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第3章正弦波振荡器5石英晶体

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正弦波振荡器PPT课件

正弦波振荡器PPT课件


正弦波振荡器的调谐范围较宽，可以通过 调整电路参数实现不同频率和幅度的输出 ，满足多种应用需求。
输出纯净
易于集成
正弦波振荡器产生的波形失真小，噪声低 ，适用于对信号质量要求高的应用。
正弦波振荡器可以采用集成电路形式实现 ，减小了体积和重量，便于携带和集成到 其他系统中。
缺点
功耗较大
正弦波振荡器需要一定的功耗才 能维持稳定工作，相对于其他类
正弦波振荡器的原理和结构
总结词
正弦波振荡器是一种能够产生正弦波信号的电子装置， 其原理基于自激振荡。为了实现自激振荡，正弦波振荡 器需要满足一定的条件，包括放大倍数大于1、反馈系 数大于0且小于等于1、相位移动大于等于π弧度等。常 见的正弦波振荡器结构有RC电路、LC电路和石英晶体 振荡器等。
详细描述
LC振荡器通过调节电感器和电容器的 大小，可以产生不同频率的正弦波。 其优点是频率稳定性高，适用于产生 高频信号。
晶体振荡器
晶体振荡器利用石英晶体（一种特殊的电介质）的压电效应 产生正弦波。
晶体振荡器的振荡频率由石英晶体的固有频率决定，具有极 高的稳定性和精度。广泛应用于高精度测量和通信领域。
04 正弦波振荡器的应用领域
振荡条件的稳定性分析
• 总结词：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的频 率和幅度的稳定性。为了使正弦波振荡器稳定工作，需要满足一定的条件，包 括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件可以通过理论分析和 实验测试来验证和优化。
• 详细描述：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的 频率和幅度的稳定性。在实际应用中，由于受到环境因素、电路参数变化和噪 声干扰等多种因素的影响，正弦波振荡器的输出信号可能会发生频率漂移、幅 度波动等现象，影响其性能表现。因此，为了使正弦波振荡器稳定工作，需要 满足一定的条件，包括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件 可以通过理论分析和实验测试来验证和优化，以确保正弦波振荡器在实际应用 中的性能表现达到预期要求。
5-正弦波振荡电路解析

5-正弦波振荡电路解析


1
Vf
2 LC3
+
F C1
C3
C2
可见，通过调节C3来改变振荡频率w0时，
并未影响F。说明调节频率方便。
共基极克拉泼电路
VCC
Rb1
Rc
C3
+
C1
+ CB Rb2
+
L
Re C2
+
C1
C3
+
V0
Vf C2
L
--
F C1 C1 C2
f0 2
1 LC
其中： C
C1串C2串C3
C1C2
C1C2C3 C2C3 C1C3
5.6.3 电容反馈式三端振荡器 (考毕兹振荡器)
5.6.4 LC三端式振荡器相位平衡条件 的判断准则
互感耦合振荡器
1. 采用互感耦合电路作为反馈网络，即通过变压器互感耦合 将输出信号送回输入回路（形成正反馈），所形成的电路是 互感耦合振荡器。
2.根据LC选频网络接于晶体管电极的不同，分为c极调谐型 （调集）、e极调谐型 （调 发） 和b极调谐振型( 调基)电 路。
微波振荡器
3、振荡器和放大器的异同
共性：都是能量转换器，都将晶体管集电板直流电源供给能量转换成 交流能量输出。
异性：放大器需外来输入信号激励源 —— 他激振荡器； 振荡器所需电压取自输出电压的一部分 —— 自激振荡器。
4、振荡器的用途
1）信息传输系统的各种发射机中； 2）在超外差式的各种接收机中； 3）电子测试仪器中；
Rb2
+
C L1 L2 vf -
Re Ce
1、K接点“1”，则vs经耦合电容CB加到三极管的基极。（谐振放大器）
高频试题库

高频试题库

绪论一、填空题1．一个完整的通信系统由__________、__________、__________、__________、___________五部分组成。

（信号源、发送设备、传输信道、接收设备、终端设备）2．调制有_________、__________、_________三种方式。

（调幅、调频、调相）3．无线电波在空间的传播方式有________、_________、__________三种。

（地波、天波、直线波）二、简答题1．画出无线通信调幅发射、接收机的原理框图，并说明各部分的作用。

2．画出通信系统组成框图，试述各部分的作用。

第一章高频小信号放大器一、填空题1、所谓“高频”通常指低于频率范围的信号频率。

（微波）2、高频小信号调谐放大器主要由与两部分组成。

所谓小信号的“小”字，主要是强调放大这种信号的放大器工作在范围内。

所谓“调谐”主要指放大器的负载为。

调谐回路的主要作用是、。

（放大器，调谐回路，线性，调谐回路，选频，抑制干扰）3、在有载品质因数Qe相同的情况下，双调谐回路放大器的通频带为单调谐回路放大器的倍，矩形系数比单调谐回路放大器的（大还是小），选择性更。

