晶体振荡器电路设计指南

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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。

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。

LC晶体振荡器的设计解析

通信电子线路课程设计题目：LC晶体振荡器设计姓名：上官小红学号：2012050050087院别：物理与机电工程学院专业：电子信息工程专业年级班级：2012 级1班指导教师：张鸿辉讲师2014年6月13日目录一、概述二、技术指标三、系统框图四、电路分析五、电路工作原理及设计说明六、总电路图设计七、设计总结及心得体会八、参考文献一、概述在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有能在没有激励信号的情况下产生周期信号的电子电路，这种在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为振荡器。

LC振荡电路就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。

常见的LC振荡电路有好多种，比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式，它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。

这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比，如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话，就必须提高其振荡频率，而且还必须是电路具备开放的形式。

LC振荡电路之所以有振荡，是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性，使得电磁这两种能量在交替转化，简而言之，由于电能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振荡。

当然，这只是一个理想情况，现实中，所有的电子元件都有一些损耗，能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部，导致能量不断减小。

所以LC振荡电路必须要有放大元件，这个放大元件可以是三极管，也可以是集成运放或者其他的东西。

有了这个放大元件，这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大，从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号二、技术指标主要元件参数振荡频率：ƒ。

=12MHz 振荡波形：正弦波电源电压：+12V 频率稳定度：hf f /10/60max -≤∆高频管型号：3DG6C三、系统框图若振荡器中要维持等幅的自激振荡，基本放大器输入端的反馈信号必须和原输人信号幅度必须相等，同时相位也应相同。

LC晶体振荡器的设计解析

LC晶体振荡器的设计解析
设计LC晶体振荡器时，首先需要选择适当的晶体谐振器。

晶体谐振
器的频率应与振荡器的工作频率相匹配，并具有低的谐振频率漂移和噪声。

通常，晶体谐振器的谐振频率会在一定的温度范围内有所变化，因此需要
进一步进行温度补偿。

接下来，需要选择合适的电感和电容值来实现所需的振荡频率。

一般
情况下，电感的值较大，电容的值较小，以保证振荡器的稳定性和频率准
确性。

同时，还需要考虑电感和电容的可用性和成本，以及其对振荡器性
能的影响。

在选择了适当的谐振器和LC电路参数后，还需要设计反馈网络来实
现正反馈，在LC电路达到谐振的同时，产生稳定的振荡。

反馈网络通常
由分压器、补偿电容和放大器等组成。

分压器用于调整振荡信号的幅度，
补偿电容用于补偿正反馈路径上的损耗，而放大器则增加信号的幅度。

最后，还需要考虑对振荡器的调谐和稳定性进行优化。

调谐可以通过
调节电容或电感的值来实现，以使振荡器的输出频率与目标频率完全匹配。

稳定性则涉及到对温度、供电电压和负载变化的抵抗能力，以保证振荡器
的性能稳定和可靠。

综上所述，LC晶体振荡器的设计包括选择适当的谐振器和LC电路参数、设计反馈网络、进行调谐和稳定性优化等步骤。

设计人员需要综合考
虑频率准确性、稳定性、成本和可靠性等因素，以实现高性能的LC晶体
振荡器。

晶振电路设计方案及建议

晶振电路设计方案及建议本文将讨论晶振电路设计方案，并解释一下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，最后文章还会给出一些建议措施。

一晶振的等效电气特性1. 概念[1] 晶片，石英晶体或晶体、晶振、石英晶体谐振器，从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片。

[2] 晶体振荡器，在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。

2. 晶振等效电路图1. 晶振的等效电路图1展示了晶振等效的电路。

R是ESR串联等效阻抗，L和C分别是晶振等效电感和等效电容。

Cp是晶振的伴身电容，其极性取决于晶振的极性。

图2是晶振的电抗频谱线。

图2. 晶振的电抗频谱线根据图 2，当晶振工作在串联谐振状态下时，电路就似一个纯电阻电路，感抗等于容抗(XL=XC)。

串联谐振的频率为：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CL。

在这种模式下，振动频率由下式给出在并联谐振模式下，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。

二晶振电路的设计图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。

图3. 晶振振荡器设计电路反相器附近的电阻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500KΩ ~2MΩ内。

