晶体正弦波振荡器1振荡器的频率稳定性2石英晶体的基本

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正弦波振荡器PPT课件

正弦波振荡器的调谐范围较宽，可以通过调整电路参数实现不同频率和幅度的输出，满足多种应用需求。
输出纯净
易于集成
正弦波振荡器产生的波形失真小，噪声低，适用于对信号质量要求高的应用。
正弦波振荡器可以采用集成电路形式实现，减小了体积和重量，便于携带和集成到其他系统中。
缺点
功耗较大
正弦波振荡器需要一定的功耗才能维持稳定工作，相对于其他类
正弦波振荡器的原理和结构
总结词
正弦波振荡器是一种能够产生正弦波信号的电子装置，其原理基于自激振荡。为了实现自激振荡，正弦波振荡器需要满足一定的条件，包括放大倍数大于1、反馈系数大于0且小于等于1、相位移动大于等于π弧度等。常见的正弦波振荡器结构有RC电路、LC电路和石英晶体振荡器等。
详细描述
LC振荡器通过调节电感器和电容器的大小，可以产生不同频率的正弦波。其优点是频率稳定性高，适用于产生高频信号。
晶体振荡器
晶体振荡器利用石英晶体（一种特殊的电介质）的压电效应产生正弦波。
晶体振荡器的振荡频率由石英晶体的固有频率决定，具有极高的稳定性和精度。广泛应用于高精度测量和通信领域。
04 正弦波振荡器的应用领域
振荡条件的稳定性分析
• 总结词：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的频率和幅度的稳定性。为了使正弦波振荡器稳定工作，需要满足一定的条件，包括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件可以通过理论分析和实验测试来验证和优化。
• 详细描述：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的频率和幅度的稳定性。在实际应用中，由于受到环境因素、电路参数变化和噪声干扰等多种因素的影响，正弦波振荡器的输出信号可能会发生频率漂移、幅度波动等现象，影响其性能表现。因此，为了使正弦波振荡器稳定工作，需要满足一定的条件，包括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件可以通过理论分析和实验测试来验证和优化，以确保正弦波振荡器在实际应用中的性能表现达到预期要求。

正弦波振荡器(LC振荡器和晶体振荡器)实验

正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器）实验一、实验目的1．掌握电容三点式LC 振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件的功能； 2．掌握LC 振荡器幅频特性的测量方法；3．熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响；通过实验进一步了解调幅的工作原理。

4．了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响，感受晶体振荡器频率稳定度高的特点。

二、实验仪器1.100M 示波器一台2.高频信号源一台3.高频电子实验箱一套三、实验电路原理1.基本原理振荡器是指在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定波形的交变振荡能量的装置。

正弦波振荡器在电子技术领域中有着广泛的应用。

在信息传输系统的各种发射机中，就是把主振器（振荡器）所产生的载波，经过放大、调制而把信息发射出去的。

在超外差式的各种接收机中，是由振荡器产生一个本地振荡信号，送入混频器，才能将高频信号变成中频信号。

振荡器的种类很多。

从所采用的分析方法和振荡器的特性来看，可以把振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。

此实验只讨论反馈式振荡器。

根据振荡器所产生的波形，又可以把振荡器分为正弦波振荡器与非正弦波振荡器。

此实验只介绍正弦波振荡器。

常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。

按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC 振荡器、RC 振荡器和晶体振荡器等类型。

（1）反馈型正弦波自激振荡器基本工作原理以互感反馈振荡器为例，分析反馈型正弦波自激振荡器的基本原理，其原理电路如图2-1所示。

b V bE cE -1L 2L f V bV '+-图 2-1反馈型正弦波自激振荡器原理电路当开关K 接“1”时，信号源b V 加到晶体管输入端，构成一个调谐放大器电路，集电极回路得到了一个放大了的信号F V 。

当开关K 接“2”时，信号源b V 不加入晶体管，输入晶体管是F V 的一部分b V '。

高频电子线路实验正弦波振荡器

.太原理工大学现代科技学院高频电子线路课程实验报告专业班级信息13-1学号2013101269姓名指导教师颖实验名称正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器）专业班级信息13-1 学号 2013100 0 成绩实验2 正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器） 2-1 正弦波振荡器的基本工作原理振荡器是指在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定的波形的交变振荡能量的装置。

