石英晶体振荡器设计报告
低噪声集成石英晶体振荡器设计的开题报告
低噪声集成石英晶体振荡器设计的开题报告一、选题背景随着现代电子技术的不断发展，时钟信号的稳定性和准确性已经成为各种电子设备中必不可少的关键技术。
石英晶体振荡器作为时钟信号源，其稳定性和准确性直接影响整个电子系统的性能。
近年来，随着无线通信、计算机和移动设备等电子产品的广泛应用，对低噪声、高稳定性、小尺寸、低功耗、长寿命的石英晶体振荡器的需求越来越迫切。
二、选题目的本课题旨在研究设计一种低噪声集成石英晶体振荡器，满足高性能电子设备对时钟信号的需求。
三、选题内容本课题的研究内容包括：1. 石英晶体振荡器的基础知识和原理的掌握；2. 石英晶体振荡器的现状分析及市场需求分析；3. 低噪声集成石英晶体振荡器的电路设计和优化；4. 低噪声集成石英晶体振荡器的PCB布局的设计和优化；5. 低噪声集成石英晶体振荡器的测试验证和性能指标评估。
四、研究意义本课题的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 提高石英晶体振荡器的稳定性和准确性，提高整个电子系统的性能；2. 设计出一种低噪声、高稳定性、小尺寸、低功耗、长寿命的石英晶体振荡器，满足高性能电子设备对时钟信号的需求；3. 探索一种新型低噪声集成石英晶体振荡器的设计方法和优化思路，对振荡器的研究和发展具有重要的理论和实践意义。
五、拟采取的方法和步骤1. 研究石英晶体振荡器的基本原理和现状分析；2. 确定低噪声集成石英晶体振荡器设计的指标和要求；3. 根据设计指标，设计并模拟振荡器电路；4. 分析电路的性能指标，进行优化设计；5. 设计PCB布局，进行仿真分析；6. 制作实物样品，进行测试验证；7. 对测试结果进行数据分析和性能指标评估。
六、预期成果1. 设计出高稳定性、低噪声、小尺寸、低功耗、长寿命的石英晶体振荡器；2. 探索出一种新型低噪声集成石英晶体振荡器设计的方法和优化思路；3. 获得一些有关石英晶体振荡器的理论知识和实践经验。
实验2 石英晶体振荡器
—、实验准备1．做本实验时应具备的知识点：石英晶体振荡器、串联型晶体振荡器、静态工作点、微调电容、负载电阻对晶体振荡器工作的影响2．做本实验时所用到的仪器：晶体振荡器模块、双踪示波器、频率计、万用表二、实验目的1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。
2．掌握石英晶体振荡器、串联型晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件功能。
3．熟悉静态工作点、微调电容、负载电阻对晶体振荡器工作的影响4．感受晶体振荡器频率稳定度高的特点，了解晶体振荡器工作频率微调的方法。
三、实验内容1．用万用表进行静态工作点测量。
2．用示波器观察振荡器输出波形，测量振荡电压峰-峰值Vp-p，并以频率计测量振荡频率。
3．观察并测量静态工作点、微调电容、负载电阻等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响。
四、基本原理1．晶体振荡器工作原理一种晶体振荡器的交流通路如图2-1所示。
图中，若将晶体短路,则L1、C2、C3、C4就构成了典型的电容三点式振荡器(考毕兹电路)。
因此，图2-1的电路是一种典型的串联型晶体振荡器电路（共基接法）。
若取L1=4.3μH、C2=820pF、C3=180pF、C4=20pF，则可算得LC并联谐振回路的谐振频率f0≈6MHz，与晶体工作频率相同。
图中，C4是微调电容，用来微调振荡频率；C5是耦合（隔直流）电容，R5是负载电阻。
很显然，R5越小，负载越重，输出振荡幅度将越小。
2．晶体振荡器电路晶体振荡器电路如图2-2所示。
图中，4R03、4C02为去耦元件，4C01为旁路电容，并构成共基接法。
4W01用以调整振荡器的静态工作点（主要影响起振条件）。
4C1为微调电容，可微调振荡频率，4C05为输出耦合电容。
