【江苏】2015-2016学年中职电子线路（主编陈其纯 高教版）学案：6.2 正弦波振荡器03.docVIP

课题：【学习目标】【自主】【探究】 石英晶体振荡器 电路特点：_____________高，可达10???(?10?11量级。 一、石英晶体的基本特性及其等效电路 1．压电效应 石英晶体谐振器如图6.2.11所示。它是在晶片的两个对面上喷涂一对金属极板，引出两个电极，加以封装所构成。 压电效应：__________________________________________________。如图6.2.12(a)所示。 压电谐振：外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，回路发生串联谐振，电流振幅最大的一种现象。产生压电谐振时的振荡频率称晶体谐振器的振荡频率。图6.2.12(b)所示。 图6.2.12 压电效应和谐振现象 图6.2.13 石英晶体谐振器 2．符号和等效电路 符号如图6.2.13(a)所示。当晶体不振动时，可用静态电容CO来等效，一般约为几个皮法到几十皮法；当晶体振动时，机械振动的惯性可用电感L来等效，一般为10?3?10?2H；晶片的弹性可用电容C来等效，一般为10?2???10?1?pF；晶片振动时的损耗用R来等效，阻值约 为102?(。由可知，品质因数Q很大，可达104???106。加之晶体的固有频率只与 晶片的几何尺寸有关，其精度高而稳定。所以，采用石英晶体谐振器组成振荡电路，可获得很高的频率稳定度。等效电路如图6.2.13(b)所示，它有两个谐振频率。 (1) 当L、C、R支路串联谐振时，等效电路的阻抗最小，串联谐振频率为 (6.2.8) (2) 当等效电路并联谐振时，并联谐振频率为 (6.2.9) 由于C????C0，因此fs和fp两个频率非常接近。 图6.2.13(c)为石英晶体谐振器的电抗-频率特性，在fs和fp之间为感性，在此区域之外为容性。 二、石英晶体振荡电路 1．并联型晶体振荡电路 图6.2.14(a)所示。振荡回路由C1、C2和晶体组成。其中，晶体起电感L的作用，等效电路如图6.2.14(b)所示。即振荡频率在晶体谐振器的fs与fp之间。由于回路电容是C1和C2 串联后与C0并联，再与C串联，则回路电容为。故振荡回路的谐振频率为 (6.2.10) 由于，则谐振频率近似为 ? (6.2.11) 可见，振荡频率基本上取决于晶体的固有频率f s。故其频率稳定度高。 2．串联型晶体振荡电路 如图6.2.15所示。晶体与电阻R串联构成正反馈电路。当振荡频率等于晶体的固有频率fs时，晶体阻抗最小，且为纯电阻，电路满足自激振荡条件而振荡，其振荡频率为f0???fs。否则不能振荡。调节电阻R可获得良好的正弦波输出。 图6.2.15 串联晶体振荡电路 图6.2.16 集成运放LC正弦波振荡器 【课堂检测】a）所表示的正弦波振荡器在接通电源之后，未能起振产生自激。若将正反馈线圈的两个接线端A、B对调一下，电路就能起振，输出正弦波了。试说明原因，并在图中标出原绕组与反馈绕组的同名端符号。 【】【课】 2 图6.2.14 并联型晶体振荡器