正弦波振荡器在电子领域中有着广泛的应用。

在信息传输系统的各种发射机中，就是把主振器（振荡器）所产生的载波，经过放大、调制而把信息发射出去。

在超外差式的各种接收机中，是由振荡器产生的一个本地振荡信号，送入混频器，才能将高频信号变成中频信号。

振荡器的种类很多。

从所采用的分析方法和振荡器的特性来看，可以把振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。

我们只讨论反馈式振荡器。

根据振荡器所产生的波形，又可以把振荡器氛围正弦波振荡器和非正弦波振荡器。

我们只介绍正弦波振荡器。

常用正弦波振荡器主要是由决定振荡频率的选项网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。

按照选频网络所采用的元件不同，正弦波振荡器可以分为LC 振荡器、RC 振荡器和晶体振荡器等类型。

一、反馈型正弦波自激振荡器基本工作原理以互感反馈振荡器为例，分析反馈型正弦自激振荡器的基本原理，其原理电路如图2-1所示；当开关K 接“1”时，信号源Vb 加到晶体管输入端，这就是一个调谐放大器电路，集电极回路得到了一……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………个放大了的信号Vf。

当开关K接“2”时，信号源Vb不加入晶体管，输入晶体管是Vf的一部分V’b。

若适当选择互感M和Vf的极性，可以使Vb和V’b大小相等，相位相同，那么电路一定能维持高频振荡，达到自激振荡的目的。

实际上起振并不需要外加激励信号，靠电路内部扰动即可起振。

正弦波振荡器

正弦波振荡器振荡器——就是自动地将直流能量转换为具有一定波形参数的交流振荡信号的装臵。

和放大器一样也是能量转换器。

它与放大器的区别在于，不需要外加信号的激励，其输出信号的频率，幅度和波形仅仅由电路本身的参数决定。

应用范围：在发射机、接收机、测量仪器（信号发生器）、计算机、医疗、仪器乃至电子手表等许多方面振荡器都有着广泛的应用。

主要技术指标：1.振荡频率f及频率范围2.频率稳定度:调频广播和电视发射机要求:10-5~10-7左右标准信号源:10-6~10-12要实现与火星通讯:10-11要为金星定位:10-123.振荡的幅度和稳定度一、反馈式振荡器的工作原理1.反馈振荡器的组成反馈振荡器由放大器和反馈网络两大部分组成。

反馈型振荡器的原理框图如图4-1所示。

由图可见, 反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路, 放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载, 是一调谐放大器, 反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。

自激振荡：没有外加输入信号,但输出端有一定幅度的电压.oU输出，即实现了自激振荡。

自激振荡只可在某一频率上产生，不能在其它频率上产生。

当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大→反馈→放大→反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。

随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。

2. 反馈式正弦振荡器分类LC 振荡器 RC 振荡器石英晶体振荡器 3. 平衡和起振条件（1）平衡条件平衡状态——反馈电压.f U 等于.i U 时，振荡器能维持等幅振荡，且有稳定的电压输出，称此时电路达到平衡状态看电路可知：电压放大系数...io U A U =反馈系数：..f .oU F U =达到平衡状态时：..f i U U =则平衡条件为：......f f ....i i1o o o o U U U UAF U U U U ∙∙＝＝＝而根据数学中复数分析：..A F A F ϕϕ∠+＝AF 可得出振幅平衡条件为：AF =1相位平衡条件为：A F A F ϕϕϕϕ∠++＝＝+ 2(0123.......)n n π=、、、（2）起振条件——为了振荡器振荡起来必需满足的条件由振荡的建立过程可知，为了使振荡器能够起振，起振之初反馈电压U f 与输入电压Ui 在相位上应同相（即为正反馈）；在幅值上应要求U f ＞U i ，即：振幅起振条件：AF >1相位起振条件：A F A F ϕϕϕϕ∠++＝＝+ 2(0123.......)n n π=、、、4. 主要性能指标（1）振荡器的平衡稳定条件平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡，振荡器工作时要处于稳定平衡状态。

石英晶体振荡器原理

石英晶体振荡器原理石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。

其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

1.晶振概述晶振一般指晶体振荡器。

晶体振荡器BAV99-7是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片），石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振；并添加到包装内部IC形成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。