4Q02为射随器，用以提高带负载能力。
实际上，图2-2电路的交流通路即为图2-1所示的电路。
五、实验步骤1．实验准备在实验箱主板上插好晶振模块，接通实验箱上电源开关，按下开关4K01，此时电源指示灯点亮。
2．静态工作点测量改变电位器4W01可改变4Q01的基极电压VB，并改变其发射极电压VE。
晶体振荡器设计报告
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
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。
石英晶体振荡器实验报告
石英晶体振荡器一、实验目的1．了解晶体振荡器的工作原理及特点。
2．掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。
二、实验主要仪器1．双踪示波器2．频率计3．万用表4．实验板G1三、预习要求：1．查阅晶体振荡器的有关资料。
阐明为什么用石英晶体作为振荡回路元件就能使振荡器的频率稳定度大大提高。
2．试画出并联谐振型晶体振荡器和串联谐振型晶体振荡器的实际电路，并阐述两者在电路结构及应用方面的区别。
四、实验原理本实验单元模块电路如图4－1所示,其电路为串联型晶体振荡器，R1、R2、R3、R4、为直流偏置电阻，RP为基极可调电阻，改变其值可以改变振荡的幅度，L2为高频扼流圈，EX晶体振荡器，C T为可调电容，C3为反馈电容，C4分压电容，C2为输出耦合电容。
当回路的谐振频率等于晶体的串联谐振频率时，晶体的阻抗最小，近似为一短路线，电路满足相位条件和振幅条件，故能正常工作；当回路的谐振频率距串联谐振频率较远时，晶体的阻抗增大，使反馈减弱，从而使电路不能满足振幅条件，电路不能工作五、实验内容及步骤实验电路图见图4-1图4-1 晶体振荡器原理图1．测振荡器静态工作点，调图中R P ，测得I Emim I Emax2．测量当工作点在上述范围时的振荡频率及输出电压。
3．负载不同时对频率的影响，R 1分别为110K Ω、10K Ω、1K Ω，测出电路振荡频率填入表4.1, 并与LC 振荡器比较。
R L ～f 表4.1六、实验报告要求1．画出实验电路的交流等效电路 2．整理实验数据。
3．比较晶体振荡器与LC 振荡器带负载能力的差异，并分析原因。
4．你如何肯定电路工作在晶体的频率上。
5．根据电路给出的LC 参数计算回路中心频率，阐述本电路的优点。
OUT+12V。
晶体振荡器设计报告
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。
石英晶体振荡器设计报告
石英晶体振荡器设计报告张炳炎09微电03 目录1 设计要求2 设计方案论证a.电路形式的选取b.参数的设计、估算c. 设计内容的实现3 电路的工作原理4 晶体振荡器的特点5 电路设计制作过程中遇到的主要问题及解决方法、心得和建议6 参考文献7 附录1设计要求（1）晶体振荡器的工作频率在100MHZ以下（2）振荡器工作可调，反馈元件可更换（3）具有三组不同的负载阻抗（4）电源电压为12V（5）在10K负载上输出目测不失真电压波形Vopp>=4V,振荡器频率读出5为有效数字2设计方案论证a.电路形式的选取: 串联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器交流等效电路石英晶体的物理和化学性能都十分稳定,等效谐振回路具有很高的标准性,Q值很高,对频率变化具有极灵敏的补偿能力具有.利用石英晶体作为串联谐振元件,在谐振时阻抗接近于零,此时正反馈最强,满足振荡条件.因此,电路的振荡频率和频率稳定度都取决于石英晶体的串联谐振频率.b.参数的设计、估算选用石英晶体（6M）作为串联谐振元件，提高振荡器的标准性，三极管为高频中常用的小功率管9018，作为放大电路的主要器件，选用阻值较大的可调电阻Rp（50k）来调节电路的静态工作点，使输出幅值达到最大而不失真，在LC 组成的谐振回路加可变电容（100p）调节谐振频率。
