晶体振荡电路设计
9.4 石英晶体正弦波振荡电路
9.4 石英晶体正弦波振荡电路
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石英晶体正弦波振荡电路
1. 石英晶体的特性 （1）结构与压电特性
① 结构与符号 ② 压电特性
当外加交变电场的频率与晶片的固有频率相等时产 生共振，称之为压电振荡，相应的频率称为谐振频率。
（2）等效电路与频率特性 ① 等效电路
很高
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当频率为1MHz时，LC并联 回路等效为感性。符合三点式振荡电路的组成原则，即 满足相位条件，有可能振荡。
（2）是电感三点式并联型石英晶体振荡电路。电路 的振荡频率即为石英晶体的固有频率。
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石英晶体正弦波振荡电路
② 石英晶体有两个谐振频率：
非
呈纯阻性
常
接
近
当
时，呈电感性，曲线很陡，利于稳频。
当
时，晶体电抗近似为零，可作为小电阻使用。
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石英晶体正弦波振荡电路
2. 石英晶体振荡电路 （1）并联型石英晶体振荡电路
并联型石英晶体振荡电 路是利用石英晶体作为一个 电感元件来组成 选频网络， 晶体工作在 fs 与 fp 之间。晶 体与C1、C2构成电容三点式 振荡电路。
振荡频率约等于石英晶体的并联谐振频率 fp2）串联型石英晶体振荡电路
串联型石英晶体振荡
电路是利用石英晶体串联
谐振时阻抗最小的特性组
成振荡电路，晶体工作在
fs 处，即电路的谐振频率 为 fs。
电阻Rf 的大小将影响正反馈强弱，若 Rf太大，则 正反馈过小，电路的幅值条件可能不满足；若Rf 太小， 则正反馈过大，可能导致振荡输出波形明显失真。
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晶体振荡电路参数计算2
r X’tal Cg Cd
Rd
| RN | 插入阻抗 r＋R e
... 算式 (1)
图 1：测试负阻抗的电路图
石英晶体单元连接负载时的等效阻抗（Re）用以下算式（2）求出。 R1 是石英晶体单元无负载电容时的等效串联阻抗。
C R e R1 １＋ 0 CL
图 2：插入阻抗测试负阻抗的情景
在图 2 的状态下用示波器确认波形。逐渐增大插入的阻抗值 r，寻找不起振的阻抗点。这时忽略因插入阻抗而引 起的振荡输出下降和振荡频率的变化，只单纯判定是否起振。 。 决定负阻抗 RN 之后，计算振荡裕度 RN/Re（上述表 1） 需要注意的是振荡裕度低将引发各种不良现象，例如因电路特性不均而造成的振荡不稳定、不起振或起振时间 变长等。 振荡裕度为 5 倍以上时，意味着振荡电路具备激励石英晶体单元的足够能力（增幅度） ，通常不会发生问题。 如果振荡裕度在 5 倍以下，则建议变更振荡电路的电路常数，或者增大负阻抗 RN，或者减小石英晶体单元的等 效串联阻抗 Re，使振荡裕度保持在 5 倍以上。 虽然降低微调电容器（Cg、Cd）或限流电阻（Rd）等振荡电路的电路常数可使负阻抗变大，振荡裕度也将随 之变大，但需要提醒的是，振荡电路的负载电容随着电路常数的变化而变，这将促使振荡频率也出现变化。欲 降低石英晶体单元的等效串联电阻 R1 时，需要向石英晶体生产商提出要求。 【2】 激励功率的评估 激励功率指石英晶体单元振荡时所消耗的电力。通常，激励功率最好控制在石英晶体单元的规格参数内，一 般在约 100μW 以下，但需注意的是各石英晶体生产商之间略有不同。 激励功率过大时将引起振荡频率的变动、稳定度下降、等效电路参数变化或频率失真等现象。激励功率偏高还 可能导致反复出现异常振荡、引发故障的恶果。激励功率（P）用下列算式（3）求出。
晶体Crystal振荡电路原理、分类及设计
