晶体振荡实验报告

晶体振荡实验报告
刘润杰03电A 2003131108 摘要:由于学习了课本里的振荡电路,老师要求我们每个学生做一个振荡器,要求是RC或晶体振荡.考虑到种种因素,我决定做晶体振荡器.
关键词：晶体振荡正弦波
一、方案选择:
对比LC振荡器，我们可知影响LC振荡电路振荡频率无的因素主要是LC 并联谐振回路的Q值，可以证明，Q值愈大，频率稳定度愈高。

由电路理论知道，。

为了提高Q值，应尽量减小回路的损耗电阻R并加大L/C值。

但一般的LC振荡电路，其Q值只可达数百，在要求频率稳定度高的场合，往往采用石英晶体振荡电路。

1、并联型晶体振荡电路
2、串联型晶体振荡电路。

1）当石英晶体发生串联谐振时，它呈纯阻性，相移是0。

若把石英晶体作为放大电路的反馈网络，并起选频作用，只要放大电路的相移也是0，则满足相位条件，形成图9.19所示的串联型石英晶体正弦波振荡电路。

2）当频率在f s与f p之间，石英晶体呈感性，可将它与两个C构成电容三点式正弦波振荡电路，形成并联型石英晶体正弦波振荡电路如图9.20所示。

实践证明，两者虽然都可行，但串联型晶体振荡较为容易做。

故初步打算用这种方案，其典型电路图如下：
此图的起振频率，和晶振的一致，其计算公式就是
式中，L的值就是L2的值。

C的值是C5，C6，C7三个电容的等效值。

C5是可调电容，其作用是对电路的频率起微调作用，提高系统稳定性。

R3是偏置电阻，使三极管工作在放在状态。

C7是用来消除寄生振荡干扰的。

二、制作过过程
在实际制作的时候，我用万能板搭了一块电路，实际买到的元器件中，9018的放大值有132。

而电感L2的Q值，才45，有点偏低，实验室的老师说应该还是可以的，所以，就没打算自己绕。

搭好所有的电路后，就是不出现所有的波形。

一些杂波干扰非常严重。

几乎不像是正弦波。

只是在杂波中隐隐约约能看到一些类似正弦波的波形，但不是只有一条，有好几条。

所以认为是杂波干扰。

检查了N次电路，发现，电路并没有搭错。

实在是没有办法，就找陈老师帮忙，他看了一眼电路，就叫我拿多了一条导线，他将导线接在电源的实地和虚地上，很神奇！示波器的图像即刻稳定了许多，但还是一条带状，但看得出里面有正弦波！！
陈老师说，这是因为，我的电源线太细，太长，而电路中又没有去除高频干扰的电容，由于当天太晚了，就没再调试下去，陈老师要我再改进，和细调电容，应该可以出波形。

调试停歇了几天。

几天后，再去调。

怪。

什么波形也没出，连带状图也没有了。

我有点慌。

但又忙着帮别人调。

就决定第二天再去。

次日，我独自一人在实验室里调。

当然，换了个9018。

不小心，扭了一个一个叫TRIN LEVER的旋钮。

一个漂亮的波形映入眼帘！
再至高频实验室，果真有波形，原来，当初的带状，其实，是因为示波器的“同步”没调好。

最后，我就测了它的参数。

如下：
输出：
频率：f s=6.0063M.
幅值：Vp-p=1.98V
输入：电压：12V
电流：10.5mA
后来,觉得不爽,又找了幅图做了另一个晶体振荡器.
参考网上的资料如下：
1.为了提高温度稳定性，在发射极到地之间接一个电阻Re＝2kΩ，取Rb2＝15kΩ，则
Ue≈IcRe≈2×10-3×2×103≈4V
Ub=Uc+Ube=4+0.7=4.7V
Ib=Ic/β＝2×10-3÷80＝0.025mA
Ib2=Ub/Rb2=4.7÷（15×103）≈0.31mA
Rb1=Ec-Ub/Ib+Ib2=（9.5-4.7）÷（0.025+0.31）≈14.3kΩ
取Rb1=15kΩ
2.调谐回路参数的确定
谐振回路的元件除了晶体以外，还有电容C1、C2和C。

C1和C2不但与振荡频率有关，而且也与反馈的大小有关。

C1、C2取得大一点，晶体管极间电容的影响可以小一些，从而有利于提高频率稳定度。

C2/C1比值大，则反馈小；反之，则反馈大。

对这类晶体振荡器来说，电路几乎没有多大变化，一般取C1＝C2，电容值范围取在50-200pF之间。

C是微
调电容，通常还与它并联一个适当的固定电容，C一般在40-120pF之间。

电容要选用温度系数小的瓷介电容或去母电容。

根据以上考虑设计的晶体振荡器电路如图八所示。

该电路工作在9V、16.95mA，其主要指标如下：
振荡频率f0=110592kHz
频率稳定度Δf/f0≤±50×60-6（在-10至+50℃时）
输出功率P0≈5mW
电源变化范围9V±15％
制作时，去掉了前面的电源部份！经过一下午的调试,(我用可调电阻代替偏置电阻Rb1,及Rb2。

第一次调试，波形是有，但SIN波的-Y轴部分，失真。

如
右图：
反复地调，最好的波形也是失真。

只是稍为好一些。

如下图：
最后，将反馈电阻用一个1K的可调电阻代替，再反复地调Rb1, Rb2，Re 及C，最后，出了很完美的波形。

如下图：
完美的波形。

但这与前面的计算有很大出入。

但实际的结果是这样，当然，我用的晶振是11.0592MHZ，可能，这有一些影响吧。

后来,再换了个20M的晶振,这次稍微调一下,就出了很完美的波形.(由于时间关系,很多数据都没测,但Rb1,Rb2,Re三个的值变化不会太大,特别是Rb2,Re,几乎未变动过!)
由于时间关系，此次晶振的制作实验，就到此结束，通过这次制作，我学到的东西再多了。

特别是关于高频这一部份的。

总结得到的经验如下：
1、电源要好。

即便是实验室里的电源，由于连接的问题，也会倒致很
大的干扰，加滤波电容，加滤高频的电容，是很必要的。

2、接地一定要好。

用电源（相对于用干电池时），虚地与实地要接到
一起，抗干扰能力会提高很多！
3、电路的设计要合理，电源与输出端要尽可能相距远一些。

4、元器布局要紧密。

引脚尽可能短，能不用插座的就不用。

哪怕焊接
时更麻烦。

不然调试会出很多问题。

5、如果，振荡器的负载能力不好，就要在输出端加一个缓冲器或射极
跟随器。

这些电路，网上有很多。

最后，对在我做这次实验的陈田明、罗雪晖、还有447实验室的刘老师表示忠心的感谢！！。