基于石英晶体的正弦波振荡器设计报告
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。
正弦波振荡器设计报告
正弦波振荡器设计报告一、实验要求设计一个正弦波振荡器，工作频率在20~100MHz范围内选择，器件和电路类型自选。
使用Multisim进行仿真。
二、设计思路1.振荡器要满足振荡平衡条件、起振条件、稳定条件。
2.第八章学习了LC正弦波振荡器（包括三端式振荡器和互感耦合振荡器）和石英晶体振荡器。
相对而言，对三端式振荡器掌握较为熟练，故选择此类。
3.三端式振荡器要满足振荡的三个条件，须遵守“射同基反”原则，同时满足振幅条件。
4.三端式振荡器包括电容式三端振荡器和电感三端式振荡器。
两者相比，电容式三端振荡器具有输出波形好、频率稳定度好的优点，故选择此类。
5.课本上介绍了多种电容反馈式三端振荡器，其中Siler电路克服了前面各电路的缺陷，具有诸多优点，且在实际中应用较多，故选择此种电路。
三、电路图四、电路原理1.图中R2、R3提供固定偏置，调节R6提供起振条件，R1、C7提供自给偏置，C6、C7、C8为隔直电容，C1、C2、C3、C4、L1组成的回路提供正反馈，满足“射同基反”原则。
2.反馈系数β≈C1/C2＝1/2。
振荡频率≈1/{2π×[L1(C3+C4)]}½＝35.588MHz。
3.反馈系数与频率的调节互不影响。
由于C4与L1并联，所以C4的大小不影响回路的接入系数。
4.调节C4对振幅稳定度影响较小，但对振幅大小影响很明显。
振荡回路中的电容大小对振荡频率的大小影响更明显。
五、仿真结果输出波形为35.319MHz正弦波，在要求范围内，且与计算结果（35.588MHz）相差不大，波形有微弱失真。
六、问题讨论1.电路启动后，必须要调节一下滑动变阻器R6，振荡器才可以起振。
因此，此振荡属于硬自激。
2.在不加可变电容C5时，波形振幅变化很大，且波形失真严重，出现削底情况。
可能是电路的静态工作点设置的不合适，或是电路噪声过大，加上可变电容C5大大改变了电路性能。
3. 当发射极所连的电阻R 1和电容C 7过大时，调节滑动变阻器起振后，又很快停振了。
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。
石英晶体构成的正弦波振荡电路
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<0。
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, 谐振频率由于C<0, 所以fP≈fS。
当f>fP时, 电抗主要决定于C0, 石英晶体又呈容性。
因此, 石英晶体电抗的频率特性如上图所示, 只有在fs<f<fP的情况下, 石英晶体才呈现感性；并且C0和C的容量相差愈悬殊, fs和fP愈接近, 石英晶体呈感性的频带愈狭。
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。
高频实验报告_石英晶体振荡器实验报告
石英晶体振荡器实验报告学号 200805120109 姓名 刘皓 实验台号实验结果及数据（一） 静态工作点（晶体管偏置）不同对振荡器振荡频率、幅度和波形的影响 1、把单刀开关K2闭合，用示波器和频率计在c 点监测。
调整DW 1，使振荡器振荡；微调C 2，使振荡频率在4MHz 左右。
2、调整DW 1，使BG 1工作电流E Q I 逐点变化，E Q I 可用万用表在A 点通过测量发射极电阻R 4两端的电压得到（R 4=1k Ω）。
振荡器工作情况变化及测量结果如表1所示：表1 静态工作点变化对振荡器的影响（二）2C 取值不同对振荡器振荡频率范围的影响2C 变化对振荡器的影响 测量条件：E Q I = 1.5 m A保持4.433MHz 基本不变（三）负载变化对振荡器的影响1、K 1断开的情况下，将振荡器的振荡频率调整到4MHz 左右，此时频率osc f = 4.433 MHz ，幅度opp V = 2.92 V 。
2、将K 1分别接1—2、1—3、1—4的位置，即接入不同的负载电阻R 5，测得的相应的频率和幅度及计算结果如表3所示。
表3 负载变化对振荡器的影响 测量条件：osc f =4.433 MHz ，幅度opp V =2.92 V由表3知：负载变化对振荡器工作频率的影响是： 几乎没有影响。
负载变化对振荡器输出幅度的影响是： 随着负载阻抗的减小，输出幅度略微减小。
（四）比较负载变化对LC 正弦波振荡器和石英晶体振荡器的不同影响负载变化对LC 正弦波振荡器的影响比较明显。
而对石英晶体振荡器的影响很小。
这主要是由于石英晶体振荡器的稳定性很高。
思考题晶体振荡器的振荡频率比LC 振荡器稳定得多，为什么？ 答：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 ，受外界不稳定因素的影响少。
（3）石英晶体谐振器具有非常高的Q 值，维持振荡频率稳定不变的能力极强。
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。
石英晶体正弦波振荡器