晶体Crystal振荡电路原理、分类及设计目录1.文档简介 (3)2.晶体振荡电路的工作原理 (3)2.1石英晶体特性 (3)2.2并联型晶体振荡电路 (4)2.3串联型晶体振荡电路 (6)3.时钟的重要参数 (6)4.晶体振荡器种类 (11)4.1普通晶体振荡器 (11)4.2温度补偿晶体振荡器 (12)4.3恒温晶体振荡器 (14)5.CRYSTAL（晶体）电路设计 (14)5.1晶体电路设计器件说明及选择 (15)5.2PCB布局设计 (16)6.晶体常见问题举例 (16)6.1不起振问题分析与解决 (16)6.2频偏过大 (17)7.总结 (17)附录一相关公式推导一 (18)附录二相关公式推导二 (20)1.文档简介本文主要介绍了晶体振荡电路的工作原理，时钟的重要参数，晶体振荡器的种类，晶体电路设计及晶体常见问题的举例。
2.晶体振荡电路的工作原理晶体（石英晶体）振荡电路主要由主振电路和石英谐振器组成，主振电路将直流能量转换成交流能量，振荡器频率主要取决于石英晶体谐振器。
振荡电路一般采用反馈型电路，按晶体在振荡电路中的作用，又可以分为串联型晶体振荡电路和并联型晶体振荡电路。
本章首先介绍石英晶体的特性，然后分别介绍并联型晶体振荡电路和串联型晶体振荡电路的结构及工作原理。
2.1石英晶体特性晶体（石英晶体）之所以能作为振荡器产生时钟，是基于它的压电效应：所谓的压电效应是指电和力的相互转化，即，如果在晶体的两端施加压缩或拉伸的力，晶体的两端会产生电压信号；同样的，在晶体的两端施加电压信号，晶体会产生形变。
而且这种转化在某特定的频率上效率最高，此频率（由晶片的尺寸和形状决定）即为晶体的谐振频率。
实际应用的晶片是由石英晶体按一定的方向切割而成的，晶片的形状可以各种各样，如方形、矩形或圆形等。
由于晶体的物理性质存在各向差异性，相同的晶体按不同晶格方向切下的晶片，会产生不同的物理特性。
因此，晶体的切割方法是非常重要的，对石英晶体来说，有AT/BT/DT/GT/IT/RT/FC/SC等不同的切法，要根据具体的需求选择相应的切法切割晶片，其中最常用的有AT切和SC切。
3.2.1 并联式晶体振荡电路_信号发生电路原理与实用设计_[共3页]
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第3章 石英晶体振荡电路◆ 95 ◆ AB e e L e e L L11j j j j j Z R X L R X C C ωωω=+++=++'。
（3.1.48） 式中，2LL L L /(1)C C L C ω'=-。
将式3.1.44中的C L 换成LC '，即得电路的串联谐振频率为s ω'=。
（3.1.49）如果ω=，即L L =，则因L L 、C L 串联电抗为零，谐振器可工作在其无损串联谐振频率上。
将式3.1.45中的C L 改为LC '，即得电路的等效串联谐振电阻为20e q L 1C R R C ⎛⎫=+ ⎪'⎝⎭()220s L L q L 11C L C R C ω⎡⎤=--⎢⎥⎣⎦。
（3.1.50） 设L L = L 0 + ΔL ，且20s L1/L C ω'=，则 22e s 0q (1)R LC R ω=-∆。
（3.1.51） 上式应满足2s 01/L C ω∆ 的条件，否则谐振回路阻抗增大，振荡电路将难以起振。
3.2 石英晶体振荡电路晶体振荡电路的种类虽然很多，但均可归为两类。
一类是以石英晶体作为一个电感元件，构成振荡回路元件之一，和回路中其他电容形成并联谐振，称为并联式晶体振荡器；另一类是以石英晶体作为正反馈通路的一个元件，工作于其本身的串联谐振点，或是作为感抗元件，和电路中的其他容性元件构成串联谐振，在石英晶体谐振器的串联谐振频率上正反馈最强，电路的振荡频率就是这个串联谐振频率，称为串联式石英晶体振荡器。
3.2.1 并联式晶体振荡电路并联式晶体振荡电路是由三点式振荡电路变换而来的，故从电路形式上应符合三点式电路的构成法则。
应用最广泛的是类似电容三点式的并联晶体振荡电路，也称皮尔斯晶体振荡电路，如图3.2.1所示。
这个电路从形式上看像是由L C 和C 2构成的振荡回路，石英晶体被接在反馈电路中，但其实不然。
晶体管自激振荡电路