图示的C1，C2就是为晶振工作在并联谐振状态下得到加载电容CL的电容。

关于最优的加载电容CL的计算公式为：这里CS是PCB的漂移电容(stray capacitance)，用于计算目的时，典型值为5pf。

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。

晶体振荡器外围电路设计噪声降低电路设计指南

晶体振荡器外围电路设计噪声降低电路设计指南在电子设备和通信系统的设计和布局中，必须仔细考虑晶体振荡器和外围电路，以优化性能。

作为信号源的核心，晶体振荡器必须产生很高的精度输出，因此对高频率噪声从其他的板上来说是非常敏感的。

这种电路在设计时需要明确的注意。

这些技术说明是在一些外围电路中减少噪音的设计指南，在这些电路中高频噪声对晶体振荡器的输出尤其有利。

晶体振荡器和周边电路的噪声来源首先，在图1中，我们指出了典型的由晶体振荡器和外围电路产生的噪声。

有三个主要的噪声源:1．电源线路噪声2．输出线路噪声3．晶体振荡器的噪声通常被称为“噪声”的是这三个因素的累积结果。

下面我们将对地址类型的噪声进行解释。

1。

电源线路噪声电压波纹和开关噪声通常是由电源线发出的。

这种噪声会影响晶体振荡器的输出。

此外，有必要确保晶体振荡器产生的波纹噪声不会流到电源线上。

实施这些措施还可以改善隔离，防止其他设备产生的外部噪声流入晶体振荡器，从而保证晶体振荡器的稳定性。

2。

输出线路噪声输出线噪声是指输出线作为天线的晶体振荡器输出的信号。

对于输出信号和物理跟踪，应该实现降低噪声的技术。

3。

晶体振荡器噪声晶体振荡器的噪音是指晶体振荡器内部集成电路和电路发出的噪声。

要解决这一噪声，需要确保晶体振荡器稳定的电源供应，并确保所需波形的形成，以实现晶体振荡器的稳定运行。

这些噪声源依赖于上述的原因，并可通过本文稍后所提到的功率线和输出线技术间接地减轻。

上述电源发出的噪声水平与电流和电流环路径成正比。

因此，电流或电流回路阻抗的降低会导致发射噪音的降低。

一般来说，电流和电流环路径长度与晶体振荡器及其外围电路有关。

电流量：电源线=晶体振荡器>输出线电流环大小：输出线>电源线>晶体振荡器输出线噪声对晶体振荡电路有最大的影响，其次是功率线的噪声贡献。

实际晶体振荡器所发出的噪声比其他两种来源的噪声要低得多。

[噪音对策]在这些技术说明中，我们已经研究了晶体振荡器及其外围电路中的噪声来源。

晶振振荡电路的设计

晶振振荡电路的设计1 晶振的等效电气特性 (1) 概念 [1] 晶片，石英晶体或晶体、晶振、石英晶体谐振器从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片。

[2] 晶体振荡器在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。

(2) 晶振的等效电路 Figure1. 晶振的等效电路 Figure 1展示了晶振等效的电路。

R是有效的串联电阻，L和C分别是电感和电容动态元件。

CP 是晶振电极的分流电容。

(3) 晶振等效电路的特殊状态 Figure2是Figure 1电路中的阻抗频率图，不分析得出此图规律的过程(原理)。

Figure2. 晶振的阻抗VS 频率图 [1] 串联谐振频率根据Figure 2，当晶振工作在串联谐振(《电路基础》)状态(XC=XL)下时电路就似一个纯电阻电路。

串联谐振的频率为： [2] 并联谐振频率 Figure 2中体现了随着频率小范围的升高，Figure1所示电路出现了并联谐振。

此时的频率为fa(不分析电路产生并联谐振的过程)。

[3] 串联谐振与并联谐振之间的频率并联CL的并联谐振 Figure1所示电路有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率为串联谐振，较高的频率为并联谐振。

由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内(fs - fa)，晶振等效为一个电感(不分析WHY)，所以只要晶振的两端并联上合适的电容CL它就会组成新的并联谐振电路。

此时发生并联谐振的频率的计算公式为： MX-COM的所有的晶振振荡器都推荐使用晶振的并联谐振模式。

2 晶振电路的设计 (1) 推荐的晶振振荡器电路 Figure3. 晶振振荡器设计电路图示中，没在红方框之内部分电路一般都被集成在芯片(如STM3210xxx)内部。

