石英晶体振荡电路石英谐振器ppt课件.ppt

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1、任务3.3石英晶体振荡器12教学重点：石英谐振器的特点石英晶体振荡电路的分析判断方法教学难点：石英晶体振荡电路的分析判断方法33.3.1石英晶体振荡器4任务目标(1)掌握石英晶体振荡器的特性。(2)掌握石英晶体振荡器主要特性参数。(3)掌握石英晶体振荡器电路结构形式。(4)掌握并联型、串联型晶体振荡电路各自的特点。石英谐振器5一、工程中对振荡器要求比较高。如要求频率稳定性好、变化小、准确性好、精度高而且功耗小。而一般振荡器是不能满足要求，需然LC振荡器的频率稳定度能达到10-3～10-5，但在工作中要求频率稳定度超过10-5。晶振有很高的频率稳定度，约在10-4～10-1

2、2的范围。因此需采用石英晶体作为振荡器。石英谐振器6石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，已被广泛应用于无线电通讯、广播电视、卫星通讯、原子钟、雷达、导航系统、声纳浮标、天文学、空间跟踪等领域。石英晶体振荡器应用：石英谐振器7常用石英晶体谐振器外形图片如图7.20所示。（a）（b）（c）(d)(e)(f)图7.20石英晶体谐振器外形石英谐振器81.国际电工委员会(IEC)将石英晶体振荡器分为4类：石英谐振器9(1)普通晶体谐振器(SPXO)：可产生10-5～10-4量级的频率精度，标准频率为100MHz频率稳定度是±100ppm。SPXO价格低廉，通常用作微处理器

3、的时钟器件。石英谐振器10(2)电压控制式晶体谐振器(VCXO)：是通过施加外部控制电压使振荡频率可变或是可以调制的石英晶体振荡器。在典型的VCXO中，通常是通过调谐电压改变变容二极管的电容量来“牵引”石英晶体振子频率的。通常用于锁相环路。石英谐振器11(3)温度补偿式晶体谐振器(TCXO):采用温度敏感器件进行温度频率补偿，频率精度达到10-7～10-6量级，频率范围1～60MHz，频率稳定度为±1～±2.5ppm，频率温度特性在所有类型晶振中是最好的。这类晶振主要用于各种类型的通信设备。石英谐振器12(4)恒温控制式晶体谐振器(OCXO)：将晶体和振荡电路置于恒温槽中

4、，以消除环境温度变化对频率的影响。OCXO频率精度是10-7～10-8量级，对某些特殊应用甚至达到更高。主要用于移动通信基地站、国防、导航、频率计数器、频谱和网络分析仪等设备、仪表中。石英谐振器13目前发展中的还有数字补偿式晶体振荡器(DCXO)微机补偿晶体振荡器(MCXO)等。石英谐振器142．石英晶体谐振器的主要参数晶振的主要参数有标称频率，负载电容、频率精度、频率稳定度等。石英谐振器15(1)标称频率。振荡器输出的中心频率或频率的标称值。标称频率大都标明在晶振外壳上，如常用普通晶振标称频率有：48KHz、500KHz、503.5KHz、1MHz～40.50MHz等。

5、石英谐振器16(2)负载电容(CL)。负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。石英谐振器17(3)频率精度和频率稳定。这要根据具体的设备需要而选择合适的晶振，如通信网络就需要更高要求的石英晶体谐振器。因此，在实际应用中要根据具体要求选择适当的晶振。石英谐振器183．石英晶体的等效电路与频率特性石英晶体谐振器在电路中的符号如图7.21(a)所示，其等效电路如图7.21(b)所示。由等效电路可知，石英晶体振荡器应有两个谐振频率。(a)符号（b）等效电路图7.21石英晶体谐振器L1、C1、R1分别为石英晶体的模拟动态等效电感

6、、等效电容和损耗电阻，C0为静态电容，它是以石英为介质在两极板间所形成的电容。一般石英谐振器的参数范围约为：R1＝10～140Ω；L1＝0.01～10H；C1＝0.004～0.1PF；C0＝2～4PF。石英谐振器191)高Q值4.石英谐振器的特点其Q值很高，可达104～106，这是普通LC电路无法相比的。说明其选频作用非常好。石英谐振器20有两个谐振频率fq和fp2)石英谐振器的两个谐振频率串联谐振频率：在低频时，由于C0很小，它的容抗比R大很多，可把静态电容C0看作开路。若f=fs时，L、R、C串联支路发生揩振石英谐振器21并联谐振频率且有fq略小于fp(小于几十赫兹到

7、几百赫兹）当频率高于fs时，XL>XC，L、R、C支路呈感性，当与C0发生并联谐振时石英谐振器223)石英谐振器的电抗特性曲线当信号频率ffp时石英晶体又相当于一个电容。石英谐振器23当L、C、R支路发生串联谐振时，电抗为零，则石英谐振器的阻抗为纯电阻R，由于R很小，可视为短路，说明石英晶体在这种情况下可充当特殊短路元件使用。石英谐振器24当fq