晶体管自激振荡电路晶体管自激振荡电路是一种基于晶体管的振荡电路，它可以产生高频信号并用于无线电通信、雷达等领域。
本文将介绍晶体管自激振荡电路的基本原理、设计方法以及应用。
一、基本原理晶体管自激振荡电路是一种基于反馈原理的电路，它利用晶体管的放大特性和反馈回路的正反馈作用来产生振荡。
其基本原理如下：1.晶体管放大特性晶体管具有放大功能，即输入信号经过晶体管放大后输出信号的幅度增大。
晶体管的放大特性是由于其结构中的PN结和掺杂材料的不同而产生的。
2.反馈回路的正反馈作用晶体管自激振荡电路中的反馈回路具有正反馈作用，即输出信号经过反馈回路后又被输入到晶体管的基极，从而增强输入信号，形成振荡。
二、设计方法晶体管自激振荡电路的设计方法主要包括以下几个方面：1.选择晶体管选择合适的晶体管是设计晶体管自激振荡电路的关键，晶体管的放大系数、最高频率、噪声系数等指标都应该符合设计要求。
2.确定反馈回路反馈回路是晶体管自激振荡电路的核心部分，其设计应该考虑到反馈的强度、相位和频率等因素。
一般可以采用LC回路、RC回路、反相器等作为反馈回路。
3.确定工作频率根据应用需求确定晶体管自激振荡电路的工作频率，一般可以根据反馈回路的谐振频率或者晶体管的最高频率来确定。
4.优化电路参数根据实际测试结果对晶体管自激振荡电路进行优化，包括调整反馈回路的参数、改变晶体管的工作状态等，以达到更好的性能。
三、应用晶体管自激振荡电路在无线电通信、雷达、电视、射频识别等领域都有广泛应用。
其主要应用包括：1.射频信号产生晶体管自激振荡电路可以产生高频信号，用于射频信号产生和调制。
2.射频放大晶体管自激振荡电路可以作为射频放大器，对信号进行放大和增强。
3.射频检波晶体管自激振荡电路可以作为射频检波器，对信号进行检测和解调。
4.射频识别晶体管自激振荡电路可以用于射频识别，即识别无线电频率和编码。
四、总结晶体管自激振荡电路是一种基于反馈原理的高频振荡电路，其设计和应用都需要考虑多种因素。
介绍串联型石英晶体振荡电路
介绍串联型石英晶体振荡电路
串联型石英晶体振荡电路是一种常见的电子电路，它利用石英
晶体的谐振特性来产生稳定的高频振荡信号。
这种电路通常由石英
晶体谐振器、放大器和反馈网络组成。
首先，让我们来看看石英晶体谐振器。
石英晶体是一种具有压
电效应的晶体材料，当施加电场或者机械应力时，会产生机械振动。
这种振动的频率与晶体的物理尺寸和结构有关，因此可以通过精确
加工石英晶体来实现特定的谐振频率。
在串联型石英晶体振荡电路中，石英晶体谐振器被设计成在其共振频率附近产生稳定的振荡信号。
接下来是放大器部分。
振荡器需要一个放大器来提供足够的增
益以弥补振荡器的损耗，并且保持振荡器的振幅。
通常，放大器选
择为高增益的放大器，以确保振荡器能够提供足够的输出功率。
最后是反馈网络。
串联型石英晶体振荡电路中的反馈网络将一
部分输出信号送回到振荡器的输入端，从而使振荡器保持振荡。
反
馈网络的设计对振荡器的频率稳定性和相位噪声有重要影响。
总的来说，串联型石英晶体振荡电路利用石英晶体的谐振特性
和放大器的增益来产生稳定的高频振荡信号。
这种电路在无线通信、计算机系统、精密仪器等领域有着广泛的应用。
《晶体管电路设计(上)》
《晶体管电路设计(上）》一、晶体管基础知识1. 晶体管的分类与结构晶体管是一种半导体器件，按照结构和工作原理的不同，可分为两大类：双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。
双极型晶体管包括NPN型和PNP型，而场效应晶体管主要包括增强型MOS管和结型场效应管。
2. 晶体管的工作原理（1）双极型晶体管（BJT）工作原理：当在基极与发射极之间施加适当的正向电压，基区内的少数载流子会增多，导致集电极与发射极之间的电流增大，从而实现放大作用。
（2）场效应晶体管（FET）工作原理：通过改变栅极电压，控制源极与漏极之间的导电通道，实现电流的放大。
3. 晶体管的特性参数（1）直流参数：包括饱和压降、截止电流、放大系数等。
（2）交流参数：包括截止频率、增益带宽积、输入输出阻抗等。
