石英晶体振荡器.ppt

封面

6.8石英晶体振荡器

返回

引言

本页完

引言

晶体振荡电路是利用石英晶体(石英晶体谐振器的简称，有时也称为晶振器)作为选频元件(经常是作为电感元件)构成的电路。主要用来产生振荡频率较高、且稳定度也很高的正弦信号，稳定度一般可达10-12~10-13的量级(LC振荡器一般只到达10-3~10–4，RC振荡器更低)。其振荡原理与LC振荡电路产生正弦振荡的原理根本相同。

返回

学习要点

本节学习要点和要求

6.8晶体振荡器

1、晶振器等效电路的工作原理

2、晶体振荡电路的工作过程

3、晶体谐振器应用在电路中的串、并联正反响

返回

晶体振荡器

1、石英晶体简介

继续

(1)石英晶体的压电效应

石英晶体的符号

本页完

——在晶片的两极板间加电场，会使晶体产生机械变形；反之假设在极板间施加机械力，又会在相应的方向上产生电场。

在极板间所加的是交变电场，产生机械变形振动，同时机械变形振动又会产生交变电场。

金属片

金属片

晶体

石英晶体的结构

特点：振幅很小，振动频率稳定。

石英晶体实物图片

继续

石英晶体的符号

本页完

——当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(决定于晶体的尺寸)相等时，机械振动的幅度将急剧增加。

金属片

金属片

晶体

石英晶体的结构

(2)石英晶体的压电谐振

利用石英晶体作振荡用，可以得到稳定度非常高的频率，因为其谐振频率由晶体的几何尺寸决定，而其几何尺寸几乎不随温度而变。

晶体振荡器

1、石英晶体简介

(1)石英晶体的压电效应

石英晶体实物图片

继续

石英晶体的符号

本页完

(1)石英晶体的等效电路

金属片

金属片

晶体

石英晶体的结构

(2)石英晶体的频率特性

石英晶体等效电路

等效电路的总电抗X为：

XC0

XC

XL

X——————

—

XC0

1

+———

XL+XC

1

1

1

=———————

jC0

-j————

1

L-——

C

1

2、石英晶体的等效电路及特性

晶体振荡器

C、L和R串联后再与C0并联，得出总阻抗Z。通常RXL，所以R可忽略。Z可用总电抗X替代。

C0—两金属片间电容

C—振动弹性，等效于电容

L—晶体等效质量惯性，等

效于电感

R—振动的磨擦损耗，等效

于电阻R

根据上式可作出X与的关系曲线(亦称为谐振曲线)

继续

本页完

石英晶体等效电路

X0为感性区域

X0为容性区域

s

p

晶体振荡器

2、石英晶体的等效电路及特性

C0—两金属片间电容

C—振动弹性，等效于电容

L—晶体等效质量惯性，等

效于电感

R—振动的磨擦损耗，等效

于电阻R

X

=———————

jC0

-j————

1

L-——

C

1

(2)石英晶体的频率特性。

1

X0为感性区域

X0为容性区域

s

p

C0—两金属片间电容

C—振动弹性，等效于电容

L—晶体等效质量惯性，等

效于电感

R—振动的磨擦损耗，等效

于电阻R

(2)石英晶体的频率特性

讨论串联支路谐振频率s

继续

本页完

(2)石英晶体的频率特性。

石英晶体等效电路

X

s和p的意义：

在上式中令X=0

有



jsC0

-j—————

sL-——

sC

1

1

所以

sL-——

sC

1

=0

s=1/

显然s是串联支路的谐振频率。

晶体振荡器

2、石英晶体的等效电路及特性

串联支路的谐振频率

LC

由曲线得：s与X=0相对应。

式中jsC0不可能

继续

本页完

石英晶体等效电路

在上式中令X

有

=0

jpC0

-j—————

pL-——

pC

1

1

解得

p=—————

L

C·C0

C+C0

1

晶体振荡器

(2)石英晶体的频率特性。

2、石英晶体的等效电路及特性

现在讨论s和p的意义：

X

X0为感性区域

X0为容性区域

s

p

C0—两金属片间电容

C—振动弹性，等效于电容

L—晶体等效质量惯性，等

效于电感

R—振动的磨擦损耗，等效

于电阻R

串联支路的谐振频率

由曲线得：p与X相对应。

(2)石英晶体的频率特性。

2、石英晶体的等效电路及特性

继续

本页完