若电阻部分没有被集成在芯片内部，则需要考虑将电阻部分加入。

Rf的值在500KΩ ~ 2MΩ。

图示的C1，C2就是为晶振工作在并联谐振状态下得到加载电容CL的电容。

晶体振荡器电路+PCB布线设计指南

AN2867应用笔记ST微控制器振荡器电路设计指南前言大多数设计者都熟悉基于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，更遑论如何正确的设计。

我们经常看到，在振荡器工作不正常之前，多数人是不愿付出太多精力来关注振荡器的设计的，而此时产品通常已经量产；许多系统或项目因为它们的晶振无法正常工作而被推迟部署或运行。

情况不应该是如此。

在设计阶段，以及产品量产前的阶段，振荡器应该得到适当的关注。

设计者应当避免一场恶梦般的情景：发往外地的产品被大批量地送回来。

本应用指南介绍了Pierce振荡器的基本知识，并提供一些指导作法来帮助用户如何规划一个好的振荡器设计，如何确定不同的外部器件的具体参数以及如何为振荡器设计一个良好的印刷电路板。

在本应用指南的结尾处，有一个简易的晶振及外围器件选型指南，其中为STM32推荐了一些晶振型号(针对HSE及LSE)，可以帮助用户快速上手。

目录ST微控制器振荡器电路设计指南目录1石英晶振的特性及模型32振荡器原理53Pierce振荡器64Pierce振荡器设计74.1反馈电阻R F74.2负载电容C L74.3振荡器的增益裕量84.4驱动级别DL外部电阻R Ext计算84.4.1驱动级别DL计算84.4.2另一个驱动级别测量方法94.4.3外部电阻R Ext计算 104.5启动时间104.6晶振的牵引度(Pullability) 10 5挑选晶振及外部器件的简易指南 11 6针对STM32™微控制器的一些推荐晶振 126.1HSE部分126.1.1推荐的8MHz晶振型号 126.1.2推荐的8MHz陶瓷振荡器型号 126.2LSE部分12 7关于PCB的提示 13 8结论141 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：图1石英晶体模型C0：等效电路中与串联臂并接的电容(译注：也叫并电容，静电电容，其值一般仅与晶振的尺寸有关)。

晶体管振荡器课程设计

1．原理电路的设计1.1 振荡器的概述在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有在没有激励信号的情况下产生周期性振荡信号的电子线路，这种电子线路就是振荡器。

振荡器是一种能量转换器，它不需要外部激励就能自动地将直流电源共给的功率转换为制定频率和振幅的交流信号功率输出。

振荡器一般由晶体管等有源器件和某种具有选频能力的无源网络组成。

振荡器的种类很多，根据工作原理可分为反馈型振荡器和负阻型振荡器，根据所产生的波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器；根据选频网络可分为LC振荡器﹑晶体振荡器﹑RC振荡器等。

1.2振荡器的振荡条件反馈型振荡器的原理框图如下：图1.1 反馈型振荡器的原理框图如图1.1，放大倍数为K(s)，反馈网络的电压反馈系数为F(s)，则闭环电压放大倍数Ku(s)的表达式为：K u (s)=)()(s Us s Uo (1.2.1) 由 K(s)=)()(s Ui s Uo (1.2.2) F(s)=)()(s Uo s i U ' (1.2.3) U i(s)=U s (s)+)(s i U ' (1.2.4)得 K u (s)=)()(1)(s F s K s K -=)(1)(s T s K - (1.2.5)其中T(s)=K(s)F(s)=)()(s Ui s i U ' (1.2.6) 称为反馈系统的环路增益。