三组负载分别为1k、10k、110k，用来比较对振荡器频率及幅值的影响。
c. 设计内容的实现○1输入电源电压12V,测试电路的静态工作点, 三极管Vbe>0.7v,Vc>Vb>Ve,三极管工作在放大区。
○2输出端接上示波器，观察到正弦波，通过改电位器、可变电容使输出的幅值达到最大。
○3改变负载值，测量不同负载下电路输出的频率及幅值大小。
可知,负载几乎对频率没有影响,因为输出的频率主要由石英晶体决定,而幅值随着负载的减小而略微下降,当空载时幅值最大。
3 电路的工作原理石英晶体振荡器总原理图如上图，C6，C7和L2组成π型滤波器，对外部直流电源进行滤波而只通过直流量，防止其对电路产生干扰。
晶体振荡器课程设计报告.doc
晶体振荡器课程设计报告1应时晶体及其特性11.1应时晶体简介11.2应时晶体的阻抗频率特性12晶体管33的内部工作原理。
晶体振荡器电路的类型和工作原理43.1串联谐振晶体振荡器43.2并联谐振晶体振荡器63.3谐振晶体振荡器84工作点和环路参数的确定(以皮尔斯电路为例)94.1主要技术点标准94.2工作点的确定104.3交流参数的确定105提高振荡器116的频率稳定性。
12参考文献摘要:131应时晶体及其特性1.1应时晶体简介应时是一种矿物二氧化硅，其化学组成为二氧化硅，其形状为角锥形六方晶体，具有各向异性的物理特性。
根据其自然形状，它有三个对称轴，即电轴x、机械轴y和光轴z。
石英谐振器中的各种晶片从每个轴以不同的角度被切成正方形、矩形、圆形或棒状薄片，例如at、BT、CT、DT等。
在图1中。
不同的芯片类型具有不同的振动类型和不同的性能。
1.2应时晶体的阻抗频率特性石英谐振器的电路符号和等效电路如图 1.2.1所示。
C0被称为静态电容，即当晶体不振动时，两个极板之间的等效电容，它与晶片尺寸有关，通常约为几十pF至几十pF。
机械振动中晶体的惯性相当于Lq，Cq振动中摩擦引起的损耗相当于Rq。
它们的值与晶片切割方向、形状和尺寸有关。
一般来说，Lq是H，Cq是pF，Rq在几百到几百欧姆之间。
它的Lq很大，而Cq和Rq很小，有一个品质因数，所以Q值很高。
在这两者之间，因为应时晶体振荡器的存取系数P=Cq/(C0 Cq)很小，所以外部元件参数对应时晶体振荡器的影响很小。
忽略等效电路中的Rq，完整的等效电路图阻抗符号基频等效电路1.2.1晶体振荡器等效电路应时晶体振荡器可以等效为串联谐振电路和并联谐振电路。
如果忽略gq，晶体振荡器两端会出现纯电抗。
串联谐振频率:并联谐振频率可由上述公式获得，其阻抗频率特性曲线如图1.2.2和图1.2.2所示。
当使用f fp时，X为0，环路为容性。
当fq f 0时，环路是电感性的，发生串联谐振或并联谐振。
石英晶体振荡器实验报告
石英晶体振荡器实验报告
石英晶体振荡器实验报告
一、实验目的
1．了解晶体振荡器的工作原理及特点；
2．掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。
二、实验电路说明
本实验电路采用并联谐振型晶体振荡器，如图
XT、C2、C3、C4组成振荡回路。
Q1的集电极直流负载为R3,偏置电路由R1、R2、W和R4构成，改变W可改变Q1的静态工作点。
静态电流的选择既要保证振荡器处于截止平衡状态也要兼顾开始建立振荡时有足够大的电压增益。
振荡器的交流负载实验电阻为R5。
三、实验内容及步骤
1．接通电源；
2．测量振荡器的静态工作点：
调整图中W，测得Iemin和Iemax（可测量R4两端的电压来计算相应的Ie值）；经计算可得：Iemin=0.704mA , Iemax=4.920mA 3．测量当工作点在上述范围时的振荡器频率及输出电压。
振荡器的频率为10MHz，输出电压的范围是0.37V～2.50V
4．研究有无负载对频率的影响：先将K1拨至OFF，测出电路振荡频率，再将K1拨至R5，测出电路振荡频率。
