定。
石英晶振的工作频率由其物理尺寸和结构参数决定，通常在几十千赫兹到几百兆赫兹的范围内。
在电子设备中，石英晶振的工作频率非常稳定，具有很高的频率稳定性和温度稳定性，这使得它成为了电子设备中不可或缺的元件之一。
除了稳定的工作频率外，石英晶振还具有快速启动、低功耗、长寿命等优点。
这些优点使得石英晶振在现代电子设备中得到了广泛的应用。
在通信设备中，石英晶振被用于产生稳定的时钟信号；在计算机设备中，石英晶振被用于时序控制和数据同步；在工业自动化领域，石英晶振被用于精密计时和测量等方面。
总的来说，石英晶振是一种非常重要的电子元件，它的工作原理基于石英晶体的压电效应和谐振特性。
通过合理设计和制造，石英晶振能够产生稳定的振荡信号，在电子设备中发挥着重要的作用。
随着电子技术的不断发展，石英晶振的应用范围将会更加广泛，同时也会不断提高其性能和稳定性，以满足不断变化的电子设备需求。
⽯英晶体振荡器⽯英晶体振荡器⽯英晶体振荡器是⼀种⽤于频率稳定和选择频率的电⼦器件，它的主要作⽤是提供频率基准，由于它具有⾼稳定的物理化学性能、极⼩的弹性震动损耗以及频率稳定度⾼的特点，因此被⼴泛⽤于远程通信、卫星通信、移动电话系统、全球定位系统（GPS）、导航、遥控、航空航天、⾼速计算机、精密计测仪器及消费类民⽤电⼦产品中，是⽬前其它类型的振荡器所不能替代的.⼀、⽯英晶体谐振器的结构、振荡原理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。
⼆、⽯英晶体振荡器的等效电路与谐振频率1、等效电路⽯英晶体谐振器的等效电路如下图所⽰。
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Co，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L1来等效。
⼀般L1的值为⼏⼗mH 到⼏百mH。
振荡器的原理和应用1. 引言振荡器是一种能够产生周期性信号的电路或设备，广泛应用于通信、传感器、计算机等领域。
本文将介绍振荡器的基本原理、常见类型以及它们的应用。
2. 振荡器的基本原理振荡器的基本原理是通过正反馈将电能转换为振荡能量，保持电路自激振荡。
一个典型的振荡器电路包括一个放大器、一个反馈网络和一个反馈元件。
当电路工作时，正反馈使放大器输出增强，从而产生振荡。
3. 常见类型3.1 无源RC振荡器无源RC振荡器是一种基于RC元件的简单振荡器。
它由一个放大器和一个由电阻和电容构成的反馈网络组成。
通过调整电阻和电容的数值，可以改变振荡器的频率。
无源RC振荡器常被用于低频振荡电路设计。
3.2 有源RC振荡器有源RC振荡器是在无源RC振荡器的基础上加入了一个放大器，提供了更高的输出功率。
常见的有源RC振荡器包括晶体管振荡器和集成电路振荡器。
3.3 LC振荡器LC振荡器是一种由电感和电容构成的振荡器。
它的工作原理是利用电感和电容的固有特性，在电流和电压之间形成振荡。
LC振荡器被广泛应用于无线通信和射频设备。
3.4 石英晶体振荡器石英晶体振荡器是一种利用石英晶体的压电效应产生振荡的设备。
石英晶体具有极高的稳定性和准确性，被广泛应用于计算机、通信和精密测量领域。
4. 振荡器的应用4.1 通信系统振荡器在通信系统中起着关键作用。
例如，在无线电收发器中，振荡器产生射频信号供发送电路使用。
振荡器的频率稳定性对通信质量至关重要。
4.2 时钟电路大多数数字电子设备都需要时钟电路来同步操作。
振荡器被广泛应用于时钟电路，提供稳定而准确的时钟脉冲。
4.3 传感器技术振荡器还可应用于传感器技术中。
例如，压力传感器中的振荡器可以根据压力变化来改变频率，从而实现压力的测量。
4.4 音频设备振荡器在音频设备中也有应用。
例如，音频振荡器可以产生音频信号用于声音合成和演奏乐器等。
4.5 科学研究振荡器在科学研究中扮演重要角色。
例如，电子显微镜中的扫描振荡器可以产生精确的扫描信号，用于图像的获取和分析。
