高频电子线路完整章节_07(4_3)技术分析.ppt

1 1 第四章 正弦波振荡器 主讲教师:付丽华 2015-16(1) 2 2 上节回顾 2 4.1.2平衡条件与起振条件 4.2 LC正弦波振荡器 4.2.1 LC正弦波振荡器原理 4.2.2三点式正弦波振荡器 振荡器的稳定条件 频率准确度与稳定度 组成与分类 变压器反馈正弦波振荡器 组成原理与基本原则 电感三点式振荡器 电容三点式振荡器 改进型电容三点是振荡器 3 本节内容 4.3 石英晶体振荡器 石英晶体及其特性 串联与并联谐振频率 串联型石英晶体振荡器 并联型石英晶体振荡器 4.4 压控振荡器 4 4 4.3 石英晶体振荡器 什么是石英晶体振荡器 石英晶体振荡器，石英谐振器简称为晶振，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。 这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。 利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。 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 5 晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。 由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。 根据石英晶体的机电效应，可以把它等效为一个电磁振荡回路，即谐振回路。机电效应是机-电-机-电..的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。 在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非常小，即Q值非常高，做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。 4.3 石英晶体振荡器 4.3 石英晶体振荡器 6 7 4.3 石英晶体振荡器 1、石英晶体及其特性 结构及外形 8 4.3 石英晶体振荡器 1、石英晶体及其特性 (2) 符号及等效电路 含泛音频率的等效电路 基频等效电路 等效电路 9 4.3 石英晶体振荡器 C0:静态电容，晶片作为介质，镀银电极和支架引线作为板极，构成电容；P级； Lq:振荡时的动态电感；很大mH级； Cq:振荡时的动态电容，很小，百分之一级； Rq:振荡时的摩擦损耗，欧姆级； 10 4.3 石英晶体振荡器 (3) 晶体特点 振荡频率稳定 振动的多谐性 并联负载电容 激励功率 11 根据输入信号的频率不同，石英晶体具有串联 谐振特性和并联谐振特性： 4.3 石英晶体振荡器 2、串联谐振频率与并联谐振频率 ①等效为串联谐振时的串联谐振频率 并联，ff0，容性 12 根据输入信号的频率不同，石英晶体具有串联 谐振特性和并联谐振特性： 4.3 石英晶体振荡器 2、串联谐振频率与并联谐振频率 ②等效为并联谐振时的并联谐振频率 并联，ff0，容性 13 ③晶体的电抗频率特性曲线 ④结论 4.3 石英晶体振荡器 因为感性区狭窄，电抗性曲线陡峭； 对频率的变化具有极灵敏的补偿能力。 结论 所以石英谐振器就工作在这一频率狭窄的电感区内，具有很强的稳频作用。 在振荡器石英晶体谐振器常作为一个电感元件使用。 14 14 4.3 石英晶体振荡器 【典型电路举例】： 3、串联型石英晶体振荡器 【基本原理】： 晶体所在的正反馈支路发生串联谐振，使正反馈最强而满足振荡。 晶体和负载电容发生串联谐振 晶体工作于本身串联谐振点上 15 15 4、并联型晶体振荡器 4.3 石英晶体振荡器 【基本原理】： 晶体一般工作在 fs和 fp之间，在电路中等效一特殊电感。 16 4、并联型晶体振荡器 4.3 石英晶体振荡器 几种电路形式（交流等效）： 皮尔斯(Pierce)电路 密勒(Miller)电路 17 17 4.3 石英晶体振荡器 【分析】： 设晶体的基频为1MHZ，为了获得五次(5MHZ)泛音振荡, LC谐振频率在3～5MHZ之间。对于五次泛音频率，LC呈容性，电路满足振荡条件，可以振荡。而对于基频和三次泛音，LC呈感性，电路不符合三点式组成原则，不能振荡。 5、泛音晶体振荡器 【基本原理】： 利用晶体的泛音振动（泛音晶体）来实现。有串联型和并联型两种。 【举例】：一种并联型泛音晶体振荡器 18 4.4 压控振荡器 1、概述 【问题 】什么是压控振荡器 ？ 【压控振荡器的主要功能