（2½，小，好）4、多级单调谐回路的电压增益比单调谐的要_____，通频带要_____，回路的选择性要_______。

（大，窄，高）5、LC回路并联谐振时，回路________最大，且为纯___________。

（阻抗、电阻）6、高频小信号谐振放大器的常用的稳定方法有________和________；引起其工作不稳定的主要原因是_________；该放大器级数的增加，其增益将________，通频带将_________。

（中和法、失配法、Cbc’大、变大、变窄）7、单级单调谐放大器的通频带= ，矩形系数= ；多级单调谐放大器的通频带= ，矩形系数较单级的要 。

二判断题1、双调谐回路的选择性要比单调谐回路的选择性好 （ ）2、单级单调谐回路的选择性要比多级单调谐回路的选择性要好。

正弦波振荡器(LC振荡器和晶体振荡器)实验

正弦波振荡器(LC振荡器和晶体振荡器)实验

正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器）实验一、实验目的1．掌握电容三点式LC 振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件的功能； 2．掌握LC 振荡器幅频特性的测量方法；3．熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响；通过实验进一步了解调幅的工作原理。

4．了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响，感受晶体振荡器频率稳定度高的特点。

二、实验仪器1.100M 示波器 一台2.高频信号源 一台3.高频电子实验箱 一套三、实验电路原理1.基本原理振荡器是指在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定波形的交变振荡能量的装置。

正弦波振荡器在电子技术领域中有着广泛的应用。

在信息传输系统的各种发射机中，就是把主振器（振荡器）所产生的载波，经过放大、调制而把信息发射出去的。

在超外差式的各种接收机中，是由振荡器产生一个本地振荡信号，送入混频器，才能将高频信号变成中频信号。

振荡器的种类很多。

从所采用的分析方法和振荡器的特性来看，可以把振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。

此实验只讨论反馈式振荡器。

根据振荡器所产生的波形，又可以把振荡器分为正弦波振荡器与非正弦波振荡器。

此实验只介绍正弦波振荡器。

常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。

按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC 振荡器、RC 振荡器和晶体振荡器等类型。

（1）反馈型正弦波自激振荡器基本工作原理以互感反馈振荡器为例，分析反馈型正弦波自激振荡器的基本原理，其原理电路如图2-1所示。

b V bE cE -1L 2L f V bV '+-图 2-1反馈型正弦波自激振荡器原理电路当开关K 接“1”时，信号源b V 加到晶体管输入端，构成一个调谐放大器电路，集电极回路得到了一个放大了的信号F V 。

当开关K 接“2”时，信号源b V 不加入晶体管，输入晶体管是F V 的一部分b V '。

正弦波振荡器-PPT

正弦波振荡器-PPT


2
2001年9月--12月
6
导致振荡频率不稳定得原因(续2)
2、 影响环路 Q 值得因素
o
Q1 Q2
2
Q2
Q1
f01 f02
f0
f
▪ 器件输入、输出阻抗中得有功 部分。
▪ 负载电阻得变化。
▪ 回路损耗电阻尤其就是电抗元 件 得高频损耗,环路元器件得高频 响应等。
2
2001年9月--12月
7
导致振荡频率不稳定得原因(续3)
• 泛音晶体振荡器:利用石英谐振器得泛音振动特性对频率 实行控制得振荡器称为泛音晶体振荡器。这种振荡器可以将 振荡频率扩展到甚高频以至超高频频段。
2001年9月--12月
19
1、 并联型晶体振荡电路
(1)皮尔斯(C-B)电路
RFC
Rb1
C
B
VCC
Rb 2
E
C1
Cb Re C2
JT
C
C1
E
C2
B
Lq
• 温度隔离法:将关键电抗元件置于特制得恒温槽内,使槽内得 温度基本上不随外界环境温度得变化。
▪ 利用石英谐振器等固体谐振系统代替由电感、电容构成得电 磁谐振系统,她就是高稳频率源得一个重要形式。 由于这种谐振系统构成得振荡器,不但频率稳定性、频率准确 度高,而且体积、耗电均很小,因此,在许多领域已被广泛地 采用。
0
2 L C
▪ 等号右边得负号表示频率变化得方向与电抗变化得方向刚好 相反。如电感量加大,振荡频率将降低。
2001年9月--12月
9
主要稳频措施(续1)
▪ 温度补偿法和温度隔离法:引起电抗元件电感量和电容量 变化最明显得环境因素就是温度得变化。
石英晶体正弦振荡器电路图