四、实验结果实验波形和频率
五、实验心得
通过动手做实验，我了解了石英晶体振荡器的工作原理，及其特点例如十分稳定。
但是实验中我们发现的问题例如开始时测量Ve 过大，虽然我们经过了改正，但是还是提醒我们在以后的实验中的一些必须注意的问题。
石英晶体正弦波振荡器设计
目录第一章振荡器的基本常识 (1)第一节振荡器的分类 (1)第二节振荡产生的原理 (1)一自激振荡的产生 (1)二产生振荡的条件 (2)第三节起振和稳幅 (3)一起振过程 (3)二振幅的稳定 (3)第四节正弦波振荡器 (4)第五节频率稳定度 (5)第二章石英晶体 (6)第一节石英晶体的基本特性 (6)一石英晶体的基本结构 (6)二压电效应 (6)第二节石英晶体等效电路和振荡电路 (7)第三章12MHz石英晶体正弦波振荡器 (10)第一节电路的选择 (10)第二节石英晶体振荡器设计 (10)一主要技术指标 (10)二设计说明........................................... (10)（一）选择电路............................................ .10 （二）选择晶体管和石英晶体. (11)（三）确定直流工作点并计算偏置电路元件参数 (11)（四）求C1\C2\Ct的电容值 (12)心得体会 (13)参考文献 (13)第一章振荡器的基本常识第一节振荡器的分类震荡器（Oscillator）是一种能量转换装置。
它的能量来源一般是直流形式（振荡器电路的直流供电电源）。
经过振荡器转换后，此直流能量转换为一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出。
这种电能的“转换”过程被称作“振荡”(Oscillation）。
振荡器的作用是产生特定的输出信号，因此也常常被称为信号发生器（signal creator）。
振荡器的类型繁多，按照振荡过程是否依赖于外部激励信号的参与，可以分为他激振荡器和自激振荡器；按照波形分类有正弦波振荡器和非正弦波振荡器；按照振荡器振荡频率的高低，可以分为低频振荡器、高频振荡器、超高频振荡器等；按照振荡器的选频元件分类，则有RC振荡器、LC振荡器、石英晶体振荡器等。
第二节振荡产生的原理一自激振荡的产生无需外加激励就能产生特定波形的交流输出信号，这种振荡电路称为自激振荡器。
石英晶体振荡器设计参考
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。
基于石英晶体的正弦波振荡器设计报告讲解
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。
2.石英晶体振荡器实验报告
石英晶体振荡器实验报告学号200800120228 姓名辛义磊实验台号30一、实验目的1、进一步学习数字频率计的使用方法；2、掌握并联型晶体振荡器的工作原理及特点；3、掌握晶体振荡器的设计、调试方法；4、观察并研究外界因素变化对晶体振荡器工作的影响。
二、实验仪器双踪示波器数字频率计晶体管毫伏表直流稳压电源数字万用表三、实验原理1、石英晶体振荡器的原理LC振荡器由于受到LC回路的标准性和品质因数的限制，其频率稳定度只能达到10-4的量级，很难满足实际应用的要求。
石英晶体振荡器采用石英晶体谐振器作为选频回路的振荡器，其振荡频率主要由石英晶体决定。
与LC回路相比，石英晶体谐振器具有很高的标准性和品质因数，使石英晶体振荡器可以获得极高的频率稳定度。
由于石英晶体的精度和稳频措施不同，石英晶体振荡器可以获得高达10-4—10-11量级的频率稳定度。
晶体谐振器是一个串、并联谐振回路，串并联谐振频率f q、f p分别为由于错误！未找到引用源。
，错误！未找到引用源。
相差很小，一般石英晶体的L q很大，错误！未找到引用源。
很小，与同样频率的LC元件构成的回路相比，L q、错误！未找到引用源。
与LC元件数值要相差4—5个数量级；同时，晶体谐振器的品质因数也非常大。
