石英晶体正弦波振荡器设计

石英晶体振荡器第一章研究意义金融危机以来，国家围绕“保增长、调结构”采取了一系列调控政策，为我国石英晶体振荡器行业提供了较为宽松的国内发展环境，使石英晶体振荡器行业从2008年下半年以来的困境中得到了缓解和恢复。

我国石英晶体振荡器行业也在加快产业结构调整、转变发展方式，为行业持续发展提供了动力和支撑。

在全球经济不景气、国际市场持续低迷的情况下，我国石英晶体振荡器行业仍然呈现出了企稳回升、发展逐渐向好的良好局面。

虽然石英晶体振荡器行业发展很快，但是市场存在的一些问题不容忽视，如市场无序竞争、产品质量下降、创新乏力等。

石英晶体振荡器行业的规划和发展需要建立在充分市场调研的基础之上，石英晶体振荡器市场管理需要认清市场经济条件下政府和企业的角色定位，石英晶体振荡器市场有序运行需要完善市场交易规则和各项制度。

第二章发展现状石英的化学成分为SiO2，晶体属三方晶系的氧化物矿物，即低温石英（a-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。

广义的石英还包括高温石英（b-石英）。

低温石英常呈带尖顶的六方柱状晶体产出，柱面有横纹，类似于六方双锥状的尖顶实际上是由两个菱面体单形所形成的。

石英集合体通常呈粒状、块状或晶簇、晶腺等。

纯净的石英无色透明，玻璃光泽，贝壳状断口上具油脂光泽，无解理。

受压或受热能产生电效应。

发展趋势1、小型化、薄片化和片式化：为满足移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求，石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。

例如TCXO这类器件的体积缩小了30～100倍。

采用SMD 封装的TCXO厚度不足2mm，目前5×3mm尺寸的器件已经上市石英晶体振荡器。

2、高精度与高稳定度，无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm，VCXO的频率稳定度在10～7℃范围内一般可达±20～100ppm，而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±0.0001～5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。

石英晶体振荡器设计报告陈永平09电子C班0915241009一、设计要求A.晶体振荡器的工作频率在10MHZ以下（可为4MHZ、6MHZ、8MHZ）。

B.振荡器工作点可调，反馈元件可更换。

C.具有3组不同的负载阻抗。

D.电源电压为12V。

E.在10K负载上输出目测不失真电压波形Vopp≥4V。

震荡频率读出5位有效数字。

二、设计方案的论证A.电路形式：串联型石英晶体振荡器B.电路参数：1. 电路电阻：47k电位器一个，4.2k，4.7k,1.5k,620电阻各一个；2. 负载电阻：1k,10k,110k电阻各一个；3. 电容：103电容4个，102电容一个，101电容一个，152电容一个，可变电容一个；4. NPN三极管：9018 一个；5. 晶振：6Mhz一个；6. 电感：330uh,3.3uh各一个；C.参数估算：1.负载电阻变小时，输出电压幅度变小;负载电阻变大时，输出电压幅度变大。

2.调节Ct使谐振回路谐振频率与晶振的 fs 相同。

3.Rp减小时，输出电压幅度变大；Rp增大时，输出电压幅度变小。

D.设计内容的实现情况:负载上所测得的电压如下表：RL 1k 10k 110kVo-pp 3.33V 4.19V 4.19V三、电路图的分析和说明A.原理图：PCB图B.元器件功能1. 石英晶体:振荡回路的工作频率等于石英晶体的谐振频率fs时，石英晶体的高的阻抗近似为零；振荡回路的工作频率偏离石英晶体的频率fs时，石英晶体的阻抗骤然增加，近乎开路；综上，电路只能形成f=fs的振荡。

本实验中，采用的是6MHZ的晶振，因此回路输出6MHZ的振荡信号。

2. 9018高频管：9018是一种常用的高频(可到1.1GHz)小功率三极管。

它是一种小电压,小电流,小信号的NPN型硅三极管,常用在AM及FM放大电路,及FM/VHF调频本振电路中。

3. 电位器：调节电位器可改变静态工作点。

电路的直流通路如下图静态工作点的计算：U BQ=R2/(Rp+R1+R2)*VccI EQ=(UBQ-UBEQ)/R4I BQ=IEQ/(1+B)当Rp减小时，U BQ增大，从而I EQ增大，三级管的放大倍数B一般是固定的，所以I BQ遂I EQ的增大而增大；4. 可调电容：调节电路回路的频率与石英晶体振荡器的fs相同。