二、晶体管放大电路设计1. 放大电路的基本类型（1）反相放大电路：输入信号与输出信号相位相反。
（2）同相放大电路：输入信号与输出信号相位相同。
（3）电压跟随器：输出电压与输入电压基本相等。
2. 放大电路的设计步骤（1）确定电路类型：根据实际需求选择合适的放大电路类型。
（2）选择晶体管：根据电路要求，选取合适的晶体管型号。
（3）计算电路参数：包括偏置电阻、负载电阻、耦合电容等。
（4）电路仿真与调试：利用电路仿真软件进行仿真，并根据实际效果调整电路参数。
三、晶体管开关电路设计1. 开关电路的基本原理晶体管开关电路利用晶体管的截止和饱和状态，实现电路的通断控制。
当晶体管处于截止状态时，开关断开；当晶体管处于饱和状态时，开关闭合。
2. 开关电路的设计要点（1）选择合适的晶体管：确保晶体管在截止和饱和状态下都能满足电路要求。
（2）优化电路参数：合理设置驱动电流、开关速度等参数，以提高开关电路的性能。
（3）考虑开关损耗：在设计过程中，尽量降低开关过程中的能量损耗，提高电路效率。
《晶体管电路设计(上）》四、晶体管稳压电路设计1. 稳压电路的作用与分类稳压电路的主要作用是保证输出电压在一定范围内稳定不变，不受输入电压和负载变化的影响。
三极管晶振振荡电路
三极管晶振振荡电路
三极管晶振振荡电路是一种利用晶体振荡器和三极管构成的振荡电路，通常用于产生高频信号。
其工作原理如下：
1.晶体振荡器：晶体振荡器是一种利用晶体振荡效应的电子元件，可以产生稳定
的高频信号。
晶体振荡器的输出信号通常为正弦波或方波。
2.三极管：三极管是一种具有放大作用的电子元件，用于将微弱的电信号放大成
较强的信号。
在三极管晶振振荡电路中，三极管的作用是将晶体振荡器产生的信号放大，从而得到所需的输出信号。
3.反馈电路：反馈电路是将输出信号的一部分反馈到输入端，与输入信号进行比
较，从而调整输出信号的幅度和频率。
在三极管晶振振荡电路中，反馈电路的作用是将输出信号反馈到三极管的输入端，使电路进入自激振荡状态。
4.稳幅稳相回路：稳幅稳相回路的作用是稳定振荡信号的幅度和频率，保证输出
信号的稳定性和准确性。
在三极管晶振振荡电路中，稳幅稳相回路的作用是确保电路的输出信号与晶体振荡器的输出信号保持一致。
三极管晶振振荡电路的特点是体积小、重量轻、可靠性高、寿命长等，因此在通信、雷达、导航、电子对抗等领域得到广泛应用。
石英晶体LC振荡电路
二、 RC正弦波振荡电路
3.振荡电路工作原理
在右图中，集成运放组成一个同相放大器， 它的输出电压uo作为RC串并联网络的输入电 压，而将RC串并联网络的输出电压作为放大 器的输入电压，当f=f0时，RC串并联网络的相 位移为零，放大器是同相放大器，电路的总 相位移是零，满足相位平衡条件, 而对于其他 频率的信号，RC串并联网络的相位移不为零， 不满足相位平衡条件。 由于RC串并联网络在 f=f0 时的传输系数F＝1/3，因此要求起振时， 应使 Au > 3，即：
f
i
f
i
f
i
一、振荡电路
3.电路的组成及振荡的建立过程
组成：放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节
振荡的建立过程
一、振荡电路
4.判断电路能否产生振荡的分析方法
（1）检查电路是否满足四个组成部分； （2）检查放大电路是否正常工作； （3）将电路在放大器输入端断开，利用瞬时极性法判 断电路是否满足相位平衡条件；
三、LC正弦波振荡电路
（三）三点式LC振荡电路
三点式LC振荡电路有电感三点式振荡电路、电容三点式振荡电路，仍然由 LC并联谐振电路构成选频网络，中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。 如图所示。 三点的相位关系是： A. 若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。 B. 若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。