目录课程设计任务书第一章摘要 (2)第二章特性简介【1】物理特性 (2)【2】晶振符号及等效电路 (2)【3】电抗特性 (3)【4】晶振的特点 (3)【5】晶振的优缺点 (4)第三章晶体振荡器的类型概述【1】并联型晶体振荡器 (4)【2】串联型晶体振荡器 (6)【3】泛音晶体振荡器 (6)第四章正弦波晶体振荡器设计电路【1】晶体振荡器原理图选择依据 (7)【2】晶体振荡器设计原理图 (7)【3】工作点及回路参数的确定 (8)第五章心得体会 (10)第六章参考文献 (11)第一章摘要石英晶体正弦波振荡器简称晶振，是以高稳定度、高Q值的石英谐振器替代LC振荡器中震荡回路的电感、电容元件而构成的自激正弦波振荡器，它利用石英晶体的压电效应实现机械能与电能的相互转化。
由于晶体振荡器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，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。
第二章特性简介【1】物理特性晶体的基本特性是它具有压电效应。
依靠这种效应，可以将机械能转变为电能；反之，也可以将电能转变为机械能。
当晶体受到机械力时，它的表面上就产生了电荷。
如果机械力由压力变成张力，则晶体表面的电荷极性就反过来。
这种效应成为正压电效应。
反之，如果在晶体表面加入一定的电压，则晶体就会产生弹性变形。
如果外加电压作交流变化，晶体就产生机械振动，振动的大小基本上正比于外加电压幅度，这种效应称为反压电效应。
晶体的压电效应如图1（a）所示。
另外，石英晶体和其他弹性体一样，也具有惯性和弹性，因而存在固有振动频率。
当外加电源频率与晶体的固有振动频率相等时，晶体片就产生谐振。
这时，机械振动的幅度最大，相应地晶体表面产生的电量亦最大，因而外电路中的电流也最大。
因此石英晶体片本身具有谐振回路的特性，如图1（b）所示。
【2】晶振符号及等效电路石英晶体谐振器的符号及等效电路分别如图2（a）（b）所示。
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。
基于石英晶体的正弦波振荡器multisimnewto st
晶体振荡器的基本知识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。
Lq、Cq、rq是对应于机械共振经压电转换而呈现的电参数。
rq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fq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＜Wq或W>Wo时，晶体谐振器显容性；当W在Wq和Wo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Wq 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Wq~Wo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一设计目的及主要任务1设计目的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并联型晶体振荡器图3c-b型并联晶体振荡器电路图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/(C0+C L)<<1二详细设计步骤1、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。
根据实际常用的两种类型，电感三点式和电容三点式。
由于石英晶体存在感性和容性之分，且在感性容性之间有一条极陡峭的感抗曲线，而振荡器又被限定在此频率范围内工作。
该电抗曲线对频率有极大的变化速度，亦即石英晶体在这频率范围内具有极陡峭的相频特性曲线。
所以它具有很高的稳频能力，或者说具有很高的电感补偿能力。
因此选用c-b型皮尔斯电路进行制作。
图6工作电路2、选择晶体管和石英晶体根据设计要求，选择高频管2N3904型晶体管作为振荡管。
正弦波振荡器报告范文-图文
正弦波振荡器报告范文-图文教务处2022年12月摘要振荡器就是在没有外加输入信号的条件下，能自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定波形和一定振幅的周期性交变振荡信号的电子线路。
在通信技术领域振荡器的应用十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接收机的主要部分。
振荡器的主要技术指标有振荡频率、频率稳定度、振荡幅度、振荡波形等。
按工作原理振荡器可分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。
本次实验利用Multiim软件进行了互感耦合振荡器、电感三端式、电容三端式、并联型及串联型石英晶体振荡器的仿真设计，加深了对软件的了解并加深了对基本知识的了解。
关键字：振荡器石英晶体正弦波1.正弦波振荡器的基本原理1.1振荡电路的基本条件（1）一套振荡回路，至少包含两个储能元件。