石英晶体正弦振荡器电路图

石英晶体正弦振荡器电路图
石英晶体正弦振荡器电路图
如图所示电路是由石英谐振晶体SJT和六反相器集成电路CD4069的1个门A构成的正弦波振荡器。

与普通的RC移相振荡器相比，晶体振荡器的频率稳定度可高达10-5或更高。

这是RC移相振荡器无法达到的高指标(RC移相振荡器的频率稳定度只能达到10-2的量级)。

CMOS非门与负反馈偏置电阻Rl构成反相放大电路。

石英晶体SJT与Cl、C2构成7c型正反馈支路。

石英晶体在其固有谐振频率的附近，自身呈感性，此电感与电容Cl、C2构成谐振回路，形成选频移相反馈网络反馈到放大器输入端，产生振荡。

调整电容C2可微调振荡频率。

元器件选择：
六反相器集成块A：CD4069。

电容Cl：20pF，C2：3～22pF，C3：1000pF。

电阻Rl：10MΩ。

石英晶体SJT：32．768kHz。

电路连接方法：
六反相器集成电路CD4069只用了1／6个门，剩余门若无它用可将输入端接VDD或VSS，输出端悬空。

14脚(VDD)接正电源，7脚(VSS)接地。

第3章正弦波振荡器PPT学习教案

第3章正弦波振荡器PPT学习教案


可见，这种振荡器不满足振幅起
振条件，必须加大的电冲击，产生大
于ViB 的起始扰动电压，才能进入平衡
点 A，产生持续等幅振荡。
图 3- 1- 3
第18页/共28页
硬激励：靠外加冲击而产生振荡。
软激励：接通电源后自动进入稳定平衡状态。
3．振幅稳定条件
要使平衡点稳定，T(osc) 必须在 ViA 附近具有随 Vi 增
第22页/共28页
① A()
T() = A() + f()
放大管(可略)
并联谐振回路相移 Z()
② f() ，可认为它与 无关。 故 Z() 随 变化的特性可代表 T() 随 变化的特性。
第23页/共28页
并联谐振回路，其相频特性
z
(
)
arctan
2( 0
0
)
Qe
0 ——谐振频率
Qe —— 有载品质因数
四、振荡的基本原理
j
R2 1 4L2 LC
2 02
LCR 回路的自由振荡
第4页/共28页
R=0 时，有：
0 osc
1 LC
振荡器的振荡频率等于选频回路的中心频率 。 获得等幅持续振荡的条件：
1、引入一个负电阻，以抵消LC 回路中固有的正电阻 ； 2、引入正反馈；
第5页/共28页
LC 正反馈振荡器必须具备的三个条件： 1、一套振荡回路，包含两个（或两个以上的）异性
起振时放大器小信号工作可用小信号等效电路分析方法导出tj并由此求出起振条件及由起振条件决定的电路参数和相应的振荡频率若振荡电路合理又满足起振条件就能进入稳定的平衡状态相应的电压振幅通过实验确定
第3章正弦波振荡器
会计学
《石英晶体振荡器》PPT课件

《石英晶体振荡器》PPT课件

• 改善电路性能
– 提高回路的标准性 – 减小相位及其变化量
6
幅度稳定度
U U Uo
Uo
Uo
7
4.4 石英晶体振荡器
以石英谐振器作选频网络的反馈振荡器称为石英晶体振荡器 其频率稳定度可达 106 ~108 ，而LC回路的一般不超过 105
因为石英谐振器具有极高的Q值和很高的标准性
8
4.4 石英晶体振荡器
振荡器的频率和幅度稳定度
1
稳定度指标
• 振荡器输出的信号即要满足一定的频率和幅度要求 • 使用频率稳定度和幅度稳定度这两个重要的性能指标来衡量一个振荡器电路 • 频率稳定度对一个振荡器而言尤为重要
2
• 频率绝对偏差 • 频率稳定度
频率稳定度
f f f0
f f f0
f0
f0
3
影响频率稳定的因素
VCC
RB1
LC
C1
CB
RB 2
RE
C2
CC RL
晶体
Cq1
RE
Lq1
C0
rq1
19
等效电路
VCC
RB1
LC
CC
C1
RL
CB
RB2
RE
C2
晶体
Cq1
C1
RE
Lq1
C0
RL
rq1
C2
20
并联型石英晶体振荡器分析
• 由三点式电路“射同基反”的构成原则 – 晶体应呈现感性
• 石英谐振器和电容C1、C2组成选频网络 • 工作频率
• 主要影响因素 – 振荡回路参数 – 回路品质因素Q
f0
2
1 LC
f0 1 ( L C ) f0 2 L C
第3章正弦波振荡器-3

第3章正弦波振荡器-3


2. 又因为当 f=fo 时，kf=1/3，所以要求放大电路的放
大倍数Av=1+ Rf / R1>3, 即 Rf > 2R1。 下图（b）为RC桥式振荡电路的桥式画法。RC串并 联网络及负反馈电路中的 Rf、R1正好构成电桥四臂，这就 是桥式振荡器名称的由来。
Rf R C _ + R1 ∞ + Vo
2．原理 电容三点式，且由等效电路，它与 Clapp 电路十分相似 (Cq 类似于C3 )。振荡频率≈晶体的标称频率。
3．频率准确度微调 实际与标称频率往往有偏差，若要求准确度高，须设 频率微调。
4．提高频稳度的措施 (1)微调电容 如图中C4。 (2)恒温槽 将晶体或振荡器置于恒温 槽内，槽内温度控制在晶体拐 点温度 ( 在该温度范围内，晶 振温度系数为 0)附近。频稳度 可达 10-10 数量级。
1
f / fo
-º
图 RC串并联网络的频率特性
二、 RC桥式振荡电路分析
RC桥式振荡电路如下图（a）所示。 1. 根据起振条件， A+kf=2nπ ，其中 RC串并联网络 作为反馈电路，当 f= fo时，kf=0°，所以放大器的相移应 为A=0°，即可用一个同相输入的运算放大器组成。
(2)性能 ① 晶片有一固有振动频率，与切割方位、形状、大小 有关，且十分稳定。 将其接到振荡器的闭合环路中，利用其固有频率，能有 效地控制和稳定振荡频率。 ② 压电效应：机械与电的相互转换效应。 外加力：两个电极上产生符号相反、数值相等的电荷 外加电压：石英片产生机械形变现象。 ③ 振 动 特 性 ： 具 有 多 谐 性 ， 除 基 频 (Fundamental Frequency)振动外还有奇次谐波的泛音(Overtones)振动。
石英晶体LC振荡电路