石英晶体振荡电路设计摘要：不同的制造商提供各种形状与大小的石英晶体，其性能指标也各不一样。

这些指标包括谐振频率、谐振模式、负载电容、串联阻抗、管壳电容以及驱动电平。

本应用笔记帮助读者理解这些指标参数，并允许用户根据应用选择合适的晶体以及在MAX1470超外差接收机电路应用中获得最佳效果。

不同的制造商提供各种形状与大小的石英晶体，其性能指标也各不一样。

这些指标包括谐振频率、谐振模式、负载电容、串联阻抗、管壳电容以及驱动电平。

本篇应用笔记帮助读者理解这些指标参数，并允许用户根据应用选择合适的晶体以及在MAX1470超外差接收机电路应用中获得最佳效果。

晶体的等效电路见图1。

图中包括了动态元件：电阻Rs、电感Lm、电容Cm和并联电容Co。

这些动态元件决定了晶体的串联谐振频率和谐振器的Q值。

并联电容Co是晶体电极、管壳和引腿作用的结果。

图1. 晶体模型以下详细给出主要的性能指标。

谐振频率晶体频率可以根据接收频率指定。

由于MAX1470使用低端注入的中频，晶体频率可由下式给出(单位为MHz)：对于315MHz应用，晶体的频率可为，而在应用时需要晶体。

仅基频模式的晶体需要指定(无需泛音)。

谐振模式晶体具有两种谐振模式：串联(两个频率中的低频率)和并联(反谐振，两个频率中的高频率)。

所有在振荡电路中呈现纯阻性时的晶体都表现出两种谐振模式。

在串联谐振模式中，动态电容的容抗Cm、感抗Lm相等且极性相反，阻抗最小。

在反谐振点。

阻抗却是最大的，电流是最小的。

在振荡器应用中不使用反谐振点。

通过添加外部元件(通常是电容)，石英晶体可振荡在串联与反谐振频率之间的任何频率上。

在晶体工业中，这就是并联频率或者并联模式。

这个频率高于串联谐振频率低于晶体真正的并联谐振频率(反谐振点)。

图2给出了典型的晶体阻抗与频率关系的特性图。

图2. 晶体阻抗相对频率负载电容和可牵引性在使用并联谐振模式时负载电容是晶体一个重要的指标。

在该模式当中，晶体的总电抗呈现感性，与振荡器的负载电容并联，形成了LC谐振回路，决定了振荡器的频率。

模拟电路部分晶振设计1. 振荡器原理振荡器是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大器。

从能量的角度来说，正弦波振荡器是通过自激方式把直流电能转换为特定频率和幅度的正弦交变能量的电路。

对于任何一个带有反馈的放大电路，都可以画成下图所示结构：图4 振荡器 当增益满足1≥⨯a f ，且相位条件满足πβα2=+时，构成正反馈环路，起振条件得以满足。

上图即构成一个振荡器。

2. 晶振原理当在晶体两端加上一定的交变电场,晶片就会产生机械形变, 石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制的一种谐振器件, 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。