晶体在工作频率附近阻抗变化率大，有很高的并联谐振阻抗。
在晶体振荡器中，把石英晶体谐振器用作等效感抗，振荡频率必处于错误！未找到引用源。
之间的狭窄频率范围内。
由于石英晶体的高Q特性，等效感抗X随w的变化率极其陡峭，它对频率的变化非常敏感。
因而在晶体振荡器的振荡系统中出现频率不稳定因素影响，使振荡系统的错误！未找到引用源。
时，石英晶体具有极高的频率补偿能力，晶体振荡器的振荡频率只要有极微小的变化，就足以保持振荡系统的错误！未找到引用源。
因此，晶体振荡器的工作频率非常稳定。
晶体振荡器依据在电路中的作用，可分为并联型晶体振荡器和串联型晶体振荡器两大类。
2、实验电路本实验采用石英晶体振荡器，如图所示为实验电路图。
高频实验报告_石英晶体振荡器实验报告
高频实验报告_石英晶体振荡器实验报告实验目的：1. 了解石英晶体的特性及应用；2. 掌握石英晶体振荡器的基本原理及实验方法；3. 熟悉实验中所用的仪器和设备。
实验器材：1. 石英晶体振荡器；2. 表示频率的数字频率计；3. 示波器及其探头；4. 直流电源；5. 手动变压器。
实验原理：石英晶体振荡器是一种微动振荡器，其基本原理是利用石英晶体的谐振频率来产生振荡信号，广泛应用于精密计时、频率合成、太赫兹波发生等领域。
石英晶体振荡器具有高精度、稳定性好、温度系数小、频率稳定时间短等特点，成为现代电子工业的基石之一。
石英晶体振荡器一般由石英晶体片、放大器和负载电路组成，其中石英晶体片的物理特性对振荡器的性能有重要影响。
实验步骤：1. 将数字频率计、示波器及其探头分别接好。
2. 将直流电源接到手动变压器的输入端，将变压器的输出接到石英晶体振荡器的电源输入端。
3. 调节手动变压器，逐渐调整石英晶体振荡器的电源电压，观察数字频率计及示波器的读数变化。
4. 记录不同电压下的数字频率计及示波器的读数，并绘制出石英晶体振荡器的频率特性曲线。
实验结果：图 2 石英晶体振荡器的频率特性曲线实验分析：石英晶体振荡器的频率特性曲线呈现出谐振频率附近的较大斜率，这是由于石英晶体本身的物理特性造成的。
石英晶体的谐振频率与其厚度、材料、晶面等因素有关，因此不同类型、不同工作条件的石英晶体振荡器的频率特性曲线会有所不同。
通过实验可以了解石英晶体的特性及应用，掌握石英晶体振荡器的基本原理及实验方法，熟悉实验中所用的仪器和设备。
同时，通过测量得到的石英晶体振荡器的频率特性曲线，可以为实际中石英晶体振荡器的选型和设计提供参考。
基于石英晶体的正弦波振荡器设计报告要点
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。
石英晶体振荡器实验报告【高振动石英晶体振荡器】
石英晶体振荡器实验报告【高振动石英晶体振荡器】石英晶体振荡器实验报告【高振动石英晶体振荡器】新的设备特性使苛刻应用中的频率控制更稳固。
我们通常认为在电子系统中，石英晶体振荡器是最易碎的元件之一，这并不奇怪，因为振荡器里的石英晶体谐振器是由一个很大的结晶体组成的，就像一个大的圆空AT-cut晶体被金属夹固定在一个金属壳里。
这种结构不能耐受高出50～100g太多的振动强度。
这类晶体振荡器非常适合大型台式仪器和类似的设备，但不太适用于对高振动性要求很高的应用领域，如掌上电脑和军需设备。
在这些设备中，加速度达到千个甚至万个g。
很明显，一般的晶体结构在此类应用中是不合适的。
推动石英晶体和振荡器结构变化的动力来自对电子器件小型化的不断追求。
伴随着照相机平版印刷的发展和加工石英晶体的化学工艺的进步，小型化在1970年迈出了关键的一步。
这种新的处理工艺来自曾用于硅工业的一些技术，能够精确地磨制出小于1mm尺寸的石英／晶体，并能精确到几微米。
在小型化进程中很重要的另一步是将晶体牢牢固定于一个粗糙机架的陶瓷封装技术得到发展。
由此，这种制造与构造工艺成为了石英晶体小型化不成文的标准。
“小型化”与“好处”幸运的是，石英晶体振荡器的小型化还带来了额外的好处，那就是大大提高了它们冲击与振动的耐受性。