（4）分析是否满足振荡产生的幅度条件。 一般 略大于1。
AF
应
二、 RC正弦波振荡电路
1.电路组成 选频网络和正反馈网络是RC串并 联网络（由R2和C2并联后与R1和C1 串联组成）； 放大电路由集成运放构成的同相 比例放大电路组成； 在实际应用中主要采用非线性元 件作为放大电路的负反馈元件，以实 现外稳幅。比如，R3可采用负温度 系数的热敏元件。
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。
晶体管自激振荡电路
晶体管自激振荡电路
晶体管自激振荡电路是一种常见的电路，用于产生高频信号。
在这个电路中，晶体管的作用类似于电路的反馈环路，它会不断增强和产生振荡信号，从而产生自激振荡。
实现晶体管自激振荡电路需要考虑以下因素：
1. 回路反馈的影响
晶体管自激振荡电路的产生需要反馈回路的支持和帮助。
因此，在设计电路时要考虑回路的负反馈或正反馈的影响。
这些反馈会影响电路的振荡频率和稳定性。
2. 晶体管的选择
晶体管是实现电路自激振荡的核心元器件，因此对晶体管的选择非常关键。
在选择晶体管时需要考虑其噪声系数、放大系数、频率响应等因素。
3. 电路参数的选择
电路参数的选择会影响电路的振荡频率和稳定性。
在设计电路时需要
选择合适的电感、电容和电阻等元器件，以实现所需的振荡频率和稳定性。
晶体管自激振荡电路的应用
晶体管自激振荡电路在无线电技术和通讯设备中广泛使用。
它能够产生稳定的高频信号，用于频率合成、调制解调、信号发生器等领域。
此外，晶体管自激振荡电路还可用于声波发生器、信号测试仪器、电路演示等场合。
总之，晶体管自激振荡电路是一种重要的电路结构，它的设计需要综合考虑多种因素，包括回路反馈、晶体管选择和电路参数的影响。
在实际应用中，它在通讯设备、频率合成、调制解调等领域展示了广泛的应用前景。
晶体震荡器实验报告
晶体震荡器实验报告引言晶体震荡器是一种常用的电子元器件，主要用于产生稳定的高频信号。
在电子仪器、通信设备、计算机等领域中有广泛的应用。
本次实验旨在通过搭建电路并进行实验操作，深入了解晶体震荡器的工作原理和性能特点。
实验原理晶体震荡器主要由晶体谐振器和放大器组成。
晶体谐振器是一个能够发出特定频率振荡的电路元件，在晶体的压电效应作用下，产生机械振荡，进而转化为电信号输出。
放大器负责放大晶体谐振器输出的信号，使得其能驱动后续电路。
实验步骤1. 准备实验所需材料，包括晶体谐振器、电容、电感、电阻等元件。
2. 按照实验电路图搭建晶体震荡器电路。
3. 连接电源，确保正负极正确。
4. 使用示波器检测电路输出的信号频率。
5. 调整电容和电感的数值，观察对输出频率的影响。
6. 记录实验数据并进行分析。
实验结果根据实验数据和观察结果可以得出以下结论：1. 当电容和电感的数值较小时，输出频率较低。
2. 随着电容和电感的增大，输出频率逐渐增大。
3. 在一定范围内，电容和电感的数值对输出频率有较大的影响。
实验讨论本次实验通过调整晶体震荡器电路中电容和电感的数值，观察对输出频率的影响，进一步加深了对晶体震荡器工作原理的理解。
实验结果表明，晶体震荡器的输出频率与电容、电感的数值有密切关系，增大电容和电感的数值可以增加输出频率。
实验总结通过本次实验，我们更加全面地了解了晶体震荡器的工作原理和特性。
晶体震荡器在电子领域有着广泛的应用，对于实际工程项目的设计和实施起着重要的作用。
通过实验操作，我们能够直观地观察到电路中元件的相互作用，并通过调整电路参数来实现所需的输出频率。
参考文献1. 张三，李四，王五. 电子技术基础教程[M]. 某某大学出版社，2008.2. 陈六，赵七. 电子实验指导手册[M]. 某某出版社，2010.。
晶体管载波振荡电路
晶体管载波振荡电路
晶体管载波振荡电路是一种利用晶体管来产生一定频率的振荡信号的电路。
这种电路通常由一个晶体管、一个电容器和一个电感器组成，其中晶体管和电容器组成一个负反馈放大器，电感器和电容器组成一个正反馈网络。
在晶体管载波振荡电路中，晶体管的工作状态受到正反馈和负反馈的共同影响。
当正反馈的幅度超过负反馈时，电路就会产生振荡。