其产品一般用金属壳包装，也用玻璃壳包装.陶瓷或塑料包装。

2.晶振的工作原理石英晶体振荡器是一种由石英晶体压电效应制成的谐振器件。

其基本组成大致如下：从石英晶体上按一定方向角切下薄片，在两个对应面涂上银层作为电极，在每个电极上焊接一根导线，连接到管脚上。

此外，封装外壳构成石英晶体谐振器，简称石英晶体或晶体.晶体振动。

其产品一般用金属外壳包装，也有玻璃外壳.陶瓷或塑料包装。

如果在石英晶体的两个电极上增加一个电场，晶片就会发生机械变形。

相反，如果在晶片两侧施加机械压力，就会在晶片的相应方向产生电场，这种物理现象称为压电效应。

如果在晶片的两极上增加交变电压，晶片会产生机械振动，晶片的机械振动会产生交变电场。

一般来说，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常小，但当外部交变电压的频率为特定值时,振幅明显增远大于其他频率,称为压电谐振，与1C电路的谐振现象非常相似。

其谐振频率与晶片切割方法相似。

.几何形状.尺寸等相关。

晶体不振动时，可视为平板电容器，称为静电电容器C,晶片的大小和几何尺寸.与电极面积有关，一般几种皮法到几十种皮法。

当晶体振荡时,机械振动的惯性可以与电感1相等。

一般1值为几十豪亨到几百豪亨。

电容C可以等效晶片的弹性，C值很小，一般只有O.0002~0.1皮法。

高频电子线路正弦波振荡器.ppt

单调谐放大器
高频电子线路——第4章正弦波振荡器
3.相位(频率)稳定条件
相位稳定条件和频率稳定条件实质上是一回事
正弦信号相位φ和频率ω的关系：
d
dt
dt
振荡器的角频率增大导致相位不断超前相位的不断超前表明角频率增大
高频电子线路——第4章正弦波振荡器
（1）相位(频率)稳定过程
原平衡态： L (0 ) f F 0
4.1.2 起振条件
1．起振过程分析
单调谐放大器
刚通电：电路中存在很宽的频谱的电的扰动，幅值很小
通电后：
1）谐振回路的选频功能，从扰动中选出 osc 分量(osc 0)
2）放大器工作在线性放大区， |T (josc)|>1 ，形成增幅振荡
3）忽略晶体管内部相移： f ＝0
回路谐振： L＝0
T (josc) =0，相移为零
起振过程
平衡状态
起振过程
平衡状态
输出波形：
高频电子线路——第4章正弦波振荡器
4.1.4 稳定条件
1.平衡状态稳定分析：
（1）振荡电路中存在干扰
单调谐放大器
① 外部：电源电压、温度、湿度的变化，引起管子和回路参数的变化。
② 内部：存在固有噪声(起振时的原始输入电压,进入平衡后与输入电压叠加引起波动)。
单调谐放大器
外界干扰后： L (0 ) f F 0
Ub 相位超前 Ub 相位
升高
振荡回路相频特性 L 下降
L () f F 下降
L () f F 0
达到新的平衡 > 0
外界干扰消失后： L () f F 0
Ub 相位滞后 Ub 相位
降低

石英晶体振荡电路

2.串联型晶体振荡电路
第6章波形发生器
图6-18 串联型晶体振荡电路
晶体接在VT1、VT2组成的正反馈电路中。当振荡频率等于晶体的串联谐振频率fs时，石英谐振器的阻抗最小，且为纯阻性，因此反馈最强，且相移为0，电路满足自激振荡
条件，振荡频率为fs。
6
6.4 石英晶体振荡电路
第6章波形发生器
1
6.4 石英晶体振荡电路
第6章波形发生器
6 .4.2 石英晶体的基本特性与等效电路
1.石英晶体的压电效应
石英晶体所以能做振荡电路是基于它的压电效应，从物理学中知道，若在晶片的两个极板间加一电场，会使晶体产生机械变形；反之，若在极板间施加机械力，又会在相应的方向上产生电场，这种现象称为压电效应。如在极板间所加的是交变电压，就会产生机械变形振动，同时机械变形振动又会产生交变电场。一般来说，这种机械振动的振幅是比较小的，其振动频率则是很稳定的。但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(决定于晶片的尺寸)相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为压电谐振，因此石英晶体又称石英晶体谐振器。
7
6.4 石英晶体振荡电路
6 .4.1 正弦波振荡电路的频率稳定问题
第6章波形发生器
振荡频率稳定度，是指振荡器在一定时间间隔(例如1 天、1周、1个月等等)和温度下，振荡频率的相对变化量。此频率相对变化量可用下式表示
Sf
f
f0fLeabharlann f0 f0式中，Sf为振荡频率稳定度，f0为振荡器标称频率， f是经过一定时间间隔后振荡器的实际振荡频率。Sf值越小，振荡器的振荡频率稳定度就越高。
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6.4 石英晶体振荡电路
2.石英晶体的符号和等效电路

