4.3 石英晶体振荡器课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（高教版）

用石英晶体组成的振荡器其频率稳定度可达10-6—10-l1数量级，大大提高了振荡频率的稳定度。目前，石英晶体振荡器已广泛应用于石英钟、彩色电视机、手持移动电话、计算机等各类电子设备中。 4.3.1 石英晶体谐振器 天然石英属二氧化硅晶体(SiO2)，将它按一定方位角切成薄片，称为石英晶体。石英晶体外形、内部结构及符号如图所示。 石英晶体外形 石英晶体结构 石英晶体符号 4.3 石英晶体振荡器 石英晶振的等效电路如下图所示。由石英晶振等效电路可知，这个电路有两个谐振频率。 石英晶体谐振器特性等效电路 石英晶体谐振器频率特性 (1)当R、L、C支路发生串联谐振时，等效于纯电阻R，阻抗最小，其串联谐振频率为： (2)当外加信号频率高于fs时，R、L、C支路与Co支路发生并联谐振，谐振频率为： 4.3.2 石英晶体振荡器 石英晶振作为选频元件所组成的正弦波振荡电路称为石英晶体振荡器。石英晶体振荡器的电路形式有两类：一类为并联型石英晶体振荡器，工作在fp与fs之间，石英晶体起电感作用；另一类为串联型石英晶体振荡器，工作在串联谐振频率fs处，利用阻抗最小的特性来组成振荡电路。 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 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。 串联型石英晶体振荡器 当振荡频率等于石英晶振的串联谐振频率fs时，石英晶振阻抗最小，因此正反馈最强，且相移为零，电路满足自激振荡条件而振荡。对于频率不等于fs的信号来说，石英晶振的阻抗较大，相移不为零，电路不满足自激振荡条件。 为了提高振荡器的频率稳定度，除了在电路结构上采取措施，还可从以下几方面采取措施。 ●尽量减少温度的影响，将振荡放大电路与谐振元件置于恒温环境中，采用空调使其工作温度基本保持不变，该方法一般用于要求较高的控制设备。另外，谐振元件应选用温度系数很小的元器件。 ●安装工艺上要注意消除分布电容和分布电感的影响。 ●减小负载对振荡电路的影响，一般采用方法是在振荡电路与负载之间加一缓冲放大电路，这样负载变化对振荡回路的影响便可大为降低。 ●稳定电源电压，采用稳压电源供电。 ●谐振元件应密封和屏蔽，使之不受外界电磁场的影响，不受湿度变化的影响。 RC振荡器主要由RC选频反馈网络和放大器所组成，常见的类型有桥式振荡电路和移相式振荡电路，本节将介绍RC桥式振荡电路的基本原理。 4.4.1 RC串并联选频网络 RC串并联选频网络是由R2、C2并联后与R1、C1串联组成，一般取R1=R2=R，C1=C2=C，其选频特性如右下图所示，输入电压vi的幅度一定时，输入信号频率变化会引起输出电压vo幅度和相位都变化。 谐振频率： 谐振输出电压 ： 4.4 RC振荡器 RC串并联选频网络 RC串并联网络选频特性 4.4.2 RC桥式振荡器 1．电路组成 RC桥式振荡器又称为文氏桥振荡器，它由同相放大器和具有选频作用的RC串并联正反馈网络所组成。 RC桥式振荡电路原理电路 RC桥式振荡电路实物图 2．振荡原理 RC串并联选频网络组成正反馈回路，集成运放输出信号经选频网络选出频