在振荡过程中，晶体管输出的信号通过正反馈网络和电感器，再经过电容器反馈回晶体管的输入端，形成正反馈。
同时，负反馈则通过电容器和晶体管构成的负反馈放大器来稳定振荡。
通过调整电路中的元件参数，可以改变振荡频率。
通常，可以通过改变电感器的值、电容器的值或晶体管的增益来调整振荡频率。
同时，还需要选择适当的元件值，以确保电路能够稳定地产生振荡。
在实际应用中，晶体管载波振荡电路可以用于各种不同的场合，如无线通信、信号处理和测试测量等。
通过利用晶体管载波振荡电路产生稳定的振荡信号，可以对信号进行调制和解调，实现信号的传输和接收。
此外，这种电路还可以用于产生本机振荡信号、测量时间和频率等。
两个晶体管构成的振荡电路_概述说明以及解释
两个晶体管构成的振荡电路概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在介绍和解释由两个晶体管构成的振荡电路。
振荡电路是一种能够产生连续交流信号的电路，广泛应用于通信、无线电、控制系统等领域。
而晶体管作为一种重要的半导体器件，具有放大和开关功能，也被广泛应用于各个领域中。
本文将首先对晶体管进行介绍，包括其构成和特点、工作原理以及应用领域。
接着，将对振荡电路进行概述，包括其定义和基本原理、推导和类别以及特性和性能评价。
最后，将详细讲解由两个晶体管构成的振荡电路，涵盖其电路结构和工作原理、设计考虑和优化方法以及实际应用案例分析。
通过阅读本文，读者将能够全面了解到晶体管和振荡电路的基础知识，并深入了解由两个晶体管构成的振荡电路的详细信息。
1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、晶体管介绍、振荡电路概述、两个晶体管构成的振荡电路详解以及结论与展望。
引言部分主要对本文的概述进行说明，并介绍文章结构。
晶体管介绍部分将详细介绍晶体管的构成和特点、工作原理以及应用领域。
振荡电路概述部分将对振荡电路的定义和基本原理、推导和类别以及特性和性能评价进行阐述。
两个晶体管构成的振荡电路详解部分将重点讲解该电路的结构和工作原理、设计考虑和优化方法，以及实际应用案例分析。
最后，结论与展望部分将对全文进行总结回顾，并展望未来振荡电路发展的趋势并探讨研究振荡电路的重要意义。
1.3 目的本文旨在提供对由两个晶体管构成的振荡电路有关知识的系统介绍和解释。
通过深入探究晶体管和振荡电路相关概念，读者能够更好地理解其在通信、无线电以及其他领域中所起到的重要作用。
同时，通过实际案例分析，读者能够了解该种振荡电路在实际应用中的设计考虑和性能优化方法，从而拓宽对振荡电路的认识。
本文的目标是为读者提供一个全面而清晰的参考，以便他们更好地理解和应用由两个晶体管构成的振荡电路。
2. 晶体管介绍:2.1 构成和特点:晶体管是一种半导体器件，由三个或更多层不同类型的材料构成。
单片机晶振电路原理及作用_单片机晶振电路设计方案
单片机晶振电路原理及作用_单片机晶振电路设计在电子学上，通常将含有晶体管元件的电路称作“有源电路”（如有源音箱、有源滤波器等），而仅由阻容元件组成的电路称作“无源电路”。
电脑中的晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。
无源晶振与有源晶振的英文名称不同，无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。
无源晶振是有2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说法并不准确；有源晶振有4只引脚，是一个完整的振荡器，其中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件，因此体积较大。
有源晶振有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。
有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。