用s=j ω带入就得到稳态下的传输系数和环路增益。

由式(1—5)可知，若在某一频率ω=ω1上T(j ω)，Ku （j ω）将趋近于无穷大，这表明即使没有外加信号，也可以维持振荡输出。

因此自激振荡的条件就是环路增益为1，即T(j ω)=K(j ω)F((j ω)=1 (1.2.7) 通常称为振荡器的平衡条件。

由式(1—6)还可知|T(j ω)|>1，|)(ωj i U '|>|Ui (j ω)|,形成增幅振荡。

|T(j ω)|<1, |)(ωj i U '|<|Ui (j ω)|,形成减幅振荡。

晶振设计指南

前言很多设计者都知道晶体振荡器都是基于皮尔斯振荡器，但不是所有人都知道具体是如何工作的，只有一部分人能掌握具体如何设计。

在实践中，对振荡器设计的关注有限，直到发现它不能正常运行（通常是在最终产品已经在生产时），这会导致项目延迟。

振荡器必须在设计阶段，即在转向制造之前，得到适当的关注，以避免产品在应用中失败的噩梦场景。

1、石英晶体的特性及模型石英晶体可以将电能转化为机械能的东西，也可以将机械能转化为电能。

这种转化主要发生在谐振频率上。

石英晶体的等效模型可以用Figure1来表示：C0并联电容：两个电极间形成的电容。

Lm 动态等效电感：代表机型振动的惯性。

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。

晶振的阻抗表达式如下（假设Rm 可以忽略不记）：下图Figure 2说明了晶振的阻抗与频率的关系晶振设计指南其中Fs是当Z=0时的串联谐振频率，其表达式如下：Fa是当电抗Z趋于无穷大时的并联谐振频率，假如Fs为已知量，那么其表达式如下：fs和fa之间的区域（图2中的阴影区域）是并联谐振的区域。

在这一区域晶振工作在并联谐振状态，并且在此区域晶振呈电感特性，从而带来了相当于180 °的相移。

具体谐振频率FP（可理解为晶振实际工作的频率）表达式如下：根据这个方程，可以通过改变负载电容CL来调整晶体的振荡频率。

这就是为什么，在晶体规格书中，晶体制造商指出了使晶体在标称频率下振荡所需的确切CL。

下面Table2给出了一个8Mhz标称频率的等效晶体电路元件值的示例：使用前面的3个公式，可以计算出Fs和Fa：Fs=7988768HzFa=8008102Hz如果负载电容CL=10pF，则其振荡频率为：FP = 7995695Hz。