高频电子电路考试填空题解析

高频电子电路1．放大电路直流通路和交流通路画法的要点是：画直流通路时，把电容视为开路；画交流通路时，把电感视为短路。

2．晶体管正弦波振荡器产生自激振荡的相位条件是u f和u i同相，振幅条件是U f＝U i。

3．调幅的就是用调制信号去控制载波信号，使载波的振幅随调制信号的大小变化而变化。

4．小信号谐振放大器的主要特点是以调谐回路作为放大器的交流负载，具有放大和选频功能。

5．谐振功率放大器的调制特性是指保持U bm及R p不变的情况下，放大器的性能随U BB变化，或随U CC变化的特性。

1．石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电和反压电效应工作的，其频率稳定度很高，通常可分为串联型晶体振荡器和并联型晶体振荡器两种。

2．为了有效地实现基极调幅，调制器必须工作在欠压状态，为了有效地实现集电极调幅，调制器必须工作在过压状态。

5．谐振功率放大器通常工作在丙类，此类功率放大器的工作原理是：当输入信号为余弦波时，其集电极电流为周期性余弦脉冲波，由于集电极负载的选频作用，输出的是与输入信号频率相同的余弦波。

1．通常将携带有信息的电信号称为调制信号，未调制的高频振荡信号称为载波，通过调制后的高频振荡信号称为已调波。

2. 丙类谐振功率放大器根据集电极电流波形的不同，可分为三种工作状态，分别为欠压状态、临界状态、过压状态；欲使功率放大器高效率地输出最大功率，应使放大器工作在临界状态。

3．根据干扰产生的原因，混频器的干扰主要有组合频率干扰、副波道干扰、交调干扰和互调干扰四种。

1．通信系统由输入变换器、发送设备、信道、接收设备以及输出变换器组成。

2．调幅波的几种调制方式是普通调幅、双边带调幅、单边带调幅和残留单边带调幅。

4．单调谐放大器经过级联后电压增益增大、通频带变窄、选择性变好。

（在空格中填写变化趋势）5．调频的主要优点是抗干扰能力强、功率管利用率高和信号传输保真度高1、无线电通信中，信号是以电磁波形式发射出去的。

它的调制方式有调幅、调频、调相。

石英晶体谐振器基本知识介绍

石英晶体谐振器基本知识介绍1、石英晶体谐振器简介石英晶体谐振器是一种用于稳定频率和选择频率的重要电子元件。

在有线通讯、无线通讯、广播电视、卫星通讯、电子测量仪器、微机处理、数字仪表、钟表等各种军用和民用产品中得到了日益广泛的应用。

我公司的石英晶体谐振器不仅广泛应用于国家重点军事及航天工程中，也为“神舟”系列飞船及其运载火箭进行了多次成功配套。

2、石英晶体谐振器名词术语1) 标称频率：晶体元件技术规范中规定的频率，通常标识在产品外壳上，它与晶体元件的实际工作频率有一定的差值。

2) 工作频率：晶体元件与其电路一起产生的振荡频率。

3) 调整频差：在规定条件下，基准温度（25℃±2℃）时工作频率相对于标称频率所允许的最大偏差。

4) 温度频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度（25℃±2℃）时工作频率的允许最大偏差。