在这两个元件中，当一个释放能量时，另一个就接受能量。
（3）一个控制设备，可以使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失，以维持等幅振荡。
如有源器件（电子管、晶体管或集成块等）和正反馈电路。
1.2自激振荡的建立和振荡条件假设基极电路在S处断开。
当输入信号为Vi时，输出电压为Vo（=-Vc），在经过反馈网络输出的反馈电压为Vf。
如果Vf的振幅和相位原来信号Vi完全相同，那么如果接通S，撤去外加信号Vi。
而以Vf代替它，放大器将继续维持工作。
由于此时已经没有外加信号，所以它变成了振荡器。
1.3自激振荡的平衡问题：振荡器如何由起振过渡到平衡的呢？因起振条件为AF>1，振荡建立后随着振幅的增加振荡器的工作状态由甲类向乙类再向丙类过渡，使A的值减小某一时刻AF=1达到平衡。
（1）反馈必须是正反馈反馈到输入端的反馈电压必须与输入电压同相，即满足相位平衡条件（2）反馈信号必须足够大一般情况下，放大器的放大倍数A>1，反馈电路的反馈系数F<1。
因此需要反馈信号有足够大的增益补足反馈系数的衰减，即满足振幅平衡条件AF=1。
1.4振荡器的稳定平衡状态只是建立振荡的必要条件，但还不是充分条件。
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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 (3)Abstract (4)1 绪论 (6)2 设计内容及要求 (6)2.1设计目的及主要任务 (6)2.1.1设计目的 (6)2.1.2 设计任务及要求 (6)2.2设计思想 (7)3 石英晶体特性简介 (7)3.1物理特性 (7)3.2等效电路及阻抗特性 (8)3.3晶体谐振器的应用 (8)4 晶体正弦波振荡器的设计 (9)4.1串联型晶体振荡器 (9)4.2并联型晶体振荡器 (10)4.2.1 c-b型并联晶体振荡器 (10)4.2.2 b-e型并联晶体振荡器 (11)4.3输出缓冲级设计 (12)4.4晶体振荡器设计总原理图 (13)4.4.1电路原理图的设计 (13)4.4.2 元件参数的计算 (14)5 电路仿真与硬件调试 (15)5.1电路仿真 (15)5.1.1静态工作点的测试 (16)5.1.2串联型振荡器输出测试 (16)5.1.3并联型振荡器输出测试 (17)5.2硬件调试 (18)6 元器件清单 (19)7 总结与心得体会 (20)参考文献 (22)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。
石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件，如彩电的色副载波振荡器、电子钟表的时基振荡器及游戏机中的时钟脉冲振荡器等，石英晶体成本较高，故在要求不太高的电路中一般采用陶瓷谐振元件。
本设计对利用石英晶体构成正弦波的振荡器的方法做了较深入的研究，对振荡器的原理及石英晶体振荡器原理做了详细的介绍并通过Multisim 软件设计、仿真出串并联可交换的石英晶体振荡器，最后按照原理图进行实物的连接、调试和参数的计算。
关键词：晶体；振荡器；串并联；Multisim仿真；AbstractQuartz crystal oscillator is a high precision and high stability of the oscillator, is widely used in color television sets, computers, remote controls and other kinds of oscillator circuits, and communications systems for the frequency generator, generate the clock for the data-processing equipment signal and reference signals for a particular system. Quartz resonators for very high frequency stability, it is mainly used in the required oscillation frequency is very stable as resonant circuit elements such as color TV color subcarrier oscillator, electronic watches and games when the base of the clock oscillator pulse oscillators, quartz crystal high cost, it is not too high in the required circuit components generally use ceramic resonators.This design constitutes a sine wave on the use of quartz crystal oscillator