石英晶体LC振荡电路


二、 RC正弦波振荡电路
3.振荡电路工作原理
在右图中，集成运放组成一个同相放大器， 它的输出电压uo作为RC串并联网络的输入电 压，而将RC串并联网络的输出电压作为放大 器的输入电压，当f=f0时，RC串并联网络的相 位移为零，放大器是同相放大器，电路的总 相位移是零，满足相位平衡条件, 而对于其他 频率的信号，RC串并联网络的相位移不为零， 不满足相位平衡条件。 由于RC串并联网络在 f=f0 时的传输系数F＝1/3，因此要求起振时， 应使 Au > 3，即：


f
i

f
i


f
i
一、振荡电路
3.电路的组成及振荡的建立过程
组成：放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节
振荡的建立过程
一、振荡电路
4.判断电路能否产生振荡的分析方法
（1）检查电路是否满足四个组成部分； （2）检查放大电路是否正常工作； （3）将电路在放大器输入端断开，利用瞬时极性法判 断电路是否满足相位平衡条件；
三、LC正弦波振荡电路
（三）三点式LC振荡电路
三点式LC振荡电路有电感三点式振荡电路、电容三点式振荡电路，仍然由 LC并联谐振电路构成选频网络，中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。 如图所示。 三点的相位关系是： A. 若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。 B. 若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。
（4）分析是否满足振荡产生的幅度条件。 一般 略大于1。
AF


应
二、 RC正弦波振荡电路
1.电路组成 选频网络和正反馈网络是RC串并 联网络（由R2和C2并联后与R1和C1 串联组成）； 放大电路由集成运放构成的同相 比例放大电路组成； 在实际应用中主要采用非线性元 件作为放大电路的负反馈元件，以实 现外稳幅。比如，R3可采用负温度 系数的热敏元件。
第3章 正弦波振荡器

第3章 正弦波振荡器


)
AF = 1 = n = 0,1,2, L ϕ A + ϕ F = 2 nπ
分别称为振幅平衡条件和相位平衡条件。
1. 振幅平衡条件
Uo
U0 U f U f AF = . = =1 Ui U0 Ui U f = Ui
Uf
0
Uo
θ＞90° θ＜90°
放大特性
A B
Ui
① ②
F 0 Uo
0
C Ui＝Uf
ω02 < ω g < ω01
图3.9 多回路三点式振荡器组成
ωg < M min (ω01 , ω02 )
实际上电抗元件总有电阻损耗；管子各极间存在极间 阻抗，这些都影响振荡器的工作状态。工程中，振荡器工 作频率ωg近似等于回路谐振角频率ω0。
例3.1 在右图所示振 荡器交流等效电路中, 三 个ＬＣ并联回路的谐振频 率分别是f01, f02, f03， 试问 ｆ01、 ｆ02、ｆ03满足什么 条件时该振荡器能正常工 作？ 解: 只要满足三点式组成 法则, 该振荡器就能正常 工作。
（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。 根据振荡条件，振荡器应包括放大器、选频网络、反馈 网络。 放大器采用有源器件，如晶体三极管、场效应管、差分 放大器、运算放大器等。 选频网络可用LC并联谐振回路、RC选频网络、晶体滤波 LC RC 器等。 反馈网络可以是RC移相网络、电容分压网络、电感分压 网络、变压器耦合反馈网络或电阻分压网络等。
V X1 C2 X3 L (a) X2 C1 L2 X1 X3
V L1 X2 C (b)
反馈网络是由电容元件完成的, 称为电容反馈振荡器, 也称 为考必兹(Colpitts)振荡器。图(b)称为电感反馈振荡器，也 称哈特莱(Hartley)振荡器。

第三章正弦波振荡器ppt课件

2、 相位平衡的稳定条件
相位平衡的稳定条件为：
Байду номын сангаас
T (osc )
T ()
0SC
0
' osc
osc
()arctanQ0 2 0
——当相位平衡条件遭到破坏时，线路本身 重新建立起相位平衡点的条件。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
A
1
V iA
Vi
图3-1-2 满足起振和平衡条件时的环路增益
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
3.1.2 稳定条件
平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡，振荡器工作 时要处于稳定平衡状态。
如果振荡器在各种不稳定因素作用下，能在原平 衡点附近达到新的平衡，而一旦排除了不稳定因素 ，振荡器又能自动回到原平衡状态，则称这种平衡 状态是稳定的。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
互感耦合振荡器
根据振荡回路（相移网络）与三极管不同电极的连 接点分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
+（+） - -
三种互感耦合振荡器
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
X3异性
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确