5) 温度总频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于标称频率的允许最大偏差。

6) 等效电阻（ESR，Rr，R1）：又称谐振电阻。

在规定条件下，石英晶体谐振器不串联负载电容在谐振频率时的电阻。

7) 负载谐振电阻（RL）：在规定条件下，石英晶体谐振器和负载电容串联后在谐振频率时的电阻。

8) 静电容（C0）：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容。

9) 负载电容（C L）：从石英晶体谐振器插脚两端向振荡电路方向看进去的全部有效电容为该振荡器加给石英晶体谐振器的负载电容。

负载电容系列是：8pF、12pF、15pF、20pF、30pF、50pF、100pF。

负载电容与石英谐振器一起决定振荡器的工作频率，通过调整负载电容，一般可以将振荡器的工作频率调到标称值。

产品说明书中规定的负载电容既是一个测试条件，也是一个使用条件，这个值可以根据具体情况作适当调整，负载电容太大时杂散电容影响减少，但微调率下降；负载电容小时、微调率增加，但杂散电容影响增加，负载电阻增加，甚至起振困难。

通信电子线路第3章_正弦波振荡器

由此可见，振荡器电路形式不胜枚举，本章将对 LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器的电路组成、工作原理分别予以介绍。
第3章正弦波振荡器
3.2 LC正弦波振荡器
3.2.1 LC正弦波振荡器电路构成的原则凡采用LC谐振回路作为选频网络的反馈式振荡器
称为LC正弦波振荡器。LC振荡电路的形式很多，按反馈网络的形式来分，有变压器耦合反馈式及电感或电容反馈式振荡电路两种。
第3章正弦波振荡器
c
Uce
b
x3
I2
I1
x1
Uf e
x2
c
b
L
I2
I1
则相位稳定平衡就可实现。以n=0为例，这一过程可用
如下流程关系表示：
第3章正弦波振荡器
由此可得相位稳定条件为

P

( Y
P

F
P

Z
P) 0
在窄带情况下，均可认为 F 0, Y 0
则相位稳定条件为
Z
P 0
(3.1―12) (3.1―13)
图3.1示出的是一个反馈式放大器的框图。它由基本
放复大振器幅A，和U反i 是馈基网本络放F大组器成输，入图电中压，U复o 是振放幅大，器U输f 出是电反压馈网络输出的反馈电压复振幅， Ui' 是反馈放大器输入电
压复振幅，其中基本放大器增益

A

Uo

Ae jA
Ui
(3.1―1)
第3章正弦波振荡器
如果振幅稳定是由放大器的非线性工作实现的，称这种振幅稳定方式叫内稳幅方式。
2. 当A=常数时，振幅稳定条件为
F Ui p 0

晶体振荡器电路原理

4.4 驱动级别DL外部电阻RExt计算 4.4.1 驱动级别DL计算 –驱动级别描述了晶振的功耗。晶振的功耗必须限制在某一范围内，否则石英晶体可能会由于过度的机械振动而导致不能正常工作。通常晶振驱动级别的最大值毫瓦级。超过这个值时，晶振就会受到损害。 –驱动级别由下述表达式给出：
其中：ESR是指晶振的等效串联电阻(其值由晶振制造商给出)：
晶体振荡电路原理
前言
大家都熟悉基于Pierce(皮尔斯)栅拓扑结构的振荡器，但很少有人真正了解它是如何工作的。本文着重介绍了Pierce振荡器的基本知识，并提供一定理论算法来确定不同的外部器件的具体参数。
目录
1 2 3 4 石英晶振的特性及模型振荡器原理 Pierce振荡器 Pierce振荡器设计 4.1 反馈电阻RF 4.2 负载电容CL 4.3 振荡器的增益裕量 4.4 驱动级别DL外部电阻RExt计算 4.4.1 驱动级别DL计算 4.4.2 另一个驱动级别测量方法 4.4.3 外部电阻RExt计算 4.5 启动时间 4.6 晶振的牵引度(Pullability)
1. 石英晶振的特性及模型
石英晶体是一种可将电能和机械能相互转化的压电器件，能量转变发生在共振频率点上。它可用如下模型表示：
石英晶体模型 C0：等效电路中与串联臂并接的电容(静电电容)。 Lm：(动态等效电感)代表晶振机械振动的惯性。 Cm：(动态等效电容)代表晶振的弹性。 Rm：(动态等效电阻)代表电路的损耗。
实际上，在这种条件下的放大器是非常不稳定的，任何干扰进入这种正反馈闭环系统都会使其不稳定并引发振荡启动。干扰可能源于上电，器件禁用/使能的操作以及晶振热噪声等...。同时必须注意到，只有在晶振工作频率范围内的噪声才能被放大，这部分相对于噪声的全部能量来说只是一小部分，这也就是为什么晶体振荡器需要相当长的时间才能启动的原因。