同时这个机械形变又会产生相应的交变电压,并且其特征频率下的振幅比其他频率点的振幅大得多。

根据这个特点,为了得到低的起振电压和短的起振时间,在晶体两端施加的交变电压的频谱能量应主要集中在晶体的特征频率附近。

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。

石英晶体振荡器的等效电路如图5 所示。

当用石英晶体组成并联谐振电路时,晶体表现为 感性,其等效品质因数Q 值很高。

等效阻抗2频率特性如图6所示。

图5 晶振等效电路图6 晶振等效阻抗图6中，Fr 为串联谐振点。

在频率为)2/(1LC F r π=时，图2中串联的L 、C 谐振，串联支路等效为一个纯电阻。

Fa 为并联谐振点，此时串联支路等效为电感，与并联的C0谐振，0/1C C F F r a +=。

此时等效阻抗趋于无穷大。

通常这两个频率点之间的差值很小。

总的来说，可以认为晶振在串联谐振时表现为电阻，在并联谐振时表现为电感。

这里建议设计时采用并联谐振。

3. Pierce Oscillator图7 振荡电路倒相器作为放大器，同时提供180度的相移。

而晶振及负阻电容作为反馈回路，提供剩下的180度相移。

R F 为反馈电阻，用来决定倒相器的直流工作点，使之工作在高增益区（线性区）。

晶体振荡器设计报告晶体振荡器设计报告班级姓名学号年月日一、设计方案论证振荡器常用于高频发射机和接收机，频率稳定性是衡量振荡器性能的重要参数之一，而石英晶体因其频率的高稳定性得到广泛的应用，依据右图所示的晶体的电抗特性曲线，在串并联谐振频率之间很狭窄的工作频带内，它呈现电感性，因而石英谐振器或者工作在感性区，或者工作于串联谐振频率上，不能工作在容性区，因为此时无法判断晶体是否工作，从而也不能保证频率的稳定度。

因此，根据晶体在电路中的作用原理，振荡器可分为两类：一类是石英晶体在振荡器线路中作为等效电感元件使用，称为并联谐振型晶体振荡器；另一类是把石英晶体作为串联谐振元件使用，使它工作于串联谐振频率上，串联谐振型晶体振荡器。

1. 晶体振荡器连接方式的选取并联谐振c-b型晶体振荡器的典型电路如右图所示。

振荡管的基极对高频接地，晶体管接在集电极和基极之间，C2与C5为回路的另外两个电抗元件，它类似于克拉泼振荡器，晶体振荡器的谐振回路与振荡管之间的耦合电容非常弱，从而使频率稳定性大大提高，因此本设计实验采用这种连接方案。

2. 输出缓冲级设计输出缓冲级主要完成对所产生的振荡信号进行输出，不管是并联谐振晶振电路还是串联谐振晶振电路，它们的带负载能力都不是很强，负载值改变时可能造成振荡器的输出频率变化，也可能影响振荡器的输出幅度，输出缓冲级的作用就是提高整个振荡器的带负载能力，即使得振荡器的输出特性不受负载影响，或影响较小。

常用的输出缓冲级是在电路的输出端加一射极跟随器，从而提高回路的带负载能力。

设计跟随器的特点是输入阻抗高，输出阻抗低，电压放大倍数略低于1，带负载能力强，具有较高的电流放大能力，它可以起到阻抗变换和级间隔离的作用，因而可以减小负载对于振荡回路的影响，射极跟随器的典型电路如右图所示。

3. 系统原理图设计依据各部分的方案设计并结合设计要求，综合考虑各种影响因素，设计系统原理图如下图所示。

图中R1和R2分压为三极管T1提供偏置电压，通过改变Rp1阻值的大小可以改变T1的静态工作点，C1用于在振荡器起振时将R1短路从而可以使振荡器正常振荡，C2、C5组成反馈分压，用于为振荡器提供反馈信号，它们与石英晶振共同构成了电容三点式振荡器电路，此时晶体相当于一等效电感，T2连接成射极跟随器，用于提高系统的带负载能力，RL1、RL2、RL3为三组负载。

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0.1pF, 因此, C<0。

晶片的磨擦损耗等效为电阻R, 其值约为100Ω, 理想情况下R=0。

当等效电路中的L、C、R支路产生串联谐振时, 该支路呈纯阻性, 等效电阻为R, 谐振频率谐振频率下整个网络的电抗等于R并联C0的容抗, 因R<<ω0C0, 故可近似认为石英晶体也呈纯阻性, 等效电阻为R。

