模拟电子技术 CH9-4 石英晶体振荡电路.ppt

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模拟电子技术 CH9-4 石英晶体振荡电路

(2) 串联石英晶体振荡电路 (2) 单门限电压比较器的缺点: (1)电路组成 例9.8.3 电路和参数及输入波形如图, (2)输出电压波形 9.8.2 方波产生电路 3、波形图: 占空比可调的矩形波产生电路 9.8.3 方波-三角波产生电路 3、波形图: 矩形波—锯齿波产生电路 作业: * Q值越高,幅频特性越尖锐,选频特性越好,频率越稳定。 9.3.4 石英晶体振荡电路 1. 振荡电路的频率稳定问题 频率稳定度一般由 来衡量 ——频率偏移量。 ——振荡频率。 LC振荡电路 Q ——数百 石英晶体振荡电路 Q ——104 ? 106 有很高的频率稳定性。 影响LC振荡电路频率f0的因素主要是LC并联回路的参数L、C、R (某一时间段) LC振荡电路频率稳定度:10-5 而石英晶体振荡电路 可达:10-10~10-11 2. 石英晶体的基本特性与等效电路 ① 结构 压电效应 一定f的机械振动 感应一定f的交变电场 机械振动的固有频率只与晶片本身尺寸有关, ?石英晶体组成的振荡电路 f 稳定性高 当交变电场频率 = 晶体固有频率时,发生共振,机械振动振幅最大,随之产生的交变电场的幅值也最大。 压电谐振 两 极板间加交变电场 C0:无振荡时晶体极板间的静电容(几十pf); L:模拟晶体惯性的电感(10-3~10 2 H——很大); C:模拟晶体弹性的电容(10-2~10-1 pf——很小); R:模拟晶体振动摩擦损耗的电阻(100?左右 —— 可忽略)。 ②等效电路:晶体振荡时,可用下面的电路模型描述。 ∵惯性与弹性比L/C很大,∴Q值很高。 ——频率稳定度极高! * 晶体有两个谐振频率 ①L、 C、R支路可发生串联谐振 串联谐振时,支路阻抗最小,且为纯阻性 R 。 且∵ ∴石英晶体也呈阻性,等效电阻为R。 ?0C0 1 R? * ffs时,串联支路呈容性,石英晶体亦呈容性; ffs时,串联支路呈感性 通常 所以 ffp时,石英晶体呈容性。 可与Co发生并联谐振,晶体又呈阻性; 即:1) 晶体有两个谐振频率fs 、fp 2)只在fs ~fp 间很窄的频带内,石英晶体呈感性。 3)实际使用时,外接一微调电容Cs 新的串联谐振频率 由此看出 调整 * 且此时石英晶体呈感性 令复数阻抗的电抗部分(虚部)为0,有 ①并联石英晶体振荡电路 3. 石英晶体振荡电路 在石英晶体的fs ~fp 间,石英晶体为感性。将其取代电容三点式电路中的L 由于C1、 C2 Cs , ∴振荡频率取决于石英晶体与Cs的谐振频率 fs 。 * fs 与 C1、C2无关,杂散电容对其无影响 ∵CS很小, fs更接近于fp 调整 石英晶体与 Rf 构成正反馈支路, 当晶体串联谐振时,阻抗最小,且为纯阻性。 电路才满足正反馈相位平衡条件且正反馈作用最强。 ∴振荡频率为石英晶体的串联谐振频率fs 。 T1共基组态, T2共集组态 * end *9.8 非正弦信号产生电路 9.8.1 电压比较器 9.8.3 方波—三角波产生电路 9.8.2 方波产生电路 单门限电压比较器 迟滞比较器 矩形波—锯齿波产生电路 1. 单门限电压比较器 运放处于开环状态 ∵运放差模增益A0105 9.8.1 电压比较器 vI 、VREF(参考电压)分别加在集成运放的同相和反相输入端。 这里, VREF接在反相输入端(可正可负),vI接在同相输入端。 构成同相输入的电压比较器。 两种状态翻转的临界点是vI=vREF 当vI略 VREF,输出为接近正电源值 当vI略 VREF,输出为接近负电源值 输出只有这两种状态 门限电平、阈值电平 单门限电平 传输特性曲线 vI 与VREF的输入端互换 若vREF =0(接地),则vI 每次过零时, vo翻转。 ——称为过零比较器。 * 输入为正弦波时 * 门限电平Vth=0 (a) VREF=0时 (b) VREF=2V时 (c) VREF=-4V时 vI为峰值6V的三角波,设±VCC=±12V,运放为理想器件。 例9.8.1 解: 图示为另一种形式的单门限电压比较器,试求出其门限电压(阈值电压)VT,画出其电压传输特性。设运放输出的高、低电平分别为VOH和VOL。 利用叠加定理可得 输出电压发生跳变时对应的vi 值为阈值此时,vP=vN=0,即 门限

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