石英晶体振荡器

⽯英晶体振荡器⽯英晶体振荡器⽯英晶体振荡器是⼀种⽤于频率稳定和选择频率的电⼦器件，它的主要作⽤是提供频率基准，由于它具有⾼稳定的物理化学性能、极⼩的弹性震动损耗以及频率稳定度⾼的特点，因此被⼴泛⽤于远程通信、卫星通信、移动电话系统、全球定位系统（GPS）、导航、遥控、航空航天、⾼速计算机、精密计测仪器及消费类民⽤电⼦产品中，是⽬前其它类型的振荡器所不能替代的.⼀、⽯英晶体谐振器的结构、振荡原理1、⽯英晶体振荡器的结构⽯英晶体振荡器是利⽤⽯英晶体（⼆氧化硅的结晶体）的压电效应制成的⼀种谐振器件，它的基本构成⼤致是：从⼀块⽯英晶体上按⼀定⽅位⾓切下薄⽚（简称为晶⽚，它可以是正⽅形、矩形或圆形等），在它的两个对应⾯上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊⼀根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了⽯英晶体谐振器，简称为⽯英晶体或晶体、晶振。

其产品⼀般⽤⾦属外壳封装，也有⽤玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

下图是⼀种⾦属外壳封装的⽯英晶体结构⽰意图。

2、压电效应若在⽯英晶体的两个电极上加⼀电场，晶⽚就会产⽣机械变形。

反之，若在晶⽚的两侧施加机械压⼒，则在晶⽚相应的⽅向上将产⽣电场，这种物理现象称为压电效应。

如果在晶⽚的两极上加交变电压，晶⽚就会产⽣机械振动，同时晶⽚的机械振动⼜会产⽣交变电场。

在⼀般情况下，晶⽚机械振动的振幅和交变电场的振幅⾮常微⼩，但当外加交变电压的频率为某⼀特定值时，振幅明显加⼤，⽐其他频率下的振幅⼤得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象⼗分相似。

它的谐振频率与晶⽚的切割⽅式、⼏何形状、尺⼨等有关。

⼆、⽯英晶体振荡器的等效电路与谐振频率1、等效电路⽯英晶体谐振器的等效电路如下图所⽰。

当晶体不振动时，可把它看成⼀个平板电容器称为静电电容Co，它的⼤⼩与晶⽚的⼏何尺⼨、电极⾯积有关，⼀般约⼏个PF到⼏⼗PF。

当晶体振荡时，机械振动的惯性可⽤电感L1来等效。

⼀般L1的值为⼏⼗mH 到⼏百mH。

石英晶体振荡电路

石英晶体振荡电路石英晶体谐振器, 简称石英晶体, 具有非常稳定的固有频率。

对于振荡频率的稳定性要求高的电路, 应选用石英晶体作选频网络。

一、石英晶体的特点将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向切割成很薄的晶片, 再将晶片两个对应的表面抛光和涂敷银层, 并作为两个极引出管脚, 加以封装, 就构成石英晶体谐振器。

其结构示意图和符号如右图所示。

1.压电效应和压电振荡在石英晶体两个管脚加交变电场时, 它将会产有利于一定频率的机械变形, 而这种机械振动又会产生交变电场, 上述物理现象称为压电效应。

一般情况下, 无论是机械振动的振幅, 还是交变电场的振幅都非常小。

但是, 当交变电场的频率为某一特定值时, 振幅骤然增大, 产生共振, 称之为压电振荡。

这一特定频率就是石英晶体的固有频率, 也称谐振频率。

2.石英晶体的等效电路和振荡频率石英晶体的等效电路如下图（a）所示。

当石英晶体不振动时, 可等效为一个平板电容C0, 称为静态电容；其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积, 一般约为几到几十皮法。