当f<fs时, C0和C电抗较大, 起主导作用, 石英晶体呈容性。

当f>fs时, L、C、R支路呈感性, 将与C0产生并联谐振, 石英晶体又呈纯阻性, 谐振频率由于C<0, 所以fP≈fS。

当f>fP时, 电抗主要决定于C0, 石英晶体又呈容性。

因此, 石英晶体电抗的频率特性如上图所示, 只有在fs<f<fP的情况下, 石英晶体才呈现感性；并且C0和C的容量相差愈悬殊, fs和fP愈接近, 石英晶体呈感性的频带愈狭。

石英晶体振荡器设计参考石英晶体振荡器设计参考振荡器是一种将直流电能转换为具有一定频率的交流电能的装置，而将石英晶体谐振器（以下简称晶体）作为频率控制元件的振荡器就叫做石英晶体振荡器（以下简称晶振）。

由于晶体的机械品质因数（Q值）可达到105～106数量级，其相移随频率的变化△Φ/△ω很大，故晶振有很高的频率稳定度，约在10-4～10-12的范围。

目前晶振被广泛应用到军、民用通信电台、微波通信设备、程控电话交换机、无线电综合测试仪、移动电话发射台、高档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等。

目前晶振有以下八类：普通晶体振荡器（XO）、压控晶体振荡器（VCXO）、温度补偿晶体振荡器（TCXO）、恒温晶体振荡器（OCXO）、温补压控晶体振荡器（TCVCXO）、恒温压控晶体振荡器（OCVCXO）、微机补偿晶体振荡器（MCXO）和铷-晶体振荡器。

其中，温度补偿晶体振荡器包括模拟温补、数字温补、模拟-数字混合温补和单片机温补的晶体振荡器。

以下根据晶振的分类和应用，对晶振设计时需考虑的问题做一下简单介绍。

1.晶体的选用（1）切型的选取晶体的切型有AT、BT、CT、DT、ET、FT、ST、x+5、AC、BC、FC、LC、SC等，每种切型都有各自的特性，而目前在晶振中应用最多的切型是AT切和SC切。

由于AT切石英片的尺寸合适，便于加工，体积可以做的很小，在较宽的温度范围内具有良好的频率温度特性（在-55℃～85℃范围内可达到±25×10-6），并有较高的压电活性等优点，从而得到最广泛的应用。

它是石英谐振器中最重要的一种切型，频率范围约为800kH z～350MHz，采用离子刻蚀技术，其基音频率可达到1GHz左右。

目前的温度补偿晶体振荡器基本都是采用的AT切型晶体。

SC切晶体是一种双旋转切型晶体。

由于它具有应力补偿和热瞬变补偿特性，故其频率与热应力及电极应力在表面内所产生的应力无关。

因此，这种切型具有老化小、相位噪声低、短期频率稳定性好、热滞效应小及开机特性好等优点，特别适用于高稳定晶体振荡器。

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 '。

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目一：高频石英晶体正弦波振荡器初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、采用晶体三极管构成一个多功能正弦波振荡器；2、额定电源电压5.0V ，电流1～3mA;输出频率10 MHz；3、通过跳线可构成串、并联晶体振荡器；4、有缓冲级，在100欧姆负载下，振荡器输出电压≥1 V (D-P);5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。

时间安排：二十周一周，其中4天硬件设计与制作，3天调试及答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)2 设计内容及要求 (1)2.1设计目的及主要任务 (1)2.1.1设计目的 (1)2.1.2 设计任务及要求 (1)2.2设计思想 (2)3 石英晶体特性简介 (2)3.1物理特性 (2)3.2等效电路及阻抗特性 (2)3.3晶体谐振器的应用 (3)4 晶体正弦波振荡器的设计 (3)4.1串联型晶体振荡器 (4)4.2并联型晶体振荡器 (5)4.2.1 c-b型并联晶体振荡器 (5)4.2.2 b-e型并联晶体振荡器 (6)4.3输出缓冲级设计 (7)4.4晶体振荡器设计总原理图 (7)4.4.1电路原理图的设计 (7)4.4.2 元件参数的计算 (8)5 电路仿真与硬件调试 (9)5.1电路仿真 (9)5.1.1静态工作点的测试 (9)5.1.2串联型振荡器输出测试 (10)5.1.3并联型振荡器输出测试 (11)5.2硬件调试 (11)6 元器件清单 (13)7 总结与心得体会 (14)参考文献 (15)摘要石英晶体振荡器是一种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。

