第四节石英晶体振荡器.pptx

1 1第四节第四节 石英晶体振荡器石英晶体振荡器在在在在LCLC振荡电路中，振荡电路中，振荡电路中，振荡电路中，Q Q值愈大，值愈大，值愈大，值愈大，LCLC并联电路的选频特性愈好。并联电路的选频特性愈好。并联电路的选频特性愈好。并联电路的选频特性愈好。LCLC回路的回路的回路的回路的Q Q值为值为值为值为可见，为了提高可见，为了提高可见，为了提高可见，为了提高LCLC回路的品质因数，应尽量减小回路的回路的品质因数，应尽量减小回路的回路的品质因数，应尽量减小回路的回路的品质因数，应尽量减小回路的损耗电阻，并增大损耗电阻，并增大损耗电阻，并增大损耗电阻，并增大L L/C C值。但实际上值。但实际上值。但实际上值。但实际上LCLC回路的回路的回路的回路的L L/C C值不能值不能值不能值不能无限制地增大。无限制地增大。无限制地增大。无限制地增大。L L/C C值有一定限制。一般值有一定限制。一般值有一定限制。一般值有一定限制。一般LCLC回路的回路的回路的回路的Q Q值最高可达数百。值最高可达数百。值最高可达数百。值最高可达数百。LCLC振荡电路的频率稳定度较低，在要求高频率稳定度的振荡电路的频率稳定度较低，在要求高频率稳定度的振荡电路的频率稳定度较低，在要求高频率稳定度的振荡电路的频率稳定度较低，在要求高频率稳定度的场合，往往采用高场合，往往采用高场合，往往采用高场合，往往采用高Q Q值的石英晶体谐振器代替一般的值的石英晶体谐振器代替一般的值的石英晶体谐振器代替一般的值的石英晶体谐振器代替一般的LCLC回路。回路。回路。回路。下页下页上页上页首页首页2 2第四节第四节 石英晶体振荡器石英晶体振荡器下页下页上页上页一、石英晶体的基本特性和等效电路1.1.石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性在石英晶片的两极加上一个交变电压，晶片将会产生在石英晶片的两极加上一个交变电压，晶片将会产生机械变形振动。机械变形振动。相反，若使晶片发生机械振动，则在晶片的相应方向相反，若使晶片发生机械振动，则在晶片的相应方向上将产生一定的交变电场。上将产生一定的交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅都非常小，只有在一般情况下，晶片机械振动的振幅都非常小，只有当外加交变电压的频率为某一特定频率时，振幅才会当外加交变电压的频率为某一特定频率时，振幅才会突然增大，这种现象称为突然增大，这种现象称为压电谐振压电谐振。上述特定频率称为晶体的上述特定频率称为晶体的固有频率固有频率或或谐振频率谐振频率。石英晶体又称为石英晶体又称为石英谐振器石英谐振器。首页首页3 3第四节第四节 石英晶体振荡器石英晶体振荡器下页下页上页上页2.2.石英晶体的等效电路石英晶体的等效电路石英晶体的等效电路石英晶体的等效电路符号符号R RC CL L 等效电路等效电路C C0 0当晶体不振动时，可以看成是一个当晶体不振动时，可以看成是一个平板电容器平板电容器C C0 0，称为静电电容。，称为静电电容。C C0 0与晶片的几何尺寸和电极面积有与晶片的几何尺寸和电极面积有关，关，一般约为几个皮法到几十皮法。一般约为几个皮法到几十皮法。当晶体振动时，有一个机械振动的惯性，用电感当晶体振动时，有一个机械振动的惯性，用电感 L L来等来等效，一般效，一般L L值为值为10-3102H。晶片的弹性一般以电容晶片的弹性一般以电容C C来等效，来等效，C C值为值为10-210-1pF。晶片振动时，因摩擦而造成的损耗用电阻晶片振动时，因摩擦而造成的损耗用电阻R R来等效，它的来等效，它的阻值约为阻值约为102的数量级。的数量级。首页首页4 4第四节第四节 石英晶体振荡器石英晶体振荡器下页下页上页上页由于晶体的等效电感由于晶体的等效电感L L很大，而等效电容很大，而等效电容C C很小，电阻很小，电阻R R也小，因此回路的品质因数也小，因此回路的品质因数Q很大，可达很大，可达104106，再加上晶片本身的固有频率很稳定，而且可做得很精确。再加上晶片本身的固有频率很稳定，而且可做得很精确。因此，利用石英谐振器组成振荡电路，可获得很高的频因此，利用石英谐振器组成振荡电路，可获得很高的频率稳定性。率稳定性。石英谐振器有两个谐振频率，当石英谐振器有两个谐振频率，当L L、C C、R R支路串联支路串联谐振时，等效电路的阻抗最小（等于谐振时，等效电路的阻抗最小（等于R R），），串联谐振串联谐振频率频率为为并联谐振频率并联谐振频率为为容性容性容性容性感感性性首页首页5 5第四节第四节 石英晶体振荡器石英晶体振荡器二、石英晶体振荡电路下页下页上页上页R Rb1b1R Rb2b2C C1 1+V VCCCCR Re eC Ce e+R RC CC C2 2晶体晶体1.1.并联型石英晶体振荡电路并联型石英晶体振荡电路并联型石英晶体振荡电路并联型石英晶体振荡电路并联型石英晶体振荡并联型石英晶体振荡电路利用石英晶体作电路利用石英晶体作为一个电感来组成选为一个电感来组成选频网络，晶体工作在频网络，晶体工作在fs s和和fp p之间。之间。电路的电路的振荡频率振荡频率首页首页6 6第四节第四节 石英晶体振荡器石英晶体振荡器上页上页2.2.串联型石英晶体振荡电路串联型石英晶体振荡电路串联型石英晶体振荡电路串联型石英晶体振荡电路R Rb1b1R Rb2b2+V VCCCCR Re1e1R RC CC C晶体晶体R Re2e2R Rw w调节电阻调节电阻R Rw w的大小可的大小可以改变正反馈的强弱，以改变正反馈的强弱，以便获得良好的正弦波以便获得良好的正弦波输出。输出。串联型石英晶体振荡电路利用石英晶体串联谐振时阻串联型石英晶体振荡电路利用石英晶体串联谐振时阻抗最小的特性组成振荡电路，晶体工作在抗最小的特性组成振荡电路，晶体工作在 fs s 处。处。首页首页