模拟电子技术 CH9-4 石英晶体振荡电路

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1、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：10-10~10-112.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

2、，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（10-3～102H——很大）；C：模拟晶体弹性的电容（10-2～10-1pf——很小）；R：模拟晶体振动摩擦损耗的电阻（100Ω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

3、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。0C01R≪*ffs时，串联支路呈感性通常所以f>fp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、fp2)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

4、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f's。*f's与C1、C2无关，杂散电容对其无影响∵CS很小，f's更接近于fp调整（2）串联石英晶体振荡电路石英晶体与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

5、.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A0>1059.8.1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

6、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，即门限电压例9.8.2单门限电压比较器的缺点：抗干扰能力差在v

7、I=Vth=VREF附近出现干扰时，vo不稳定，vo在VOH和VOL之间频繁变化。若以此去控制电机，则将出现频繁起停现象。2、双门限电压比较器（迟滞比较器）与施密特触发器类似，传输特性有迟滞环(1)电路组成并经分压器R1、R2把v0的一部分引回同相输入端（正反馈）。为便于分析，给出参数，并设VOH=－VOL=5V，VREF=1V。(2)工作原理①vI

8、从+5V→－5V，*vI从反相输入端输入，VREF从同相输入端输入，-=VT+③vi继续↑，vo=VOL=－5V不变翻转以后，只要vI>，vo保持不变。VT--5V⑤vI↓≤时，vo从-5V→+5V，VT-④Vi↘，例9.8.3电路和参数及输入波形如图，求传输特性和输出电压vo波形。解：（1）求门限电压－－－-传输特性如图*反相端输入的滞回比较器，VREF=0R4、DZ组成双向限幅电路（2）输出电压波形虽然vI波形有顶部干扰，