石英晶体正弦波振荡器设计

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1、郑州轻工业学院目录第一章振荡器的基本常识……………………………..1第一节振荡器的分类……………..…………………..1第二节振荡产生的原理…………..…………………..1一自激振荡的产生……..…………………………..1二产生振荡的条件………..………………………..2第三节起振和稳幅……………….…………………..3一起振过程……………..……………………..……3二振幅的稳定…..…………………………………..3第四节正弦波振荡器……………..……………………4第五节频率稳定度…..….……….……………………..5第二章石英晶体………………………………………..

2、6第一节石英晶体的基本特性…..….………………….6一石英晶体的基本结构……..……………….…….6二压电效应…………………..……………………..6第二节石英晶体等效电路和振荡电路……..………..7第三章12MHz石英晶体正弦波振荡器……………...10第一节电路的选择………………....…………………10第二节石英晶体振荡器设计…………………………10一主要技术指标…....……………………..………10二设计说明…………....……..………….………...10（一）选择电路………………….…..……………...10（二）选择晶体管和石英晶体…………..……

3、…....11（三）确定直流工作点并计算偏置电路元件参数…11（四）求C1C2Ct的电容值….……………………12心得体会…………………………………………………13参考文献…………………………………………………13第14页郑州轻工业学院第一章振荡器的基本常识第一节振荡器的分类震荡器（Oscillator）是一种能量转换装置。它的能量来源一般是直流形式（振荡器电路的直流供电电源）。经过振荡器转换后，此直流能量转换为一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出。这种电能的“转换”过程被称作“振荡”(Oscillation）。振荡器的作用是产生特定的输出信号，因此也常常被称

4、为信号发生器（signalcreator）。振荡器的类型繁多，按照振荡过程是否依赖于外部激励信号的参与，可以分为他激振荡器和自激振荡器；按照波形分类有正弦波振荡器和非正弦波振荡器；按照振荡器振荡频率的高低，可以分为低频振荡器、高频振荡器、超高频振荡器等；按照振荡器的选频元件分类，则有RC振荡器、LC振荡器、石英晶体振荡器等。第二节振荡产生的原理一自激振荡的产生无需外加激励就能产生特定波形的交流输出信号，这种振荡电路称为自激振荡器。自激振荡器产生的波形可能是正弦波，也可能是非正弦波。其中正弦波自激振荡器在广播通讯、自动控制、仪器仪表、高频加热、超声探伤等领域有着广泛的应用

5、；而非正弦振荡器能产生出矩形波（方波）、三角波、锯齿波等信号，这些信号可以用于测量设备、数字系统、自动控制及计算机设备中。振荡产生的原理并不复杂，有时甚至会在不经意中自动发生。例如，当我们演唱卡拉OK时，话筒将唱歌的信号转变为电信号，经扩音机放大后推动扬声器发出声音。这个过程可以用图1.1（a）表示。如果扬声器和话筒的相对位置安排不当，如图1.1（b）所示那样，扬声器发出的声音将和歌唱声同时进人话筒，形成正反馈。如此反复循环，将形成声-电和电-声变换系统的自激振荡。此时即使没有输入信号，在扬声器中也会出现啸叫声，这是“声回授”参与到电路中产生的振荡。上述的“同授”也叫作

6、反馈。在设置有反馈支路的放大器中，若在某些频率点上由于反馈不当，形成了正反馈所需的相移量并具有足够的强度，符合自激振荡的条件，就会产生一种不希望的“寄生振荡”它常常会淹没“有用”的信号而使放大器的工作不稳定。在正常放大器中不希望振荡出现，但是可以利用这一现象制成振荡器第14页郑州轻工业学院。事实上，振荡器都是利用电路中的正反馈来工作的。正反馈放大器形成自激振荡的原理可以用图1.2来解释。图1.2.1图1.2.2正反馈放大器形成自激振荡的原理二产生振荡的条件在振荡器中要维持等幅的自激振荡，基本放大器输入端的反馈信号必须和原输人信号幅度相等，同时相位也应相同。AF=1就是产

7、生自激振荡时A、F应满足的基本数学条件。其中A和F是频率的函数，一般也可以表示为复数形式。复数乘积AF=1的涵义就是振荡器电路的环路放大倍数等于l,同时复数的相位值等于2Nπ，其中N=0,士1,士2，士3，…。总之，产生自激振荡既要满足幅度条件，也要满足相位条件。假若AF<1,则Xf＜Xi，则振荡幅度越来越小，最终将导致振荡电路停振。这也从反面说明了，只有AF≥1，电路才能维持振荡。根据振荡条件，信号由图1.3第14页郑州轻工业学院中的输人端开始，沿环路绕行一周，必须保证其振幅与相位不变。一个振荡器必须同时满足这两个条件，才有可能产生自激