2022-2023学年高二物理竞赛课件：石英晶体振荡电路

石英晶体振荡电路 石英晶体振荡电路 石英晶体的基本特性与等效电路 结构 极板间加电场 极板间加机械力 晶体机械变形 晶体产生电场 压电效应 交变电压 机械振动 交变电压 机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高 当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大。 压电谐振 石英晶体振荡电路 石英晶体的基本特性与等效电路 等效电路 A. 串联谐振 特性 晶体等效阻抗为纯阻性 B. 并联谐振 通常 所以 1、几乎所有实用的放大电路中都要引入负反馈。 反馈是指把输出电压或输出电流的一部分或全部通过反馈网络，用一定的方式送回到放大电路的输入回路，以影响输入电量的过程。 反馈网络与基本放大电路一起组成一个闭合环路。通常假设反馈环内的信号是单向传输的，即信号从输入到输出的正向传输只经过基本放大电路，反馈网络的正向传输作用被忽略；而信号从输出到输入的反向传输只经过反馈网络，基本放大电路的反向传输作用被忽略。判断、分析、计算反馈放大电路时都要用到这个合理的设定。 有无反馈的判断方法是：看放大电路的输出回路与输入回路之间是否存在反馈网络（或反馈通路），若有则存在反馈，电路为闭环的形式；否则就不存在反馈，电路为开环的形式。 2、在熟练掌握反馈基本概念的基础上，能对反馈进行正确判断尤为重要，它是正确分析和设计反馈放大电路的前提。 交、直流反馈的判断方法是：存在于放大电路交流通路中的反馈为交流反馈。引入交流负反馈是为了改善放大电路的性能；存在于直流通路中的反馈为直流反馈。引入直流负反馈的目的是稳定放大电路的静态工作点。 反馈极性的判断方法是：用瞬时极性法，即假设输入信号在某瞬时的极性为（+），再根据各类放大电路输出信号与输入信号间的相位关系，逐级标出电路中各有关点电位的瞬时极性或各有关支路电流的瞬时流向，最后看反馈信号是削弱还是增强了净输入信号，若是削弱了净输入信号，则为负反馈；反之则为正反馈。实际放大电路中主要引入负反馈。 电压、电流反馈的判断方法是：用输出短路法，即设 或 ，若反馈信号不存在了，则是电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。电压负反馈能稳定输出电压，电流负反馈能稳定输出电流。 串联、并联反馈的判断方法是：根据反馈信号与输入信号在放大电路输入回路中的求和方式判断。若 与 以电压形式求和，则为串联反馈；若 与 以电流形式求和， 则为并联反馈。为了使负反馈的效果更好，当信号源内阻较小时，宜采用串联反馈；当信号源内阻较大时，宜采用并联反馈。 3、负反馈放大电路有四种类型：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈及电流并联负反馈放大电路。它们的性能各不相同。 由于串联负反馈要用内阻较小的信号源即电压源提供输入信号，并联负反馈要用内阻较大的信号源即电流源提供输入信号，电压负反馈能稳定输出电压（近似于恒压输出），电流负反馈能稳定输出电流（近似于恒流输出），因此，上述四种组态负反馈放大电路又常被对应称为压控电压源、流控电压源、压控电流源和流控电流源电路。 4、引入负反馈后，虽然使放大电路的闭环增益 减小，但是放大电路的许多性能指标得到了改善，如提高了电路增益的稳定性、减小了非线性失真，抑制了干扰和噪声、扩展了通频带，串联负反馈使输入电阻提高，并联负反馈使输入电阻下降，电压负反馈降低了输出电阻，电流负反馈使输出电阻增加。所有性能的改善程度都与反馈深度 有关。实际应用中，可依据负反馈的上述作用引入符合设计要求的负反馈。 5、对于深度负反馈放大电路，可利用“虚短” 、“虚断” 概念估算闭环电压增益。 6、引入负反馈可以改善放大电路的许多性能，而且反馈越深，性能改善越显著。但由于电路中有电容等电抗性元件存在，它们的电抗随信号频率而变化，因而使 的大小和相位都随频率而变化，当幅值条件 =1及相位条件 同时满足时，电路就会从原来的负反馈变成正反馈而产生自激振荡。通常用频率补偿法来消除自激振荡。 重点：(1)反馈的基本概念：正反馈、负反馈、交流反馈、直流反馈、电压反馈、电流反馈、并联反馈、串联反馈。(2)反馈的组态及极性的判定。(3)负反馈对放大电路性能的影响和反馈的正确引入。(4)深度负反馈条件下负反馈放大电路的特点及电路增益的近似估算。 难点：(1)反馈的组态及极性的判定。(2)负反馈对放大电路稳定性的影响。 作业 P378 - 7.5. 1、7.5.2 、7.5.3 $