大学_《高频电子电路》(王卫东版)课后答案下载

《高频电子电路》(王卫东版)课后答案下载《高频电子电路》(王卫东版)内容简介绪论0.1通信系统的组成0.2发射机和接收机的组成0.3本书的研究对象和任务第1章高频小信号谐振放大器1.1LC选频网络1.1.1选频网络的基本特性1.1.2LC选频回路1.1.3LC阻抗变换网络__1.1.4双耦合谐振回路及其选频特性1.2高频小信号调谐放大器1.2.1晶体管的高频小信号等效模型1.2.2高频小信号调谐放大器1.2.3多级单调谐放大器__1.2.4双调谐回路谐振放大器__1.2.5参差调谐放大器1.2.6谐振放大器的稳定性1.3集中选频放大器1.3.1集中选频滤波器1.3.2集成宽带放大器1.3.3集成选频放大器的应用1.4电噪声1.4.1电阻热噪声1.4.2晶体三极管噪声1.4.3场效应管噪声1.4.4噪声系数__小结习题1第2章高频功率放大器2.1概述2.2高频功率放大器的工作原理 2.2.1工作原理分析2.2.2功率和效率分析2.2.3D类和E类功率放大器简介 2.2.4丙类倍频器2.3高频功率放大器的动态分析----------DL2.FBD2.3.1高频功率放大器的动态特性 2.3.2高频功率放大器的负载特性2.3.3高频功率放大器的调制特性2.3.4高频功率放大器的放大特性2.3.5高频功率放大器的调谐特性2.3.6高频功放的高频效应2.4高频功率放大器的实用电路2.4.1直流馈电电路2.4.2滤波匹配网络2.4.3高频谐振功率放大器设计举例2.5集成高频功率放大电路简介2.6宽带高频功率放大器与功率合成电路2.6.1宽带高频功率放大器2.6.2功率合成电路__小结习题2第3章正弦波振荡器3.1概述3.2反馈型自激振荡器的工作原理 3.2.1产生振荡的基本原理3.2.2反馈振荡器的振荡条件3.2.3反馈振荡电路的判断3.3LC正弦波振荡电路3.3.1互感耦合LC振荡电路3.3.2三点式LC振荡电路3.4振荡器的频率稳定度3.4.1频率稳定度的定义3.4.2振荡器的稳频原理3.4.3振荡器的稳频措施3.5晶体振荡器3.5.1石英晶体谐振器概述3.5.2晶体振荡器电路3.6集成电路振荡器3.6.1差分对管振荡电路3.6.2单片集成振荡电路E16483.6.3运放振荡器3.6.4集成宽带高频正弦波振荡电路3.7压控振荡器3.7.1变容二极管3.7.2变容二极管压控振荡器3.7.3晶体压控振荡器__3.8RC振荡器3.8.1RC移相振荡器3.8.2文氏电桥振荡器__3.9负阻振荡器3.9.1负阻器件的基本特性----------DL3.FBD3.9.2负阻振荡电路 3.10振荡器中的几种现象3.10.1间歇振荡3.10.2频率拖曳现象3.10.3振荡器的频率占据现象3.10.4寄生振荡__小结习题3第4章频率变换电路基础4.1概述4.2非线性元器件的特性描述4.2.1非线性元器件的基本特性4.2.2非线性电路的工程分析方法4.3模拟相乘器及基本单元电路4.3.1模拟相乘器的基本概念4.3.2模拟相乘器的基本单元电路4.4单片集成模拟乘法器及其典型应用 4.4.1MC1496/MC1596及其应用4.4.2BG314(MC1495/MC1595)及其应用 4.4.3第二代、第三代集成模拟乘法器 __小结习题4第5章振幅调制、解调及混频5.1概述5.2振幅调制原理及特性5.2.1标准振幅调制信号分析5.2.2双边带调幅信号5.2.3单边带信号5.2.4AM残留边带调幅5.3振幅调制电路5.3.1低电平调幅电路5.3.2高电平调幅电路5.4调幅信号的解调5.4.1调幅波解调的方法5.4.2二极管大信号包络检波器5.4.3同步检波----------DL4.FBD5.5混频器原理及电路 5.5.1混频器原理5.5.2混频器主要性能指标5.5.3实用混频电路5.5.4混频器的干扰5.6AM发射机与接收机5.6.1AM发射机5.6.2AM接收机5.6.3TA7641BP单片AM收音机集成电路 __小结习题5第6章角度调制与解调6.1概述6.2调角信号的分析6.2.1瞬时频率和瞬时相位6.2.2调角信号的分析与特点6.2.3调角信号的频谱与带宽6.3调频电路6.3.1实现调频、调相的方法6.3.2压控振荡器直接调频电路6.3.3变容二极管直接调频电路6.3.4晶体振荡器直接调频电路6.3.5间接调频电路6.4调频波的解调原理及电路6.4.1鉴频方法及其实现模型6.4.2振幅鉴频器6.4.3相位鉴频器6.4.4比例鉴频器6.4.5移相乘积鉴频器6.4.6脉冲计数式鉴频器6.5调频制的`抗干扰性及特殊电路6.5.1调频制中的干扰及噪声6.5.2调频信号解调的门限效应6.5.3预加重电路与去加重电路6.5.4静噪声电路6.6FM发射机与接收机6.6.1调频发射机的组成6.6.2集成调频发射机6.6.3调频接收机的组成6.6.4集成调频接收机__小结习题6----------DL5.FBD第7章反馈控制电路 7.1概述7.2反馈控制电路的基本原理与分析方法 7.2.1基本工作原理7.2.2数学模型7.2.3基本特性分析7.3自动增益控制电路7.3.1AGC电路的工作原理7.3.2可控增益放大器7.3.3实用AGC电路7.4自动频率控制电路7.4.1AFC电路的组成和基本特性7.4.2AFC电路的应用举例7.5锁相环路7.5.1锁相环路的基本工作原理7.5.2锁相环路的基本应用7.6单片集成锁相环电路简介与应用 7.6.1NE5627.6.2NE562的应用实例__小结习题7第8章数字调制与解调8.1概述8.2二进制振幅键控8.2.12ASK调制原理8.2.22ASK信号的解调原理8.3二进制频率键控8.3.12FSK调制原理8.3.22FSK解调原理8.4二进制相移键控8.4.12PSK调制原理8.4.22PSK解调原理8.5二进制差分相移键控8.5.12DPSK调制原理8.5.22DPSK解调原理__小结习题8第9章软件无线电基础9.1概述9.2软件无线电的关键技术 9.3软件无线电的体系结构 9.4软件无线电的应用__小结习题9附录A余弦脉冲分解系数表部分习题答案参考文献《高频电子电路》(王卫东版)图书目录本书为普通高等教育“十二五”、“十一五”国家级规划教材。

