石英晶体振荡器、集成运放振荡器

5.石英晶体振荡器的优点是（B ）
A. 振荡频率高
B. 振荡频率的稳定度高
C. 振荡的幅度稳定
D. 振荡的波形失真少
6.石英晶体谐振于fs时，相当于LC回路的（A ）现象
A. 串联谐振
B. 并联谐振
C. 自激
D. 失谐
集成运算放大器组成的 LC振荡电路
电路结构
1、LC谐振回路：选频网络 2、负反馈支路：R1、R2组成负反 馈支路，负反馈信号由反相输入 端输入。 3、电位器R3：调节输出信号幅度。
• （b） 谐振时电流达最大。
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符号：
等效电路：
• 当晶体不振动时：
• 可看成一个电容C0，称为 静电电 容，其大小取决于晶片的几何尺寸、 电极面积。
• 当晶体振动时： • 存在机械惯性L，用L表示 • 晶片的弹性，用C表示 • 损耗，用R表示。
• L很大，C 很小，R 很小，所以Q很大 （104 ～ 106 ），这对振荡器的稳定有好处。
Rw
Rb1 Re1
晶体
+VCC
C
Uo
Re2
调节电阻Rw的大小可 以改变正反馈的强弱，
以便获得良好的正弦 波输出。
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串联型晶体振荡电路
晶体与电阻 R 串联 构成正反馈电路。
串联型晶体振荡电路
当振荡频率等于晶 体的固有频率 fs 时，晶 体阻抗最小，且为纯电 阻。
串联型晶体振荡电路
电路满足自激振荡 条件而振荡，其振荡频 率为 f0 = fs。否则不能振 荡。
工作原理
• 电路接通后，集成运放有 信号输出。
• 选频网络选频，选出频率 f0。
• 从集成运放的同相输入端 输入。
• 形成正反馈。
调节电阻 R 可获得良 好的正弦波输出。
练习
1.石英晶体振荡器中，当f<fs或f>fp时，石英晶体呈 容 性，当 f=fs时，石英晶体呈 阻 性，当fs<f<fp时，石英晶体呈 感 性。
2.在石英晶体振荡器中，分别利用晶体作为 电阻 或 电感 来 组成，由于石英晶体频率稳定度 高 ，所以广泛用于时钟电路。
• 固有频率又与晶片的几何尺寸有关，可做 得精确且稳定。
• 结论：利用石英晶体振荡，可获得 很高的频率稳定度。
等效电路
• 当等效电路串联谐振时，Z最小。
当等效电路并联谐振时，
因为C<<C0，所以fp ≈ fs
电抗－频率特性：
在fs和fp之间为电 感性,
在此区域之外为 电容性。
第四节 石英晶体振荡器
石英晶体振荡器
引入
• LC振荡器的频率稳定度一般总小于10－5量 级，用石英晶体组成的振荡器其频率稳定 度可达10-6 ～10 -11量级。
结构
一、石英晶体的基本特性及其 等效电路
• 石英晶片：
• 按一定的方位角切下的石英晶 体振荡片（方形、圆形或棒 形）。
• 石英晶片上加压力和拉力：
• 加压力时，晶片表面会产生 电荷。
石英晶体振荡电路
1. 并联型石英晶体振荡电路
石英晶体作为一个
电感来组成选频网络， 晶体工作在fs和fp之间。
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第四节 石英晶体振荡器
石英晶体振荡电路
并联型石英晶体振荡电路等效电路
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电路组成
振荡回路由 C1、C2 和晶体组成。。
振荡频率
振荡频率在晶体谐 振器的 fs 与 fp 之间。
• • 加拉力时，电荷的极性也随
之改变；
压电效应：
• 电压加到晶片上，产生机械 压力；
• 当所加电压反向时，晶片压 力变成拉力。
晶体上加以交变电压
产生机械振动。 机械振动又使晶体表面产生 交变电压。 如此，产生一个循环过程。
压电谐振：
• （a）当外加交变电压的 频率为某一个特定频率 时，振幅突然增大。
3.要输出频率稳定度很高的正弦波振荡信号时，一般选用（ ）
A.RCC振荡器
B.LC振荡器
C.石英晶体振荡器
D.多谐振荡器
4.利用石英晶体电抗频率特性构成的振荡器是（B ） A. f=fs时，石英晶体呈感性，可构成串联型晶体振荡器 B. f=fs时，石英晶体呈阻性，可构成串联型晶体振荡器 C. fs<f<fp时，石英晶体呈阻性，可构成串联型晶体振荡器 D. fs<f<fp时，石英晶体呈感性，可构成串联型晶体振荡器
晶体在电路中起电感L的作用。
并联型晶体振荡器
工作在fs ～ fp，作为一 个电感
f 由固有频率 fs 决定与C′ 的关系很小。 所以振荡频率稳定
第四节 石英晶体振荡器
2. 串联型石英晶体振荡电路
串联型石英晶体振荡电路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。
Rb2 RC