当晶片产生振动时, 机械振动的惯性等效为电感L, 其值为几毫亨。

晶片的弹性等效为电容C, 其值仅为0.01到0.1pF, 因此, C<<C0。

晶片的磨擦损耗等效为电阻R, 其值约为100Ω, 理想情况下R=0。

当等效电路中的L、C、R支路产生串联谐振时, 该支路呈纯阻性, 等效电阻为R, 谐振频率谐振频率下整个网络的电抗等于R并联C0的容抗, 因R<<ω0C0, 故可近似认为石英晶体也呈纯阻性, 等效电阻为R。

当f<fs时, C0和C电抗较大, 起主导作用, 石英晶体呈容性。

当f>fs 时, L、C、R支路呈感性, 将与C0产生并联谐振, 石英晶体又呈纯阻性, 谐振频率石英晶体基础知识1、石英晶体的应用：a、石英钟 b、温度计 c、压力指示器（频率与应力）d、加速度计2、晶体的自然面及解理面平行于原子面3、石英的机械、电气、化学和温度等综合性能，都满足需要电气通讯领域。

模拟电子技术教学课件正弦波振荡电路

·
＋
I
C
＋
超前移相网络
U·i
R
U·o
·
＋
I
R
＋
滞后移相网络
U·i
C U·o
－
－
－
－
(a)
(b)
图10.17 RC串联移相网络
2024/7/27
15
H ( ) 1 0 .7
0 ( )
截止频率
C＝
1
τ= RC
H
U o U i
＋ 90° ＋ 45°
0
C
图10.18 RC串联超前网络的频率特性曲线
58
二.电容反响式振荡电路(电容三点式)
50 F 50mH
12V
0.047F 10 F
6.8k 10k
C
0.01F
8
1．起振过程及起振条件 •
Ui
·
•
Uo
••
A
Au Fu 1
•
•
•
U f Ui
Uf
·
F
A • uF • u A u ejA F u ejF A u F u ej(A F )
AuFu 1 幅度起振条件
AF2n n0,1,2相位起振条件
2024/7/27
9
2.平衡条件
••
Au Fu 1
•
•
U f Ui
L
Is
C
U o
r
Z
电路图
2024/7/27
48
(rjL)
Z
rjL
1
jC
1
jC
L
r j(C L1C)
L
令 1
0

高频电子线路实验正弦波振荡器(特选资料)

太原理工大学现代科技学院高频电子线路课程实验报告专业班级信息13-1学号2013101269姓名指导教师孙颖实验名称正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器）专业班级信息13-1 学号 2013100 姓名 0 成绩实验2 正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器） 2-1 正弦波振荡器的基本工作原理振荡器是指在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定的波形的交变振荡能量的装置。

正弦波振荡器在电子领域中有着广泛的应用。

在信息传输系统的各种发射机中，就是把主振器（振荡器）所产生的载波，经过放大、调制而把信息发射出去。

在超外差式的各种接收机中，是由振荡器产生的一个本地振荡信号，送入混频器，才能将高频信号变成中频信号。

振荡器的种类很多。

从所采用的分析方法和振荡器的特性来看，可以把振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。

我们只讨论反馈式振荡器。

根据振荡器所产生的波形，又可以把振荡器氛围正弦波振荡器和非正弦波振荡器。

我们只介绍正弦波振荡器。

常用正弦波振荡器主要是由决定振荡频率的选项网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。

按照选频网络所采用的元件不同，正弦波振荡器可以分为LC 振荡器、RC 振荡器和晶体振荡器等类型。

一、反馈型正弦波自激振荡器基本工作原理以互感反馈振荡器为例，分析反馈型正弦自激振荡器的基本原理，其原理电路如图2-1所示；……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………当开关K接“1”时，信号源Vb加到晶体管输入端，这就是一个调谐放大器电路，集电极回路得到了一个放大了的信号Vf。

当开关K接“2”时，信号源Vb不加入晶体管，输入晶体管是Vf的一部分V’b。

若适当选择互感M 和Vf的极性，可以使Vb和V’b大小相等，相位相同，那么电路一定能维持高频振荡，达到自激振荡的目的。

实际上起振并不需要外加激励信号，靠电路内部扰动即可起振。

石英晶体谐振器原理特点和参数

石英晶体谐振器原理特点和参数石英晶体振荡器的基本工作原理及作用(1)石英晶体振荡器（简称晶振）的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化矽的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。