石英晶体正弦波振荡器

目录课程设计任务书第一章摘要 (2)第二章特性简介【1】物理特性 (2)【2】晶振符号及等效电路 (2)【3】电抗特性 (3)【4】晶振的特点 (3)【5】晶振的优缺点 (4)第三章晶体振荡器的类型概述【1】并联型晶体振荡器 (4)【2】串联型晶体振荡器 (6)【3】泛音晶体振荡器 (6)第四章正弦波晶体振荡器设计电路【1】晶体振荡器原理图选择依据 (7)【2】晶体振荡器设计原理图 (7)【3】工作点及回路参数的确定 (8)第五章心得体会 (10)第六章参考文献 (11)第一章摘要石英晶体正弦波振荡器简称晶振，是以高稳定度、高Q值的石英谐振器替代LC振荡器中震荡回路的电感、电容元件而构成的自激正弦波振荡器，它利用石英晶体的压电效应实现机械能与电能的相互转化。

由于晶体振荡器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，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。

第二章特性简介【1】物理特性晶体的基本特性是它具有压电效应。

依靠这种效应，可以将机械能转变为电能；反之，也可以将电能转变为机械能。

当晶体受到机械力时，它的表面上就产生了电荷。

如果机械力由压力变成张力，则晶体表面的电荷极性就反过来。

这种效应成为正压电效应。

反之，如果在晶体表面加入一定的电压，则晶体就会产生弹性变形。

如果外加电压作交流变化，晶体就产生机械振动，振动的大小基本上正比于外加电压幅度，这种效应称为反压电效应。

晶体的压电效应如图1（a）所示。

另外，石英晶体和其他弹性体一样，也具有惯性和弹性，因而存在固有振动频率。

当外加电源频率与晶体的固有振动频率相等时，晶体片就产生谐振。

这时，机械振动的幅度最大，相应地晶体表面产生的电量亦最大，因而外电路中的电流也最大。

因此石英晶体片本身具有谐振回路的特性，如图1（b）所示。

【2】晶振符号及等效电路石英晶体谐振器的符号及等效电路分别如图2（a）（b）所示。

正弦波振荡器


1．并联型石英晶体振荡器
该振荡器的实物接线如图（a）所示，图（b）为交流等效电路。选频回路由 Cl、 C2和石英晶振组成，石英晶振在回路中相当于一个电感，显然这相当于一个 石英晶振 电容三点式电路。
并联型石英晶体振荡器原理电路
并联型石英晶体振荡器交流等效电路
15
2．串联型石英晶体振荡器
串联型石英晶体振荡器如图所示。石英晶振接在三极管V1、V2组成的两级放 大器的正反馈网络中，起到了选频和正反馈的作用。
电容三点式振荡器的应用——无线卡拉OK话筒
11
3．改进型电容三点式振荡器
图（a）所示的电容三点式振荡交流通路可以看出：三极管极间电容 Cbe和Cce分 别与Cl、C2并联，构成振荡电路的一部分。由于极间电容会随温度变化或更换管子 后有所差异，这些因素将造成振荡频率的不稳定。 改进的电容三点式振荡器是在 LC回路的电感支路串入小电容C3，如图（b）所 示。当C3远小于C1和C2时，其振荡频率f0与C1、C2、Cbe、Cce都基本无关，因此相对 削弱了三极管极间电容的影响。
于共发射极电流放大倍数β随工作频率的增高而急剧降低，故其振荡幅度很容易受
到振荡频率大小的影响，因此常用于固定频率的振荡器。
7
2．共基变压器耦合式LC 振荡器
（1）电路分析 下图所示的是共基极变压器耦合式LC振荡器。L2是负载线圈。 通过变压器L2和L之间的互感作用，在L上产生感生电动势，LC选频网络进行选频， L线圈的2、3端反馈电压加到晶体管的发射极与地(基极)使之产生振荡。 正反馈量的大小可以通过调节L的匝数或两个线圈之间距离来改变。调整电容器 C可调节振荡频率f0。
共基极变压器耦合式LC振荡器
（2）电路特点 共基极变压器耦合式振荡器的振荡频 率调节方便，波形较好， 常用于收音机的本机振荡电路。