method to do a more in-depth research on the oscillator principle and principle of quartz crystal oscillators made a detailed introduction and adoption of Multisim software design, simulation a commutative series-parallel quartz crystal oscillator, and finally in accordance with the schematic diagram for physical connections, debugging and parameter calculation.Keywords：Crystal；Oscillator；Series-parallel；Multisim Simulation；1 绪论石英晶体振荡器是利用石英晶体即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。
变电场的频率与田英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。
利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC谐振回路、滤波器等。
由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。
本次设计给出了两种较为实用的晶体振荡器电路，对这两种电路做了各方面的比较，并对振荡器的输出特性做了细致的测试。
2 设计内容及要求2.1设计目的及主要任务2.1.1设计目的（1）掌握高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力，并在此基础上设计一个通过跳线可实现串并联变换的晶体正弦波振荡器。
（2）提高电子电路的理论知识及较强的实践能力，能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。
2.1.2 设计任务及要求根据已知条件，完成通过基于石英晶体的正弦波振荡器的设计、连接与仿真。
该振荡器须符合以下要求：（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)。
2.2设计思想本次设计首先以NPN型晶体管2N2222和10M石英晶体为基础分别设计出不同形式的串并联型振荡器，通过对各种不同形式的串联型振荡器和并联型振荡器做出比较之后，综合设计出一个通过跳线可实现串并联转换的石英晶体正弦波振荡器，然后根据石英晶体振荡器的输出要求设计出对应的缓冲输出级，将两部分连接之后根据电路图的基本形式和设计的要求计算出各元件的参数和性能要求。
根据仿真后的电路原理图进行实物的连接和调试，从而完成整个正弦波振荡器的设计。
3 石英晶体特性简介3.1 物理特性石英晶体谐振器是由天然或人工生成的石英晶体切片制成。
石英是二氧化硅，在自然界中以六角锥体出现，常用的石英晶体是压电石英，它是一种各向异性的结晶体，振荡器中所用的石英片或石英棒都是按一定的方位从石英晶体中切割出来的。
在晶体的两面制作金属电极，并与底座的插座相连，最后以金属壳封装或玻璃壳封装，成为晶体谐振器。
石英晶体之所以能够成为电的谐振器，是由于它具有压电效应。
所谓压电效应，就是当晶体受外力的作用而变形时，就在它对应的表面上产生正、负电荷，呈现出电压。
如果在晶体振子板极上施加交变电压，就会是晶片产生机械变形振动。
此现象即所谓逆压电效应。
当外加电压频率等于晶体振荡器的固有频率时就会发生压电谐振，从而导致机械变形的振幅突然增大。
对于一定形状和尺寸的某一晶体，它既可以在某一基频上谐振，也可以在某一高次谐波上谐振。
通常把利用晶片基频共振的谐振器称为基频谐振器，频率用KHZ表示。
把利用晶片谐频共振的谐振器称为谐频谐振器，频率用MHZ表示。
3.2 等效电路及阻抗特性图3-1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3-1 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3-2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3-2 晶体的电抗特性曲线3.3 晶体谐振器的应用晶体谐振器主要应用于晶体振荡器中。
振荡器的振荡频率决定于其振荡回路的频率。
由于晶体振荡器的输出频率具有很高的稳定度，因此它主要有以下应用：通用晶体振荡器，用于各种电路中，产生振荡频率；时钟脉冲用石英晶体谐振器，与其它元件配合产生标准脉冲信号，广泛用于数字电路中；微处理器用石英晶体谐振器；CTVVTR用石英晶体谐振器；钟表用石英晶体振荡器。
4 晶体正弦波振荡器的设计振荡器电路属于一种信号发生器类型，即表现为没有外加信号的情况下能自动生成具有一定频率、一定波形、一定振幅的周期性交变振荡信号的电子线路。
振荡器起振时是将电路自身噪声或电源跳变中频谱很广的信号进行放大选频。