模擬電子技術(shù)項(xiàng)目化教程（第2版）課件 4.9石英晶體振蕩電路

石英晶體振蕩電路主講：許林石英晶體振蕩電路將二氧化硅（SiO2）結(jié)晶體，并按一定方向切割成很薄的晶片，再將晶片兩個(gè)對應(yīng)的表面拋光和涂敷銀層，并在兩個(gè)極引出引腳，加以封裝，就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體。1、石英晶體諧振器晶片涂銀層引腳引腳對于振蕩頻率的穩(wěn)定性要求高的電路，應(yīng)選用石英晶體作為選頻網(wǎng)絡(luò)。石英晶體諧振器具有非常穩(wěn)定的固有頻率結(jié)構(gòu)符號石英晶體振蕩電路2、壓電效應(yīng)與壓電振蕩在石英晶體的兩個(gè)引腳加交變電場時(shí)，它將會產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種振動又會產(chǎn)生交變電場，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，機(jī)械振動的振幅非常小，交變電場的振幅也非常小。當(dāng)交變電場的頻率為某一特定頻率時(shí)，機(jī)械振動的振幅驟然增大產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱為諧振頻率。固有頻率只決定于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。石英晶體振蕩電路3、石英晶體等效電路機(jī)械振動的慣性等效為電感L其值約為幾毫亨到幾十毫享晶片的彈性等效為電容C。“其值僅為0.01~0.1pF，因此

C<<C0晶片的摩擦損耗等效為電阻R。其值約為100Ω，理想情況下R=0。當(dāng)石英晶體不振動時(shí)，可等效為一個(gè)平板電容C0其值決定于晶片的幾何尺寸和電極面積，一般約為幾皮法到幾十皮法靜態(tài)等效動態(tài)等效石英晶體振蕩電路4、振蕩頻率L、C、R構(gòu)成LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，串聯(lián)諧振頻率：當(dāng)f<fs時(shí)，電容C起主導(dǎo)作用，支路呈容性;當(dāng)f=fs時(shí)，電路呈純阻性，等效電阻為R；當(dāng)f>fs時(shí)，電感L起主導(dǎo)作用，支路呈感性。石英晶體振蕩電路L、C、R支路呈感性（即f>fs）時(shí)，整體構(gòu)成LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)。并聯(lián)諧振頻率為：顯然fp>fs，但由于C<C0，所以fp≈fs，①當(dāng)f<fs時(shí)，C和C0起主導(dǎo)作用，石英晶體呈容性；②當(dāng)f=fs時(shí)，R和C0并聯(lián)，由于R<<ωsC0，石英晶體呈純阻性；③當(dāng)fs<f<fp時(shí)，石英晶體呈感性；④當(dāng)f=fp時(shí)，石英晶體呈純阻性，等效電阻非常大；③當(dāng)f>fp時(shí)，石英晶體呈容性。4、振蕩頻率石英晶體振蕩電路當(dāng)R=0時(shí)，石英晶體電抗的頻率特性如下圖所示：串聯(lián)諧振頻率fs為：串聯(lián)諧振時(shí)，石英晶體的阻抗為零。并聯(lián)諧振頻率fp為:只有在fs<f<fp

的情況下，石英晶體才呈感性；且C和C0的容量相差越懸殊，fs和fp越接近，石英晶體呈感性的頻帶越狹窄。并聯(lián)諧振時(shí)，石英晶體的阻抗無窮大。4、振蕩頻率石英晶體振蕩電路5、選頻特性用品質(zhì)因素和振蕩頻率穩(wěn)定度△f/f0來描述選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性。品質(zhì)因素Q石英晶體的C和R的數(shù)值很小，L的數(shù)值很大，所以Q值高達(dá)104~106。最好的LC振蕩電路，Q值只能達(dá)到幾百。振蕩頻率穩(wěn)定度石英晶體振蕩頻率幾乎僅決定于晶片的尺寸，所以其穩(wěn)定度可達(dá)10-8~10-6，一些產(chǎn)品甚至高達(dá)10-11～10-10。最好的LC振蕩電路，振蕩頻率穩(wěn)定度只能達(dá)到10-5。石英晶體的選頻特性是其他選頻網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。石英晶體振蕩電路①石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？6、并聯(lián)型應(yīng)用型電路②是哪種典型的正弦波振蕩電路？fs<f<fp電容三點(diǎn)式正弦波振蕩電路石英晶體振蕩電路①