相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。
有源晶振是右石英晶体组成的,石英晶片之所以能当为振荡器使用，是基于它的压电效应：在晶片的两个极上加一电场，会使晶体产生机械变形；在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，同时机械变形振动又会产生交变电场，虽然这种交变电场的电压极其微弱，但其振动频率是十分稳定的。
当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(由晶片的尺寸和形状决定)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”。
压电谐振状态的建立和维持都必须借助于振荡器电路才能实现。
图3是一个串联型振荡器，晶体管T1和T2构成的两级放大器，石英晶体XT与电容C2构成LC 电路。
在这个电路中，石英晶体相当于一个电感，C2为可变电容器，调节其容量即可使电路进入谐振状态。
该振荡器供电电压为5V，输出波形为方波。
单片机的内部时钟与外部时钟单片机有内部时钟方式和外部时钟方式两种：（1）单片机的XTAL1和XTAL2内部有一片内振荡器结构，但仍需要在XTAL1和XTAL2两端连接一个晶振和两个电容才能组成时钟电路，这种使用晶振配合产生信号的方法是内部时钟方式；（2）单片机还可以工作在外部时钟方式下，外部时钟方式较为简单，可直接向单片机XTAL1引脚输入时钟信号方波，而XTAL2管脚悬空。
3.3.1 并联石英晶体振荡电路_信号发生电路原理与实用设计_[共2页]
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第3章 石英晶体振荡电路
◆ 101 ◆ 率f 0 = 15～30MHz ；L = 0.5μH 时，f 0 = 30～65MHz 。
电路中RFC 为射频扼流圈，振荡信号应经射极跟随器输出。
需要指出的是，由于泛音振荡电路均工作于泛音状态上，均会受基波效率的影响使输出波形不理想，甚至输出波形的每个周期的幅度都不同，这也是泛音振荡电路的最大缺点。
图3.2.13 串联型3次谐波泛音晶体振荡器
3.3 并联石英晶体振荡电路分析
3.3.1 并联石英晶体振荡电路
在并联型晶体振荡器中，石英晶体谐振器置于反馈网络中，并与电路中其他电抗元件构成并联谐振回路。
晶体振荡在略高于串联谐振的频率上，此时石英晶体谐振器呈感性。
按晶体与晶体管三个电极的不同联接，并联型石英晶体振荡电路可分皮尔斯型（c-b 型）、密勒型（e-b 型）和c-e 型三种组态，如图3.3.1所示。
其中皮尔斯型电路应用较多，按其接地点的不同又可分为射极接地（皮尔斯）电路，集电极接地（考毕兹）电路和基极地接（克拉泼）电路三种，如图3.3.2所示。
以上各种电路，都可用图3.3.3所示的等效电路来表示，其中，g m 为晶体管的跨导。
图3.3.1 并联振荡电路的三种组态
图3.3.2 三种组态的皮尔斯电路。
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在该应用手册中，我们将讨论我们推荐给您的晶振电路设计方案，并解释电路中的各个元器件的具体作用，并且在元器件数值的选择上提供指导。
最后，就消除晶振不稳定和起振问题，我们还
将给出一些建议措施。
图1所示为晶振等效电路。
R 为ESR(串联等效阻抗)。
L 和C 分别是晶振等效电感和等效电容。
C P 是晶振的伴生电容，其极性取决于晶振的极性。
图2所示为晶振的电抗频谱线。
当晶振在串联谐振状态下工作时，线路表现为纯阻性，感抗等于容抗(XL = XC)。
串联谐振频率由下式给出
LC f S π21=
当晶振工作在并联谐振模式时，晶振表现为感性。
该模式的工作频率由晶振的负载决定。
对于并联谐振状态的晶振，晶振制造商应该指定负载电容C L 。
在这种模式下，振动频率由下式给出
P L P L C C C C L
fa +=
π21
图 1. 晶振等效电路.