基于石英晶体的正弦波振荡器multisimnewto st

晶体振荡器的基本知识下图是石英晶体谐振器的等效电路。

图中C0是晶体作为电介质的静电容，其数值一般为几个皮法到几十皮法。

Lq、Cq、rq是对应于机械共振经压电转换而呈现的电参数。

rq是机械摩擦和空气阻尼引起的损耗。

由图3-1可以看出，晶体振荡器是一串并联的振荡回路，其串联谐振频率fq和并联谐振频率f0分别为f q=1/2πLqCq，f0=f q Co1Cq/图1晶体振荡器的等效电路当W＜Wq或W>Wo时，晶体谐振器显容性；当W在Wq和Wo之间，晶体谐振器等效为一电感，而且为一数值巨大的非线性电感。

由于Lq很大，即使在Wq 处其电抗变化率也很大。

其电抗特性曲线如图所示。

实际应用中晶体工作于Wq~Wo之间的频率，因而呈现感性。

图2晶体的电抗特性曲线设计内容及要求一设计目的及主要任务1设计目的掌握高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力，并在此基础上设计并联变换的晶体正弦波振荡器。

2并联型晶体振荡器图3c-b型并联晶体振荡器电路图4皮尔斯原理电路图5交流等效电路C3用来微调电路的振荡频率，使其工作在石英谐振器的标称频率上，C1、C2、C3串联组成石英晶体谐振器的负载电容C L上，其值为C L=C1C2C3/(C1C2+C2C3+C1C3)C q/(C0+C L)<<1二详细设计步骤1、电路的选择晶体振荡电路中，与一般LC振荡器的振荡原理相同，只是把晶体置于反馈网络的振荡电路之中，作为一感性元件，与其他回路元件一起按照三端电路的基本准则组成三端振荡器。

