晶體振蕩器(2)ppt課件

1、 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器以石英諧振器作選頻網(wǎng)絡以石英諧振器作選頻網(wǎng)絡的反饋振蕩器稱為石英晶體振蕩器的反饋振蕩器稱為石英晶體振蕩器 其頻率穩(wěn)定度可達其頻率穩(wěn)定度可達 ，而，而LC回路的一般不超過回路的一般不超過9101110510 因為石英諧振器具有極高的因為石英諧振器具有極高的Q值和良好的穩(wěn)定性值和良好的穩(wěn)定性 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器一、一、 石英晶體及其特性石英晶體及其特性 從一塊晶體上按一定從一塊晶體上按一定的方位角切割成的薄片的方位角切割成的薄片稱為晶片

2、稱為晶片化學成分：化學成分：SiO21. 石英晶體的結(jié)構(gòu)和基本特性石英晶體的結(jié)構(gòu)和基本特性基本特性：基本特性：壓電效應壓電效應極板間加電場極板間加電場晶體產(chǎn)生機械變形晶體產(chǎn)生機械變形反壓電效應：反壓電效應： 正壓電效應：正壓電效應：極板間加機械力極板間加機械力晶體產(chǎn)生電場晶體產(chǎn)生電場交變電壓交變電壓機械振動機械振動交變電壓交變電壓當交變電壓頻率當交變電壓頻率 = 固有頻率時，振幅最大。固有頻率時，振幅最大。壓電諧振壓電諧振當晶體幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時，它本身有一固定的當晶體幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時，它本身有一固定的機械振動頻率。機械振動頻率。 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4

3、晶體振蕩器晶體振蕩器2. 石英晶體的等效電路石英晶體的等效電路 Lq :動態(tài)電感動態(tài)電感,表征質(zhì)量表征質(zhì)量 幾十幾十mH 幾百幾百Hrq :動態(tài)電阻動態(tài)電阻,表征表征摩擦損耗摩擦損耗 幾幾百歐幾幾百歐JT符號符號等效電路等效電路 C0 :靜態(tài)電容靜態(tài)電容,約25PFqqqqq01CLrrLQ 故晶體故晶體 Q值很高，一般為幾萬至幾百萬值很高，一般為幾萬至幾百萬 Cq :動態(tài)電容動態(tài)電容,表征彈性表征彈性PF141010 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器2. 石英晶體的等效電路石英晶體的等效電路JT符號符號等效電路等效電路qqCLf 21q 串聯(lián)諧振頻

4、率串聯(lián)諧振頻率:并聯(lián)諧振頻率：并聯(lián)諧振頻率： 21 q0q0qPCCCCLf 0q1CCfq 通常通常0CCq 所以所以稍稍大大一一些些比比 qpff10 xCCq)1.(1)1( xnxxnqqqpfCCff02 )21(0CCffqqp 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器3. 石英晶體的電抗特性石英晶體的電抗特性fXfPfq容性容性感性忽略忽略 時，總阻抗為時，總阻抗為qr呈感性呈感性呈容性呈容性相當于短路相當于短路X=0時，時，當當qff 時，時，或或當當pqffff 時，當pqfff時，時，當當pff x相當于開路相當于開路)( )( )( )

5、( 22221111111qqqeepooqqojLCZjjXj CCjLCC X0 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器4、 石英晶體的使用注意事項石英晶體的使用注意事項利利用用二二項項式式展展開開, ,并并忽忽略略高高次次項項可可得得: :LoqqLoLoqqLoqLoqqNCCCfCCCCCfCCCCCCLf 1)(21 10 LqCCCX標稱頻率標稱頻率fNJTCL負載電容負載電容:外接一定的負載電容外接一定的負載電容CL時所對應的頻率時所對應的頻率)(21(0LqqNCCCff 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器

6、晶體振蕩器二、二、 晶體振蕩器晶體振蕩器并聯(lián)型晶體振蕩器并聯(lián)型晶體振蕩器串聯(lián)型晶體振蕩器串聯(lián)型晶體振蕩器 fq f fp，晶體，晶體作電感元件使用作電感元件使用f =fq ，晶體，晶體作短路元件使用作短路元件使用 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器1、 并聯(lián)型晶體振蕩器并聯(lián)型晶體振蕩器皮爾斯皮爾斯密勒密勒兩種基本類型電路兩種基本類型電路 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器典型典型皮爾斯皮爾斯電路電路qLqLCCCCCCC 00)(負載電容負載電容CL回路總電容回路總電容CLfq210LqqCCCf0101CCf

7、fqqpqff 0pff 0之間，晶體等效為電感和在可見振蕩頻率pqfff0調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)C3可使其工作在標稱頻率上可使其工作在標稱頻率上 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器2、 串聯(lián)型晶體振蕩器串聯(lián)型晶體振蕩器JT 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器2312310)(21CCCCCCCLCf ，電電路路諧諧振振頻頻率率 qff 0設(shè)設(shè)計計時時應應使使舉例：舉例： 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器 機械振動的諧波稱為泛音。機械振動的諧波稱為泛音。 利用基頻振動稱為利用基頻振

8、動稱為基頻晶體基頻晶體，利于泛音振動稱為，利于泛音振動稱為泛音晶體泛音晶體。 石英晶體基頻越高，晶片越薄，加工難并易碎，故要求石英晶體基頻越高，晶片越薄，加工難并易碎，故要求頻率高時使用泛音頻率。多用三次和五次的。頻率高時使用泛音頻率。多用三次和五次的。奇次奇次3、 泛音晶體振蕩器泛音晶體振蕩器晶體完整的等效電路晶體完整的等效電路 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學學4.4 晶體振蕩器晶體振蕩器L1C1回路電抗曲線回路電抗曲線CL3、 泛音晶體振蕩器泛音晶體振蕩器 NNnfffn 012MHzfN1 設(shè)設(shè)（1）對基頻和三次泛音，回路呈感）對基頻和三次泛音，回路呈感性，使電路不滿足振蕩的相位條件，性，使電路不滿足振蕩的相位條件，不能產(chǎn)生振蕩。不能產(chǎn)生振蕩。要構(gòu)成要構(gòu)成5MHz五次泛音五次泛音晶體振蕩器，則晶體振蕩器，則MHzfMHz5301 f01（2）對五次泛音頻率）對五次泛音頻率呈容性呈容性，使電路構(gòu)成電