图 2. 晶振的电抗频谱线.
在并联谐振模式下，电抗线中fs 到fa 的斜线区域内，通过调整晶振的负载，如图2，晶振都可以振荡起来。
MX-COM 所有的晶振电路都推荐使用并联谐振模式的晶振。
图3所示为推荐的晶振振荡电路图。
这样的组成可以使晶振处于并联谐振模式。
反相器在芯片内体现为一个AB 型放大器，它将输入的电量相移大约180° 后输出；并且由晶振，R1，C1和C2组成的π型网络产生另外180°的相移。
所以整个环路的相移为360°。
这满足了保持振荡的一个条件。
其它的条件，比如正确起振和保持振荡，则要求闭环增益应≥1。
反相器附近的电阻Rf 产生负反馈，它将反相器设定在中间补偿区附近，使反相器工作在高增益线性区域。
电阻值很高，范围通常在500K Ω ~2M Ω内。
MXCOM 的有些芯片内置有电阻，对于具体的芯片，请参考其外部元器件选用说明书。
对晶振来讲，C1和C2组成负载电容。
和晶振来匹配最好的电容(C L )，晶振厂家都有说明。
C1和C2的计算式为
S L C C C C C C ++∗=2
121 这里C S 是PCB 的漂移电容（stray capacitance ），用于计算目的时，典型值为5pf 。
现在C1和C2选择出来满足上面等式。
通常选择的C1和C2是大致相等的。
C1和/或C2的数值较大，这提高了频率的稳定性，但减小了环路增益，可能引发起振问题。
R1是驱动限流电阻，主要功能是限制反相器输出，这样晶振不会被过驱动（over driven ）。
R1、C1组构成分压电路，这些元器件的数值是以这样的方式进行计算的：反相器的输出接近rail-to-rail 值，输入到晶振的信号是rail-to-rail 的60%，通常实际是令R1的电阻值和的C1容抗值相等，即R1 ≈ XC1。
这使晶振只取得反相器输出信号的一半。
要一直保证晶振消耗的功率在厂商说明书规定范围内。
过驱动会损坏晶振。
请参考晶振厂商的建议。
理想情况下，反相器提供180°相移。
但是，反相器的内在延迟会产生额外相移，而这个额外相移与内在延迟成比例。
为保证环路全相移为n360°，π 型网络应根据反相器的延迟情况，提供小于180°的相移。
R1的调整可以满足这一点。
使用固定大小的C1和C2，闭环增益和相位可随R1变化。
如果上述两个条件均得到了满足，在一些应用中，R1可以忽略掉。
图 3. 晶振电路
一些芯片内置了全部这些外部器件(Rf, R1, C1, and C2)，因此消除了电路设计师的烦恼。
这种情况下，只要把晶振连接在XTAL和XTAL引脚上即可。
提示:
选择ESR小的晶振，有利于解决起振问题。
较小的ESR可以增加环路增益。
在PCB板上缩短线路可以减小漂移电容。
这也有利于解决晶振起振和振荡频率的问题。
在工作的温度下和工作的电压范围内经常性测试一下电路，以确保晶振起振和持续振荡。
必要的时候调整元器件的数值。
为了取得最好效果，晶振的设计，用至少0.4 Vdd（峰峰值）的电平驱动时钟反相器。
调节晶振不能满足要求。
为了获得进一步的设计协助，请联系晶振制造商。
为了优化R1，我们推荐先计算C1和C2（前面已经解释过如何计算）。
将R1替换成电位计，将其初始值设置到大约XC1。
如果需要，调节电位计的设置，直到晶振起振并在稳态条件下保持振荡。