正弦波振荡器的设计与测试1. LC 振荡器设计方法与步骤 LC 正弦波振荡器在其振荡建立并达到平衡之后，晶体管工作在非线性状态，工作频率较 高，晶体管参数也不再为一实数。

振荡的物理过程变得十分复杂，因此企图用严密的理论分 析进行设计计算是不现实的。

通常行之有效的方法是：根据振荡器的工作原理和设计原则， 合理的选择电路形式和器件，然后进行近似的估算，最后进行实验调整，使其达到所要求的 技术指标。

（1）选择振荡电路形式 振荡电路的选择主要是根据所给定的工作频率（或工作频段）频率稳定度的要求。

LC 振 荡电路一般适用于数百千赫到数百兆赫的频率范围，它的短期频稳度一般在 10−3 到 10−4 的 数量级。

在小功率通讯机中所使用的可变频率振荡器， 一般都要求波段范围内频率连续可调， 故可选 用互感耦合三点式振荡电路。

互感量的调节比较方便， 其输入与输出电路的馈电方式互不影 响。

但是，由于结构复杂，特别是电路中含有电感元件，故这种电路较适用于中短波波段， 在短波段以上，一般多采用考毕兹电路。

对于可变频率振荡器，其频率稳定度要求提高时， 几乎都采用克拉泼电路或西勒电路，它的频稳度达到 10−4～10−5。

若采用高质量回路元件， 再加上一些措施，频稳度还可进一步提高。

一般频率稳定度要求在 10−5 ～10−6 以上的固定频率振荡器（如广播发射机的主振器）时， 必须选用石英晶体振荡器。

表 3.4.1 各种振荡器的频率精确度和稳定度 分 类 无稳态多谐振荡器 LC 振荡器 RC 振荡器 晶体振荡器 稳定化晶体振荡器 （2）振荡管的选择 小功率振荡器输出一般为毫瓦数量级，一般晶体管均可满足功率的要求。

选管时主要 考虑是在满足工作频率和起振条件前提下， 应尽可能提高振荡器的频稳度， 因此振荡管应满 足以下几点要求： 频 率 精 确 度 10−1 5×10−2 5×10−2 5×10−5 10−6 频 率 稳 定 度 10−1 5×10−2 5×10−2 5×10−5 10−6PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ①特征频率 fT 或最高频率 fmax 要足够高。

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。

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目一：高频石英晶体正弦波振荡器初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、采用晶体三极管构成一个多功能正弦波振荡器；2、额定电源电压5.0V ，电流1～3mA;输出频率 10 MHz；3、通过跳线可构成串、并联晶体振荡器；4、有缓冲级，在100欧姆负载下，振荡器输出电压≥ 1 V (D-P);5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。

时间安排：二十周一周，其中4天硬件设计与制作，3天调试及答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)2 设计内容及要求 (1)2.1设计目的及主要任务 (1)2.1.1设计目的 (1)2.1.2 设计任务及要求 (1)2.2设计思想 (2)3 石英晶体特性简介 (2)3.1物理特性 (2)3.2等效电路及阻抗特性 (2)3.3晶体谐振器的应用 (3)4 晶体正弦波振荡器的设计 (3)4.1串联型晶体振荡器 (4)4.2并联型晶体振荡器 (5)4.2.1 c-b型并联晶体振荡器 (5)4.2.2 b-e型并联晶体振荡器 (6)4.3输出缓冲级设计 (7)4.4晶体振荡器设计总原理图 (7)4.4.1电路原理图的设计 (7)4.4.2 元件参数的计算 (8)5 电路仿真与硬件调试 (9)5.1电路仿真 (9)5.1.1静态工作点的测试 (9)5.1.2串联型振荡器输出测试 (10)5.1.3并联型振荡器输出测试 (11)5.2硬件调试 (11)6 元器件清单 (13)7 总结与心得体会 (14)参考文献 (15)摘要石英晶体振荡器是一种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。