振荡电路的选择.doc

1.1 振荡电路是指不用外加信号控制能自动将直流电能转换为一定频率、一定幅度的交变电能的电路，称为自激振荡电路，简称振荡电路。振荡电路是一个将反馈信号作为输入信号来维持输出连续信号的正反馈系统。一个简单振荡器产生周期性的、通常是电压形式的输出，同时电路在持续不断的输出时并不存在输入。正弦波振荡电路中按选用的选频网络的不同，分为RC振荡电路、LC振荡电路和石英晶体振荡电路。正弦波振荡电路主要有放大电路、反馈电路、选频电路、稳幅环节4部分组成，器电路原理如图所示：振荡电路只能输出一个固定频率的正弦波，在振荡电路的环路中必须有选频网络，使得只有等于选频网络中心频率的信号才满足Uf与Ui相等的条件而产生自激振荡。选频网络可以用于放大电路也可以在反馈电路中。产生正弦波振荡必须满足 Uf=Ui由于Uf=FUo 和 Uo=AUi的关系，得到 AFUi=Ui即产生正弦波震荡条件 |AF|=1 在放大电路和反馈网络产生的总相移必须等于2n的整数倍，即反馈电压与输入电压相位、大小相同，以保证环路构成正反馈。振荡电路在实际工作中时，当接通电源时，电路中产生电流、电压的变化，这种变化量中包含非常微弱的各种频率成分的信号，经过选频网络，只有一种频率的信号反馈到放大电路的输入端，经过多次放大、反馈，该信号逐渐增大，环路增益逐渐降低，当环路增益为1时，振荡幅度不再增大，振荡电路产生了等幅输出。在正弦波振荡电路正常工作时，必须满足起振条件和平衡条件。2、 石英晶体振荡电路 1、石英晶体的基本特性，石英是一种各向异性的结晶体，其化学成分为二氧化硅，其形状为晶体的六角锥体。按照一定的方位从晶体上切下一片晶片，在其两个表面镀上银层，做成电极，引出引线并将其封装，就是石英晶体振荡器。在石英晶体对应面加一个交变电压，它将按照交流电压的频率产生机械振动；反之，当石英晶体受力发生机械振动时，则在晶片对应面上产生交变电压。2、 晶片的固有机械振动频率称为谐振频率。它只与晶片的几何尺寸有关，具有很好的稳定性。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振荡滤波器的品质因数一般在100200范围内，不能满足上述要求。利用石英晶体做成的振荡器，它的品质因数Q一般可以达到几万到几百万，这是普通LC电路无法比拟的；还因为CoCq，因而接入系数p很小，晶体和外电路的耦合必然很小。因而可以构成工作频率稳定度高，阻带衰减特性很陡峭、通带衰减很小的滤波器，还被广泛用于频率稳定性极高的振荡器电路中。3、 石英晶体的等效电路和晶体振子电抗变化图：4、 石英晶体的串联谐振频率 石英晶体的并联谐振频率由于CoC，故石英晶体的并联谐振频率fp和它的串联谐振频率fs很接近。5、由等效电路中我们可以得出，晶体振子的两个谐振频率，当L 、C、 R支路发生串联谐振时的频率为串联谐振频率fs，当频率高于fs，且L、C、 R支路呈感性时，可与电容Co发生并联谐振。又因为f=fp-fs 很小，仅在f sf fp很小的范围内，石英晶体才呈感性，这是决定振荡频率稳定性的非常重要的因素。晶体振子的频率变化很小，远远小于RC和LC振荡电路的频率变化。晶体振子的频率稳定度在以上，振荡频率稳定，所以晶体振荡器被广泛应用于稳定性高的电子电路中。 考虑到晶体振荡器频率稳定度要高于RC和LC振荡电路，因此我们要采用晶体振子及其外围电路来产生振荡。因此电路将采用由COMS反向器与晶体振子组成的电路，来产生频率为1M的方波信号源。 振