ch4.6石英晶体振荡器.pptVIP

4.6.1 石英晶体的压电效应及等效电路 4.7 石英晶体振荡器电路 4.7.1 并联型晶振电路 * SiO2 各向异性的结晶体 1. 石英谐振器的结构 从晶体上按一定的方位角切割成的薄片称为晶片 ② 压电效应：机械与电的相互转换效应。 正压电效应：外加力，产生电荷现象 逆压电效应：外加电压，产生机械振动现象。 极板间加电场 晶体机械变形 晶体产生电场 压电效应(体现绝缘体如何与电路作用-借助物理特性) 交变电压 机械振动 交变电压 机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高 当交变电压频率 = 石英晶体固有频率时，振幅最大 压电谐振 2. 石英谐振器的基本特性与等效电路 极板间加机械力 磨擦 电阻 弹性 电容 相对较大,故Q高 质量 电感 石英晶体 LC回路 与LC谐振电路的参数对应 质量大的晶体等效为高L值回路，故谐振频率较低 C0是晶片的静态电容，相当于平板电容，即由晶片作介质，镀银电极和支架引线作极板构成。几-十几pF Lq、Cq、rq为晶片振动时的等效动态电感、动态电容和摩擦损耗。Lq很大，几十-几百mH；Cq很小，百分之几pF； rq 为几-几百欧。 等效电路 串联谐振频率 晶体等效阻抗为纯阻性 并联谐振频率 4.6.2 石英晶体的阻抗特性 两者大小很接近 　　因为 C0 Cq，所以 ?p 很靠近 ?s ，例如 5 MHz 的晶振体 fp – fs ? 6.5 kHz 小结： 晶振体两个谐振频率：fs、fp ；且 fs fp ① 工作于 fs ~ fp 之间为高 Q 电感，并联谐振。 ② 工作于 fs 附近为串联谐振，对 fs，相当于短路。 晶振体只能工作于上述两种方式，否则频稳度下降。 石英谐振器只在fs和fp之间的很窄频率范围内呈感性，且感抗曲线很陡，故当工作于该区域时，具有很强的稳频作用。一般不用电容区。 f X fP fS 容性 容性 感性 电抗-频率曲线 不记动态电阻时等效阻抗有一个零点和一个极点。（公式4-40） 石英谐振器的使用注意事项 要有合适的激励电平。过大会影响频率稳定度、 振坏晶片；过小会使噪声影响大，输出减小，甚至停振。 要接一定的负载电容CL(微调)，以达标称频率。高频晶体通常标CL为30pF或∞ 石英谐振器频率稳定度高的原因 受温度影响小； 品质因数高； 振荡频率基本只受Lq和Cq控制； 以石英谐振器构成的振荡电路称为晶振电路。 分为工作在并联谐振频率和工作在串联谐振频率的情况。 此时谐振器电抗很大，为正值，等效为电感。 C1、C2、C串联组成CL。调节C可微调振荡频率。 当CC1，CC2时，总电容为： 振荡频率为： 调节C，使f0在fs(C=0)与fp(C=∞)之间 串联型晶体振荡器 交流通路 4.7.2 串联型晶振电路 此时谐振器电抗为0，等效为短路，起正反馈作用。 方式1：反馈型，类似电容三点式 方式2：级联型，使总相移为0 机械振动的谐波称为泛音。 利用基频振动--基频晶体，利用泛音振动--泛音晶体 石英晶体基频越高，晶片越薄，加工难并易碎，故用泛音频率替代基频，多用三次和五次的。 奇次倍基频，不与基频共存 利用泛音晶体时，要注意抑制低次谐波分量。 4.7.3 泛音晶振电路 使用时，直接删除本页！ 精品课件，你值得拥有！ 精品课件，你值得拥有！ 使用时，直接删除本页！ 精品课件，你值得拥有！ 精品课件，你值得拥有！ * * *