要使其达到准确的标称振荡频率8MHz，CL应该为4.02pF。

2、振荡器的原理振荡器由一个放大器和反馈网络组成，反馈网络起到频率选择的作用。

Figure 3通过一个框图来说明振荡器的基本原理。

晶体振荡器的设计与实现

晶体振荡器的设计与实现晶体振荡器是一种用于产生稳定高频信号的电子元件，其在现代电子技术中具有重要作用。

晶体振荡器适用于许多应用领域，如通讯设备、计算机、医疗诊断设备等。

晶体振荡器的设计和实现是电子工程师必须了解的基本知识之一。

本文将介绍晶体振荡器的设计和实现原理。

一、晶体振荡器的基本原理1、首先介绍晶体振荡器的基本构成。

它由晶体谐振器、放大器及反馈电路构成。

2、晶体振荡器的基本原理是靠正反馈来实现的。

放大器放大产生出来的信号，反馈电路将放大后的信号送回输入端形成闭合回路。

3、在闭合回路中，当有微小的噪声或起始信号刺激到放大器，就会在输出端得到稳定幅度为定值的高频信号。

1、首先选择适合的晶体振荡器电路。

市面上有很多不同工作频率、稳定性和功率的振荡器电路可供选择。

2、确定振荡器电路的工作频率和增益要求。

这些参数取决于所处的应用场景。

3、可以通过使用电路模拟软件来模拟电路并进行相关参数的预测和优化。

这可帮助电子工程师确定哪些器件、元件和电容电感等需要被选用。

最终确认电路设计参数。

4、构建实物电路并进行优化或调试。

这一过程需要使用示波器和发生器等专业设备，将接收到的信号与所需的预定参数做比较。

5、最终确定设计参数，并生产出所需的晶体振荡器电路原型机。

对原型机进行最终测试，检查其工作参数和性能是否符合应用需求。

三、晶体振荡器的常见应用场景1、连接计算机数据总线：高速的晶体振荡器可用于保持数据传输信号稳定，并确保数据传输速度正确。

2、用于无线电设备：晶体振荡器可用于调制无线电信号，使其跨越长距离传输或者提供精确的接收能力。

3、用于智能手机或其他电子设备：晶体振荡器用于为智能手机和其他电子设备保持精确定时，并确保其工作在所需频率。

4、用于精密测试仪器：晶体振荡器提供行业标准的精确时钟分频，保证测量和测试结果的准确性。

结论：在实际生产和应用过程中，晶体振荡器还要考虑到温度和外部环境的影响。

晶体振荡器的工作频率会因温度的变化而变化，在极端温度下还可能导致振荡器工作不稳定。

AN2867_ST微控制器振荡器电路设计指南

AN2867_ST微控制器振荡器电路设计指南概述：振荡器电路在数字系统中起着关键作用，它为微控制器提供了时钟信号，使其能够进行计算和控制操作。

在ST微控制器中，振荡器电路的设计非常重要，因为它直接影响到微控制器的整体性能和可靠性。

本文将介绍ST微控制器振荡器电路的设计指南，帮助设计工程师更好地理解和应用。

振荡器电路的类型：在ST微控制器中，可以采用多种不同类型的振荡器电路，例如晶体振荡器、RC振荡器和LC振荡器等。

晶体振荡器是最常见的类型，因为它具有较高的稳定性和精度。

在本文中，我们将重点讨论晶体振荡器电路的设计。

晶体振荡器电路的设计要点：1.晶体振荡器的工作频率应该与微控制器的时钟需求相匹配。

根据具体的应用需求和微控制器的特性，选择适当频率的晶体振荡器。

2.晶体的选取也非常重要。

常见的晶体有石英晶体和陶瓷晶体，其中石英晶体具有更高的精度和稳定性。

根据应用需求和成本考虑，选择适合的晶体。

3.晶体振荡器电路应该具有足够的电源滤波和抗干扰能力。

使用适当的滤波电容和电感，并采取合适的屏蔽措施，以降低电源噪声和外部干扰。

4.晶体振荡器的输出信号应该具有足够的幅值和恢复速度。

为了达到这个目标，可以适当选择放大器的增益和阻尼系数，以及调整负载电容和阻值。

5.对于高频振荡器电路，需要特别注意信号传输线的电磁兼容性（EMC）。

使用合适的线路布局和屏蔽技术，以减少线路之间的互相干扰和噪声。

总结：设计ST微控制器振荡器电路时，需要考虑多个因素，包括工作频率、晶体选择、电源滤波、抗干扰能力和信号恢复速度等。

合理的设计和优化可以提高振荡器电路的性能和可靠性，从而提高整个微控制器系统的性能。

设计工程师应该了解这些设计指南，并根据具体应用需求进行合理的选择和调整。

通过深入理解ST微控制器振荡器电路的设计原理和技术要点，可以更好地应用于实际工程中。

晶体振荡器课程设计

1.2
石英谐振器的电路符号和等效电路如图1.2.1。C0称为静态电容，即晶体不振动时两极板间的等效电容，与晶片尺寸有关，一般约为几到几十pF。晶体作机械振动时的惯性以Lq、弹性用Cq振动时因磨擦造成的损耗用Rq来等效，它们的数值与晶片切割方位、形状和大小有关，一般Lq 为 H，Cq为 pF，Rq在几—几百欧之间。它的Lq非常大，而Cq、Rq又非常小，品质因数，故Q值很高，在之间，由于石英晶振的接入系数P= Cq/(C0+Cq)很小，所以外接元器件参数对石英晶振的影响很小。
忽略等效电路中的Rq ,阻抗
符号基频等效电路完整等效电路
图1.2.1晶振等效电路
石英晶振可以等效为一个串联谐振回路和一个并联谐振回路。
若忽略gq，则晶振两端呈现纯电抗。
串联谐振频率：
并联谐振频率
由上式可出求出它的阻抗频率特性曲线如图1.2.2
图1.2.2晶振阻抗频率特性曲线
当f < fq和f > fp源自,X < 0 ,回路呈容性。
以上三个接入系数一般均小于，所以外电路中的不稳定参数对振荡回路影响很小，提高了回路的标准性。
2)、振荡频率几乎由石英晶体的参数决定，而石英晶体本身的参数具有高度的稳定性。振荡频率，其中是和晶体两端并联的外电路各电容的等效值，即根据产品要求的负载电容。在实用时，一般需加入微调电容，用以微调回路的谐振频率，保证电路工作在晶体外壳上所注明的标称频率fn上。
3
3
串联型晶体振荡器是将石英晶体用于正反馈支路中，利用其串联谐振时等效为短路元件的特性，电路反馈作用最强，满足振幅起振条件，使振荡器在晶体串联谐振频率fs上起振。图2.1.1是一种串联型单管晶体振荡器电路，图2.1.2是其高频等效电路。这种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、、和组成并联谐振回路而且调谐在振荡频率上。

