自激振荡电路

电容三点式振荡器 将 cbb RRR 21 视为开路 将 eb CC 视为短路 得振荡信号等效电路 电路特点 管子三个电极 分别接 LC 回路的三条引线 反馈电压 取自1 C 和2 C 分压 取自2 C 两端 故称电容三点式 暧时极性法判断 FA正反馈 满足相位平衡条件 振荡频率 2 1 21 21 0 CC CC C LC f 振荡条件 1 2 L be R r C C 改进型电容三点式 串联型电容三点式振荡器 在电感支路上串联一个小电容 3 C 则 LC f 2 1 0 无关都几乎与且可调调 和 021003 3 0 3 2213 2013 2 1 1111 fCCCCfC LC f CC CCCCC CCCCCC i i i 并联型电容三点式 在电感两端再并联一个小电容4 C 2 1 111 1 2 1 43 0 34 0123 4 0 CCL f CC CCCCC CC LC f i 由于 3 C 和4 C 均可调 0 f 调节范围更宽 与串联型电容三点式一样 使 210 CCCCi 都几乎与 0 f 无关 石英晶体振荡器 简称晶振 石英晶体振荡器 简称晶振 石英晶体振荡器是一个特殊的 LC 振荡器 是一种高频振荡器 特点 频率稳定度极高 何谓频率稳定度 频率稳定度是衡量频率相对变化量的值 频率相对变化量用 0 f f 表示 其大小取决于 LC 谐振回路的品质因素 Q Q 值愈大 幅频特性曲线愈尖锐选频特性愈好 相对于谐振频 率 0 f 的频率变化量 f 愈小 频率的稳定度愈高 fff 0 指实际频率偏离振荡频率 的大小 10 10 11 5 以上稳定度可做到石英晶体振荡器的频率 做到振荡器的频率稳定度可LC 一 石英晶体的特点 1 主要成分 2 SiO 天然的石英晶体有六个侧面 呈六棱双角锥形 经过适当的切割 可获得石英晶体薄片 晶片 不同切向得到的晶片特性不同 固有谐振频率不同 2 主要特性 压电效应 在晶片上加电场 晶片会产生机械变形 加交变电场 晶片会产生机械变形振动 机械振荡 同时 它的机械振荡又会产生交变电场 换句话说 晶片能实现电能和机械 能的相互转换 这种能量转换的过程与 LC 并联谐振回路中 电感的磁场能与电容的电场能 相互转换的情况相类似 晶片的这种物理特征称为 压电效应 当外加交变电压的频率等于晶片的固有频率时 石英晶体振荡的振幅会突然增加 晶体呈现出纯电阻性质 损耗极小 Q 值极高 这种现象称为 压电谐振 所以石英晶体 实际上是一种电 机械的谐振子 3 电路符号及等效电路 电路符号 中间表示石英晶片 晶片表面镀一层金属膜 焊上金属电极 其等效电路分为静态等 效电路和动态等效电路 静态 加静电场 时 石英晶体相当于一个平板电容器 晶片相当于介质 金属膜相 当于两个极板 等效电路为 0 C 晶体的静态电容 PF 数量级 动态 加交变电场时 时 石英晶体相当于一个振荡电路 其等效电路为 L 晶体电感 反映晶体的惯性 H 32 10 10 C 晶体电容 反映晶体的弹性 PF 21 10 10 R 晶体的损耗电阻 几欧 几百欧 分析 由于 L 很大 C R 很小 所以 64 0 0 0 10 10 1 cRwR Lw Q 这样大的 0 Q 值是一般的 LC 回路所做不到的 4 两种谐振频率 从等效电路可以看出 串联谐振状态 谐振频率 LC ws 1 并联谐振状态 谐振频率 0 0 00 1 1 1 C C w CC CC L CLC w sp 从数量级上看 0 CC 因此 s w 和 p w 两个频率非常接近 石英晶体的电抗 频率特性曲线 在 ps ff 频率区间内 晶体呈感性 在其余的频率区间内 晶体呈容性 二 石英晶体振荡器 因为石英晶体具有两种电抗特性 串联和并联 1 并联型晶振 这类晶振的等效电路形式如上图 可以看出 这类晶振是将晶体作电感使用的 电 路的振荡频率 0 00 0 2 1 2 1 CCC CCC L CCCL f 式中 21 21 CC CC C 由于 s f CL fCCC 2 1 00 即 振荡频率 0 f 接近 s f 但略大于 s f 所以石英晶体在电路中呈现感性阻抗 2 串联型晶振 这类晶振中是利用晶体作反馈通路 晶体具有电容的性质 振荡器的振荡频率 由晶体的串联谐振频率所决定 只有当振荡回路的频率等于 s