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图 3.6.1 LC集中选择性滤波器 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 图 3.6.2 单节滤波器的电抗曲线 该滤波器的传输条件为 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 为了获得工作频率高度稳定、阻带衰减特性十分陡峭的滤波器，就要求滤波器元件的品质因数Ｑ很高。LC型滤波器的品质因数一般在100～200范围内，不能满足上述要求。 石英谐振器的品质因数Ｑ可达几万甚至几百万，因而可以构成工作频率稳定度极高、阻带衰减特性很陡峭、通带衰减很小的滤波器。 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 l. 压电效应和压电振荡 在石英晶体两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。 通常，压电效应并不明显。但是，当交变电场的频率为某一特定值时，机械振动和交变电场的振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。 图 3.6.2 石英谐振器的符号 和基频等效电路 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 2. 石英晶体的等效电路和振荡频率 图 3.6.2 石英谐振器 基频等效电路 当石英晶体不振动时，可等效为一个平板电容C0，称为静态电容；其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积，一般约为几～几十pF。 当晶片产生振动时，机械振动的惯性等效为电感Lq，其值为几mH～几十H。 晶片的弹性等效为电容Cq，为0.01～0.1pF，因此Cq C0 。 晶片的摩擦损耗等效为电阻rq，约为100Ω，理想情况下rq=0。 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 当等效电路中的Lq、Cq、rq支路产生串联谐振时，该支路呈纯阻性，等效电阻为R，谐振频率 此时，整个网络的阻抗等于R并联C0的容抗，因R C0的容抗，故可近似认为整体也呈纯阻性，等效电阻为R。 当f＜ f s时，串联支路呈容性，石英晶体呈容性。 当f ＞f s时，L、C和R支路呈感性，在某一频率将与C0产生并联谐振，石英晶体又呈纯阻性，谐振频率 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 由于Cq C0，所以f s ≈f p。 当f ＞f p时， C0容抗最大，起主导作用，石英晶体又呈容性。 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 O 容性 容性 感 性 图 3.6.2 石英晶体谐振器的电抗曲线 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 3. 石英晶体滤波器的特点 频率稳定度很高 它具有很高的Q值，高达104 ～ 106，即频率选择性好。 b rq L q Cq C o a 其次，晶体的C0Cq, 它的接入系数p ≈ Cq /C0很小，大大减小了加到晶体两端的外部电路元件对晶体的影响。 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 4. 石英晶体滤波器的应用 工作于串联谐振与并联谐振之间的狭长感性区，电感是频率的函数，且随频率增加而剧烈增加，从而遏制频率的进一步增加。 O 容性 容性 感 性 作电感用 它具有很高的Q值。 工作于串联谐振状态 注意：一般不工作于容性区。 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 为了减小信号源或负载电阻对谐振回路的影响，信号源或负载电阻不是直接接入回路，而是经过一些简单的变换电路，将它们部分接入回路。 常用的电路形式有变压器耦合连接、自耦变压器抽头电路和双电容抽头电路，下面分别介绍。首先，讨论负载电阻的部分接入问题。 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 1. 变压器耦合连接 接入系数 功率守恒 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 2. 自耦合变压器 接入系数 功率守恒 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 3. 电容抽头电路 接入系数 功率守恒 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 3. 电容抽头电路 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 以上讨论了负载电阻的部分接入问题，下面，讨论信号源及其内阻的部分接入问题。 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 上面分析了外接负载为纯阻的情况。而当外接负载包括电抗成分时，上述等效变换关系仍然适用。 《高频电子线路》（第四版）张肃文主编 高等教育出版社 3.5.1