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《基于石英晶体的正弦波振荡器45805》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、南昌丸学实验报告学生姓名：王鸿学号：6100212058班级：电了122班实验类型：口验证口综合■设计口创新实验II期：实验成绩：实验：基于石英晶体的正弦波振荡器【晶体振荡器基本原理】卜•图是石英晶体谐振器的等效电路。图中Co是晶体作为电介质的静电容，其数值一般为几个皮法到几十皮法。Lq、Cq、R是对应于机械共振经压电转换而呈现的电参数。□是机械摩擦和空气阻尼引起的损耗。由图3・1可以看出，晶体振荡器是一串并联的振荡回路,其吊联谐振频率為和并联谐振频率£）分别为fq=l/2K^LqCq,fo=fqJl+Cq/Co图1品体振荡器的等效电路当W<
2、Wq或W>Wo时，晶体谐振器显容性；当W在Wq和WoZ间，晶体谐振器等效为一电感，而且为一数值巨大的非线性电感。由于Lq很大，即使在Wq处其电抗变化率也很大。其电抗特性曲线如图所示。实际应用中晶体工作于Wq〜WoZ间的频率，因而呈现感性。【设计目的及主要任务】1设计目的掌握高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力，并在此基础上设计并联变换的品体正弦波振荡器。2并联型晶体振荡器C21UFC112uF图3c-b型并联品体振荡器电路Cc2/r匕cl)"y+C°+Q►vccLcI图4皮尔斯原理电路图5交流等效电路C3用來微调电路的振荡频率，使其工作在
3、石英谐振器的标称频率上，Cl、C2、C3串联组成石英晶体谐振器的负载电容Cl上，其值为CL=C1C2C3/(C1C2+C2C3+C1C3)振荡频率Cq/(CO+CL)«1【详细设计步骤】1、电路的选择晶体振荡电路中，与一般LC振荡器的振荡原理相同，只是把晶体置于反馈网络的振荡电路Z2,作为一感性元件，与其他回路元件一起按照三端电路的基本准则组成三端振荡器。根据实际常用的两种类型，电感三点式和电容三点式。由于石英晶体存在感性和容性Z分，耳在感性容性Z间有一条极陡悄的感抗曲线，而振荡器乂被限定在此频率范围内工作。该电抗曲线对频率有极人的变化速度，
4、亦即石英品体在这频率范围内具有极陡峭的相频特性曲线。所以它具有很高的稳频能力，或者说具有很高的电感补偿能力。因此选用c・b型皮尔斯电路进行制作。vcc2、选择晶体管和石英晶体根据设计要求，选择高频管2N3904型晶体管作为振荡管。查手册其参数如下：A=300MHz；13240,取B二60；NPN型通用；额压：20V；Icm=20mA；Po二0.1W；仇*/13二5MHz。石英谐振器可选用HC-49S系列，其性能参数为：标称频率fo=6MHz；工作温度:-40°C~+70°C；25°C时频率偏差：士3X10“士30X10'6；串联谐振电阻:60
5、0负载电容：G二10PF,激励功率：O.oro.lmWo3、元器件参数的计算a）、确定三极管静态工作点正确的静态工作点是振荡器能够正常工作的关键因素，静态工作点主要影响晶体管的工作状态，若静态工作点的设置不当则晶体管无法进行正常的放大，振荡器在没有对反馈信号进行放大时是无法工作的。振荡器主电路的静态工作点主要由Rb】、Rb2、Re、R决定,将电感短路，电容断路，得到直流通路如图所示。图7直流通路等效电路高频振荡器的工作点要合适，若偏低、偏高都会使振荡波形产生严重失真，甚至停振。取Icq=0.5〜5mA,若取Vcc=12V,Icq=2hiA,V
6、ceq=0.8Ycc〜10V,则有Re=Vcc・Vceq/Icq=(121o[v/2mA=1kb
7、(.1)Ibq=Icq/P=2mA/50=0.04mA若取流iiRb2的电流氐为10IBQ,则Ib2=10IBQ=0.40mA,则取：Vbq=Rb2*Vcc/(Rbi+Rb2)〜Veq+0.7V=2V+0.7V=2.7V
8、(.2)Rb2：VBQ/Ib2=2.7V/0.40mA二6・7：kQ,弘=23.25kQ
9、(3)实际电路中，Rbi用6.5kQ与50kQ电位器串联，心2取6.5kQ,以便工作点的调整。b)、交流参数的确定对于振荡器，当电路接为并
10、联型振荡器时，晶体起到等效电感的作用，输出频率应为6MH乙则由晶振参数知负载电容CL=10pF,即C2,C3,C1串联后的总电容为10pF根据负载电容的定义，Cl=1/[(1/Ci,2)+1/C3]由反馈系数F=C1/C2和Cb2=ClC2/Cl-C2两式联立解，并取F=l/2则Cl=51pF,C2=100pF,C3=30pF为了提高振荡器的工作性能和稳定度，在电路中还应有高频扼流圈。【设计结果及分析】仿真电路输出稳定正弦波，频率和幅度均可达到要求EW丁㈣二调R1可以调静态工作点；C3用来微调电路的振荡频率，使其工作在石英谐振器的标称频上。仿
11、真波形图从图中可以看出,输出波形为正弦波，幅值为Vo=1.554V,输出频率f=10.08MHZ,波形有较小的失真，这是由于元件参数的精度较低导致的，该振荡器的设计