3.1晶体振荡器电路

逻辑芯片设计的数字电子时钟1设计指标（1）设计制作一个数字电子钟；（2）时间计数电路采用24进制，从00开始到23后再回到00；（3）各用2位数码管显示时、分、秒；（4）具有手动校时、校分功能，可以分别对时、分进行单独校正；（5）计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器响1秒停1秒地响5 次。

2数字钟的构成数字电子钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。

由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。

通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。

图1所示为数字钟的一般构成框图。

图1 数字钟的组成框图2.1晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。

不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。

2.2分频器电路2）次分频后得到1Hz的方波频器电路将32768Hz的高频方波信号经32768（15信号供秒计数器进行计数。

分频分器实际上也就是计数器。

2.3时间计数器电路时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器。

2.4译码驱动电路译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。

2.5数码管数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为双位18脚ＬＥＤ数码管。

3数字钟的工作原理3.1晶体振荡器电路晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。

图2所示电路通过ＣＭＯＳ非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。

高频电子课程设计-晶体振荡器要点

通信电子线路课程设计说明书晶体正弦波振荡院部：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：李职称实验师专业：通信工程完成时间： 2012年12月09日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，及通信系统中用于频率发生器。

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。

但石英晶体成本较高，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的压电效应，对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、仿真出并联型石英晶体振荡器，最后按照原理图进行参数的计算和实物的制作、调试。

对实物和仿真进行调试，并成功出现波形，证明了上述理论的可靠性，且符合设计要求。

是一次成功的课程设计。

关键词：晶体；振荡器；并联；Multisim仿真ABSTRACTQuartz crystal oscillator is a kind of high precision and high stability of the oscillator, which has been widely used in color TV computer remote control and other kinds of oscillation circuit, and communication system used for frequency generator quartz resonator for high frequency stability, it is mainly used in request frequency is very stable oscillation circuit of resonance element but quartz crystal cost is higher, so in less demanding circuit usually use ceramic resonance element.This design using quartz crystal piezoelectric effect, made of crystal oscillator method to do a more in-depth study on the oscillator principle and quartz crystal oscillator principle are described in detail and through the Multisim software design simulation the parallel type quartz crystal oscillator, according to the parallel resonance type crystal oscillator principle using carat splash circuit draw the schematic diagram of the parameters, the calculation and real production debugging in physical and simulation debugging, and successfully appear waveform, proved the reliability of the above theory, and comply with the design requirements is a successful course design.Key words Crystal; Oscillator; Series parallel; Multisim simulation目录1 课程设计任务书 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 主要技术指标 (2)1.3设计思想 (2)2 概论 (3)2.1 设计目的 (3)2.2 振荡的基本知识 (3)2.2.1引言 (3)2.2.2振荡产生的原理 (4)2.2.3起振和稳幅 (4)2.2.4振荡器的频率稳定度 (5)3 晶体振荡器的设计与仿真 (6)3.1 石英晶体特性简介 (6)3.2 晶体振荡器电路的类型及其工作原理 (6)3.2.1串联型谐振晶体振荡器 (6)3.2.2 并联谐振型晶体振荡器 (8)3.2.3泛音晶体振荡器 (9)3.3 晶体正弦波振荡器原理图及参数计算 (10)3.3.1 电路原理图 (10)3.3.2 静态工作点及回路参数的确定 (11)3.4 电路仿真 (11)3.5 元器件清单 (12)4 制板与调试 (13)4.1 电路调试 (13)4.2 电路制作 (13)结束语 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录 (18)1 课程设计任务书1.1 设计任务设计一个晶体振荡器1.2 主要技术指标晶振频率为10MHZ，输出信号幅度>=0.5V（峰-峰值），可调课程设计要求：要求有课程设计说明书，并制作出实际电路。