课件-模拟电子84.ppt

项目一音频放大器的设计与制作 任务8 正弦波信号发生器的制作——认识正弦波振荡电路
拓展知识
石英晶体振荡电路
集成振荡器
在实际应用中,要求振荡电路产生的输出信号应具有一定的频率稳定度。频率稳定度一般用频率的相对变化量Δf / fo来表示。前面讨论的RC、LC电路很难达到较高的频率稳定度,采用石英晶体振荡电路,其频率稳定度一般可达10-8~10-10数量级,常用于电路时钟、计算机等电子产品中。
石英晶体振荡电路
一、石英晶体振荡器

石英是一种各向异性的结晶体,其化学成分为二氧化硅。从一块晶体上按确定的方位角切下的薄片,称为晶片。这种晶片可以是正方形、矩形、圆形或音叉形,将晶片的两个对应表面上喷涂银层作为极板,并引出两个电极,用金属或玻璃外壳封装,便制成了石英晶体谐振器,通常简称为石英晶体。它是一种常用的电子元件,其结构和外形如图8-4-1所示。
(a)石英晶体外形图(b)石英晶体结构图
图8-4-1 石英晶体外形及结构图
、频率特性及符号
石英晶体的压电谐振特性可以用图8-4-2(a)所示的等效电路来模拟。其中CO表示石英晶片极板间的电容,约为几~几十pF,L和C分别用来模拟晶片的惯性和弹性,晶片振动时的磨擦损耗由R等效,由于R很小,所以石英晶体的Q值很高,因而具有很好的选频特性。
(a)等效电路(b)频率特性(c)符号
图8-4-2 石英晶体的等效电路、频率特性及符号
由等效电路可知,石英晶体振荡器应有两个谐振频率。在低频时,可把静态电容Co看作开路。若f=fs时,L、C、R串联支路发生谐振,XL=XC,它的等效阻抗Zo=R,为最小值。串联谐振频率为
(串联谐振)
当频率高于fs时,XL>XC,L、C、R支路呈现感性,Co与LC构成并联谐振回路,其振荡频率为
(并联谐振)
通常Co>>C,所以fp与fs两者非常接近,常用一个频率表示。其频率特性如图8-4-2(b)所示。由图可知,低频时,两条支路的容抗起主要作用,电路呈现容性。随着频率的增加,容抗逐步减小。当f=fs时,LC串联谐振,Zo=R,呈现电阻性;当f>fs时,LC支路呈现感性;当f=fp时,并联谐振,阻抗呈现纯阻性;当f>fs时,Co支路起主要作用,电路又呈现容性。图7-14(c)为石英晶体符号。
石英晶体在fs与与fp之间等效的电抗曲线非常陡峭,实用中,石英晶体就工作在这一频率范围很窄的电感区内,因为只有在这一区域,晶体才等效为一个很