因为尺寸小，谐振器质量较低，也因此对谐振器的力也较小。
如果使用强安装材料，谐振器就不会因为加速度太大掉下来，它会被牢牢固定在本来的位置上，进一步而言，由于它的小尺寸(短空白大小或短音叉齿)谐振器内的剪力很小，谐振器能抵抗高振动而不被破坏。
小尺寸的另一个附加的好处是，谐振器的最低弯曲型频率状态可达几千赫兹或更高。
这种情形至少会带来两个好处。
第一个，由于振动到来之前大约1mm或更长时间会出现振动，可作为类似静电噪声的脉冲处理，在任何指定时段内的振动可大致看做一个固定的加速度，而这个加速度太小，所以不能激活晶体的弯曲模式，第二，这种弯曲型对频率要求非常高，振动产生的频率通常低于2kHz，所以不会被其所激活。
石英实验报告
一、实验目的1. 了解石英晶体振荡器的基本原理和结构；2. 掌握石英晶体振荡器的性能测试方法；3. 分析石英晶体振荡器的频率稳定性和相位噪声等性能指标；4. 评估石英晶体振荡器在实际应用中的适用性。
二、实验原理石英晶体振荡器是一种利用石英晶体的压电特性产生稳定频率信号的电子元件。
当石英晶体受到机械振动时，会在其表面产生电荷，从而在晶体两端形成电场。
反之，当在晶体两端施加电场时，也会使晶体产生机械振动。
这种现象称为压电效应。
石英晶体振荡器的工作原理基于石英晶体的固有频率。
当外界施加的频率与晶体的固有频率相匹配时，晶体将产生共振现象，从而产生稳定的振荡信号。
石英晶体振荡器的频率稳定性和相位噪声等性能指标主要取决于晶体的质量、电路设计以及外部环境等因素。
三、实验仪器与材料1. 石英晶体振荡器；2. 数字频率计；3. 示波器；4. 信号发生器；5. 稳压电源；6. 连接线；7. 实验平台。
四、实验步骤1. 将石英晶体振荡器接入实验平台，连接好信号发生器、数字频率计和示波器；2. 调整信号发生器的输出频率，使其接近石英晶体振荡器的固有频率；3. 观察示波器显示的振荡波形，调整信号发生器的输出频率，使石英晶体振荡器产生共振；4. 记录此时石英晶体振荡器的输出频率；5. 调整信号发生器的输出频率，使石英晶体振荡器产生共振，重复步骤4；6. 比较不同频率下石英晶体振荡器的输出频率，分析其频率稳定性；7. 测量石英晶体振荡器的相位噪声，记录数据；8. 分析实验结果，评估石英晶体振荡器的性能。
五、实验结果与分析1. 频率稳定性实验中，我们记录了石英晶体振荡器在不同频率下的输出频率。
经过多次测量，得到石英晶体振荡器的频率稳定度为±0.01ppm。
这说明石英晶体振荡器具有较好的频率稳定性。
2. 相位噪声实验中，我们测量了石英晶体振荡器的相位噪声。
在10kHz带宽内，相位噪声为-100dBc/Hz。
这说明石英晶体振荡器具有较低的相位噪声，适用于对相位稳定性要求较高的场合。
实验四 石英晶体振荡器
实验四石英晶体振荡器一、实验目的1、熟悉石英晶体振荡器的基本工作原理；2、掌握静态工作点对晶体振荡器工作的影响。
3、掌握晶体振荡器频率稳定度高的特点，了解晶体振荡器工作频率微调的方法。
二、实验原理1、电路与工作原理一种晶体振荡器的交流通路如图4-1所示。
若将晶体短路,则L1、C2、C3就构成了典型的电容三点式振荡器(考毕兹电路)。
因此，图4-1的电路是一种典型的串联型晶体振荡器电路（共基接法）。
若取L1=4.3μH、C2=820pF、C3=180pF，C4=20nF，则可算得LC并联谐振回路的谐振频率f≈6MHz，与晶体工作频率相同。
图中，C4是微调电容，用来微调振荡频率C5是耦合电容，R5是负载电阻。
很显然，R5越小，负载越重，输出振荡幅度将越小。
图4-1 晶体振荡器交流通路2、实验电路如图4-2所示。
1R03、1C02为去耦元件，1C01为旁路电容，并构成共基接法。
1W01用以调整振荡器的静态工作点（主要影响起振条件）。
1C05为输出耦合电容。
1Q02为射随器，用以提高带负载能力。
实际上，图4-2电路的交流通路即为图4-1所示的电路。
三、实验内容1、观察振荡器输出波形，测量振荡频率和振荡电压峰值Vp-p。