根据实际常用的两种类型，电感三点式和电容三点式。

由于石英晶体存在感性和容性之分，且在感性容性之间有一条极陡峭的感抗曲线，而振荡器又被限定在此频率范围内工作。

该电抗曲线对频率有极大的变化速度，亦即石英晶体在这频率范围内具有极陡峭的相频特性曲线。

所以它具有很高的稳频能力，或者说具有很高的电感补偿能力。

因此选用c-b型皮尔斯电路进行制作。

图6工作电路2、选择晶体管和石英晶体根据设计要求，选择高频管2N3904型晶体管作为振荡管。

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rq≤100～200Ω ，Co=2～3 pF。因而晶体
的品质因数Qq很大，一般为几万至几百万
Qq
q Lq
rq
1 rq
Lq
O
≥（12 500～25 000）
Cq
电容性
fq fp
f
电容性
3、晶体谐振器电抗特性Xq
二、晶体振荡器电路
并联型晶体振荡器: 晶体以电感元件方式接入振荡电路,振荡频率
fq f f p
串联型晶体振荡器: 晶体以低阻抗方式串接在晶体与晶体管之间, 振荡频率 f fq
1、并联型晶体振荡器
这类晶体振荡器的振荡原因和一般反馈型 LC 振荡器相同,只要把 晶体置于反馈网络和振荡回路中,作为一个感性元件,并与其它回路 元件一起按照三点式电路的基本准则组成三点式振荡器.
常用的有两种基本类型: Pierce Ocsillators (c---b)型振荡器 Millor Ocsillators (b---e)型振荡器
C3
1 jC2
gm ube
1 jC1
1 jC2
gm ube
1
Rq jX q jCL
gm 2C1C2
ube
1
Rq j( X q C L )
1
其中： CL 1 1 1 , Zq Rq jXq
C1 C2 C3
1 当振荡平衡时: ube
ube
ub e ube
1
C2 JT
C1 C3
C3
容,也作为振荡频率的微调电 容.
C2 JT
C1 C3
仿真
2.振荡条件的近似分析
如果忽略 yre, yoe=goe+jωCoe , Cie
的作用.其高频小信号等效电路如
右图所示:
在忽略 gie 的负载作用后的等
效电路如下右图所示,可推出:
1
ub e
Rq
jX q
jC1 11
( j C1
1 C2
1)
利用二项式展开,并忽略高次项可得:
C3
g3ie
gmube
C1
Cq
Co
Lq
C2
rq
o
q (1
Cq 2(Co
) CL)
Cq
Lq
另外由右图可以看出,晶体管与晶体之
间的接入系数为:
p
Cq
Co CL Cq
CL
Co
rq
由于 Co+CL+Cq>>Cq ,故晶体管与晶体振荡回路之间
的藕合很松, 减少了电路不稳定因素对晶体振荡回路的影
Ec Rc
Rb1
L
Cc
Co
JT
C1
C2
Rb2 Re
C3
JT C1
C3
L
C2
二、晶体振荡器电路
Xq
电
2、串联型晶体感性振荡器
串联型晶体振荡器的稳频原理:
Z
由于在一般的 LC 振荡器中,LC 振荡回
路的O 阻抗相移 在 Zωq ω p 0 附近f变化显著,
而 A 与电容F性 则基本上电容不性随频率变化, 因而由相位平衡条件所决定的振荡工 作频率基本上决定 ωo，即: 0
Cq C3
Lq rq Co
gm kF g
0, k F
C1 C2
其中 g 为各种损
耗等效到集电极-发射极间的总电导.
gmube C1
C2
3、电路的谐振频率的估算:
o
1
Lq
Cq (Co CL ) Cq Co CL
1 Lq C q
Cq Co CL Co CL
q
1 Cq Co CL
即有:
gm
2C1C2
Rq
1 gm Rq 2C1C2
C2 JT
C3
gie
gmube
C1
C1 C3
Cq
Co
Lq
注意: 以上只是在考虑到晶体损耗的情 况下的起振条件.当具体考虑到振荡电
C2
rq
路中的其它损耗(如负载gL ,输入电阻 gie, 输出 goe),而忽略晶体的损耗时,则
振荡器起振条件与电容三点式相同,即
响,提高了振荡回路的稳定性.
二、晶体振荡器电路
（2）密勒振荡电路
晶体接在基极与发射极之间 该电路实质上是个双回路
振荡电路,L1,C1 是集电极回路 元件,由于基极与发射极之间接
Rb1
C2
L1
C1
L Ec
Cc
入感性元件的晶体,根据相位平
衡条件的判断准则,集电极回路
Rb2
JT
Re
Ce
必须等效为感性.可变电容 C1
gie
gmube
C1
Co
Cq Lq
+
u'be C2
rq
—
Cq C3
gmube C1
Lq rq Co
+ C2 u'be
—
仿真
2.振荡条件的近似分析
gm
Rq
2C1C2
j(
Xq
1 C L
)
1
Re
gm 2C1C2
j( X q
1 C L
)
0
1
令其虚部为零,可得振荡频率由: X q C L 0 决定
2． 由起振条件: ube ube
ω0 ωω’0 ω’
F A
••
而在串联晶体振荡器中就完全不同,由
于晶体串接在反馈电路中,且在 q 附
若将晶体短路,就是一 个普通的电容反 馈振荡电
路,由于晶体在串联谐振时, 阻抗很小,仅为 rq ,相当于 短路,所以振荡器的振荡频 率应接近晶体的串联谐振频
Cb
率,即为 q
如果由 L,C1,C2,C3 组成的回路谐 振频率距ωq 较远,由于晶体阻 抗增大,从而使正反馈减弱,增益 下降，破坏振荡条件,使其不能 振荡.
3.5 晶体振荡器
一、石英晶体谐振器
1、石英晶体等效电路
Lg Co
Cg
Lg3
Lg5
Cg3 Cg5
Lg
Co
Cg
Rg
其中 C0 晶体静态电容, Cg:基频等效电容, Lg:等效电感, Rg:等效电阻, 一般:Lg 很大, Cg 值很小,Q 值可达百万(106)量 级,Rg 不大
一、石英晶体谐振器
2、串并联谐振频率
作为集电极回路的调谐电容,可
调高回路的固有谐振频率f1 ,使
f1 f0 ,另外 C1 的改变也可改变
振荡幅度的大小,又由于晶体被 晶体管的低输入阻抗所并联,降 低了有载 QL 值,所以稳定度较低, 故不如 Pierce 电路.
C1 JT
L1
C2
二、晶体振荡器电路
2、串联型晶体振荡器
电路的交流等效电路如图所示
1
串联谐振频率: fq 2 Cg Lg
Lg
并联谐振频率:
fp 2
1
Lg
CoC g Co Cg
Co
Cg
Rg
fq
1 Cq Co
fq (1
Cg 2Co
)
一般 C g =(0.002---0.003) Co
Xq
电
感
国产B45 1MHz中等精度晶体的等效参数
性
如下：Lq= 4.00H，Cq=0.0063pF，
C2
C1
JT
JT
L
C
二、晶体振荡器电路
（1）皮尔斯振荡电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1. 电路结构
右图为典型的并联晶体振荡器,晶 体接在集电极与基极之间,振荡器
工作频率为 f,且有 fs f f p ,晶
体呈电感性,相当于 Clapp 电路.
Lc C3
Rb1
C1
晶
体
EC
JT
Cb
Rb2
Re
C2
C1, C2 即是谐振回路的一部 分,又构成反馈回路.C3 即作为 减弱晶体管与晶体间的藕合电