其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑胶封装的。

(2)压电效应若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。

反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。

如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。

在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。

它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

(3)符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图所示。

当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个pF到几十pF。

当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L來等效。

一般L的值为几十mH到几百mH。

晶片的弹性可用电容C來等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。

晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R來等效，它的數值约为100Ω。

由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因數Q很大，可达1000～10000。

加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定性。

晶体符号等效电路频率特性曲线图石英晶体振荡器外形图片(4)谐振频率从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率，即a、当L、C、R支路发生串联谐振时，它的等效阻抗最小（等于R）。

第4章《高频电子线路》_(曾兴雯)_版高等教育出版社课后答案

4
第4章正弦波振荡器
第一节
反馈振荡器的原理

一、反馈振荡器的原理分析
组成：（1）放大器
放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载，是调谐放大器。
（2）反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。正反馈： U’i(s)与Ui(s)相位相同。
5
第4章正弦波振荡器
一、反馈振荡器的原理分析
Ui (s) Us (s) Ui(s)
若 Uo Uc
jL Uc ZL R L e 放大器的负载阻抗所以 Ic T(j) Yf (j)ZLF(j) Yf ( j)ZL F( j) 1
9
U Uc Uo Ic c 又 K( j) Yf (j)ZL I Ui Ub c Ub 因为 jf Ic Yf ( j) Yf e 晶体管的正向转移导纳 Ub
振幅条件的图解表示
U0 U02 U01 Ub1 Ub2 Ub3 Ub
振荡开始时应为增幅振荡！
12
第4章正弦波振荡器
四、稳定条件 1、振幅稳定条件
T U i
K U i
0
Ui UiA
0
U i U iA
U’i UiA U’’i
因此，振荡器由增幅振荡过渡到稳幅振荡，是由放
大器的非线性完成的。由于放大器的非线性，振幅稳定条件很容易满足。
②相位平衡条件，即正反馈条件
U b jX 2 I
U c jX 1 I
X1、X2为同性质电抗元件
判断三端式振荡器能否振荡的原则：
“射同余异”
或 “源同余异”
18
第4章正弦波振荡器
一、振荡器的组成原则

晶体振荡器与压控振荡器

晶体振荡器与压控振荡器一、实验目的：1．掌握高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力，并在此基础上设计并联变换的晶体正弦波振荡器。

2．比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。

二、实验内容：1．熟悉振荡器模块各元件及其作用。

2．分析与比较LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度。

3．改变变容二极管的偏置电压，观察振荡器输出频率的变化。

三、基本原理：1.下图是石英晶体谐振器的等效电路：图中C0是晶体作为电介质的静电容，其数值一般为几个皮法到几十皮法。

L q、C q、r q是对应于机械共振经压电转换而呈现的电参数。

r q是机械摩擦和空气阻尼引起的损耗。

由图3-1可以看出，晶体振荡器是一串并联的振荡回路，其串联谐振频率f q和并联谐振频率f0分别为f q=1/2πLqCq，f0= f q Co1Cq/图1 晶体振荡器的等效电路当W＜W q或W> W o时，晶体谐振器显容性；当W在W q和W o之间，晶体谐振器等效为一电感，而且为一数值巨大的非线性电感。

由于Lq很大，即使在W q处其电抗变化率也很大。

其电抗特性曲线如图所示。

实际应用中晶体工作于W q~W o之间的频率，因而呈现感性。

图2 晶体的电抗特性曲线设计内容及要求2 并联型晶体振荡器图 3 c-b 型并联晶体振荡器电路Q1Re C1C212Y1C3Rb2CbRb1LcVCC GNDCcQ1ReC1C212Y1C3图 4 皮尔斯原理电路图 5 交流等效电路C3用来微调电路的振荡频率，使其工作在石英谐振器的标称频率上，C1、C2、C3串联组成石英晶体谐振器的负载电容C L 上，其值为 C L =C1C2C3/(C1C2+C2C3+C1C3)C q / (C 0+C L )<<13.电路的选择：晶体振荡电路中，与一般LC 振荡器的振荡原理相同，只是把晶体置于反馈网络的振荡电路之中，作为一感性元件，与其他回路元件一起按照三端电路的基本准则组成三端振荡器。