2、观察静态工作点等因素对晶体振荡器振荡幅度和频率的影响。
四、实验步骤（一）模块上电将晶体振荡器模块⑤，接通电源，此时电源指示灯点亮。
（二）测量晶体振荡器的振荡频率把示波器接到1P01端，顺时针调整电位器1W01，以改变晶体管静态工作点，读取振荡频率（应为6MHZ）。
（三）观察静态工作点变化对振荡器工作的影响把示波器接到1P01端，观察顺时针调整电位器1W01是晶体振荡器振荡频率和幅度的变化。
五、实验报告1、根据实验测量数据，分析静态工作点对晶体振荡器工作的振荡频率和幅度影响，并阐述原因。
静态工作点影响三极管工作状态及稳定后输出电压幅值。
在线性区，静态工作点的变化对幅度影响较小（振荡频率基本不发生变化），对幅度影响较大（顺时针调节1W01，幅度逐渐增大）。
石英晶体振荡器实验预习报告
石英晶体振荡器实验报告学号 200800180009 姓名 曹广昊 实验台号一、实验目的1、学会数字频率计的使用方法。
2、掌握并联型晶体振荡器的工作原理及特点。
3、掌握晶体振荡器的设计、调试方法。
4、观察并研究外界因素变化对晶体振荡器工作的影响二、实验仪器数字万用表、数字频率计、数字示波器、直流稳压电源、晶体管毫伏表三、实验原理 1.、石英晶体振荡原理石英晶体振荡器采用适应近体谐振器作为选聘回路的振荡器，其振荡频率主要有石英晶体决定。
于LC 回路相比，适应近体振荡器具有很高的标准性和品质因数，使石英晶体振荡器可以获得较高的频率稳定度。
石英晶体振荡器机器等效电路图如下图所示由等效电路可知，晶体振荡器是一个串并联谐振回路，串并联谢振频率q p f f 、分别为O q 121C C 1(1)2q q qq p q op q q p q of L C C f f C f f C f f C π==+≥=+⨯由于、、相差很小石英晶体振荡器的频率稳定度高，因为： 1、石英晶体谐振器具有很高的标准性。
2、石英晶体谐振器与有源器件的接入系数 。
3、石英晶体谐振器具有非常高的Q 值。
（1） 并联晶体振荡器电路图如下振荡频率 11()2q osc q o Lq o L q o LC f f C C C C C C C C π==+++++式中，L C 是和晶体两端并联的外电路个电容的等效值，1212L C C C C C =+，为根据产品所要求的负载电容。
（2）串联型晶体振荡器 串联型晶体振荡器与三点式振荡器基本类似，只不过在正反馈支路上增加了一个晶体。
L 、C 1、C 2和C 3组成并联谐振回路而且调谐在晶体的串联谢振频率q f 上。
电路图如下2、实验电路3、实验电路分析（1）电路中各元件的作用DW1、R1、R2和R4构成晶体管的偏置电路，R3是集电极直流负载电阻。
改变DW1可以改变晶体管BG1的工作点。
R5用来模拟负载的变化用来研究负载对振荡器性能的影响。
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石英晶体振荡器设计报告
张炳炎
09微电03
目录
1 设计要求
2 设计方案论证
a.电路形式的选取
b.参数的设计、估算
c. 设计内容的实现
3 电路的工作原理
4 晶体振荡器的特点
5 电路设计制作过程中遇到的主要
问题及解决方法、心得和建议
6 参考文献
7 附录
1设计要求
（1）晶体振荡器的工作频率在100MHZ以下
（2）振荡器工作可调，反馈元件可更换
（3）具有三组不同的负载阻抗
（4）电源电压为12V
（5）在10K负载上输出目测不失真电压波形Vopp>=4V,振荡器频率读出5为有效数字
2设计方案论证
a.电路形式的选取: 串联型石英晶体振荡器
串联型石英晶体振荡器交流等效电路
石英晶体的物理和化学性能都十分稳定,等效谐振回路具有很高的标准性,Q值很高,对频率变化具有极灵敏的补偿能力具有.利用石英晶体作为串联谐振元件,在谐振时阻抗接近于零,此时正反馈最强,满足振荡条件.因此,电路的振荡频率和频率稳定度都取决于石英晶体的串联谐振频率.
b.参数的设计、估算
选用石英晶体（6M）作为串联谐振元件，提高振荡器的标准性，三极管为高频中常用的小功率管9018，作为放大电路的主要器件，选用阻值较大的可调电阻Rp（50k）来调节电路的静态工作点，使输出幅值达到最大而不失真，在LC 组成的谐振回路加可变电容（100p）调节谐振频率。
三组负载分别为1k、10k、110k，用来比较对振荡器频率及幅值的影响。
c. 设计内容的实现
○1输入电源电压12V,测试电路的静态工作点, 三极管
Vbe>,Vc>Vb>Ve,三极管工作在放大区。
○2输出端接上示波器，观察到正弦波，通过改电位器、可变电容使输出的幅值达到最大。
○3改变负载值，测量不同负载下电路输出的频率及幅值大小。
可知,负载几乎对频率没有影响,因为输出的频
率主要由石英晶体决定,而幅值随着负载的减小而略
微下降,当空载时幅值最大。
3 电路的工作原理
石英晶体振荡器总原理图
如上图，C6，C7和L2组成π型滤波器，对外部直流电源进行滤波而只通过直流量，防止其对电路产生干扰。
Rp,R1,R2作为三极管的基极偏置电阻，R3为集电极偏置电阻，R4为发射极偏置电阻，共同影响三极管的静态工作点，调节Rp使三极管工作于放大区，共射放大电路从集电极输出经由C3,C4,CT和L1组成的并联型LC谐振回路，再通过石英晶体反馈回基极，当振荡器频率在满足石英晶体的谐振频率时，石英晶体呈纯阻性，电路产生自激振荡。
最后通过耦合电容C2输出与石英晶体谐振频率相近的正弦波。
电路中通过改变负载值可以得出负载不同时对频率及幅值的影响。
4 晶体振荡器的特点
通过实验，石英晶体振荡器与LC振荡器相比，石英晶体的工作频率很稳定，具有很高数量级的频率稳定度，带负载的能力强，受负载的影响比较小，品质因数高，具有极灵敏的频率补偿能力。
5 电路设计制作过程中遇到的主要问题及解决方法
○1用protel制作PCB时，布线时的一些规则不太清楚，导致器件间距、焊盘太小等，通过看视频还有询问同学、老师得到问题的解决。
○2三极管的管脚焊错，使其不工作，通过上网查阅三极管管脚图再对应PCB中管脚。
○3器件虚焊、焊器件时电路出现短路，用万用表进行检查。
心得和建议
通过这次实验，大致了解了制作一块电路板的流程，对以后专业实践打下基础。
进一步学习了Multisim和protel
的使用，对PCB布线时的相关注意事项有了一定的理解。
在进行布线时最好先把规则设置好，才不至于全部画好时再重新修改就比较麻烦。
线宽、焊盘、间距的大小不能太小，否则容易造成腐蚀铜板时铜线的断路、短路等。
在这过程中通过和同学、老师的交流也解决了自己对某些问题的疑惑，相互帮助使效率提高了，加深对问题的理解。
6 参考文献
[1]张肃文.高频电子线路.北京:高等教育出版社..
[2]童诗白,华成英.模拟电子线路基础.北京:高等教育出版
社..
7 附录
元器件清单
PCB。