晶体振荡电路的设计

晶体振荡电路的设计晶体振荡电路的设计 2011 12 03 17 21 14 分类 电路设计 标签 字号大中小 订阅 哈特莱振荡电路与考毕兹振荡电路等 LC 型振荡电路 其振荡率是由电路中的线圈与电容所决定的 此一线圈与电容器并非只是指电路图上所表示的组件数值 尚包含有晶体管的电极间容量印刷电路铜箔图 样内所包含的 L C 成分 因此 由于温度 电源等变化所引起的 L C 值变化 也会使振荡频率发生变化 而晶体振荡电路为利用压电元件的固有振动数 因此 较不易受电路中的杂散 L C 成分的影响 可以 得到频率稳定度很好的振荡电路 晶体晶体 压电元件压电元件 为了提高振荡频率的稳定度 可以使用晶体或陶瓷 Cer amic 振荡子等压电元件 此除了可以应用于高 频率振荡电路以外 尚可以使用于钟表与计数器等基准时间产生电路 压电元件为利用机械振动与电气振动间的相互转换的作用 而且其固有振动数是由几何尺寸所决定的 图 25 所示的为晶体的电气特性 由于使用振荡器 可以使频率更为稳定 振荡领域为在串联谐振点 fs 与并联谐振点 fp 之间 图 a 所示的为其等效电路 图 b 所示的为其电抗 Reaetance 特性 fs 为串联谐振频率点 fp 为并联谐 振频率点 其谐振频率分别如下 将晶体与陶瓷振荡器此较 陶瓷振荡器的电感性范围 fs fp 为晶体的数十倍 因此 陶瓷振荡器的频 率稳定度比晶体差一些 使用皮尔斯振荡电路使用皮尔斯振荡电路 利用晶体振荡电路所构成的振荡电路称为皮尔斯振荡电路 此一皮尔斯振荡电路为利用晶体的电感性电抗 将此一电感性 L 性 部分当做线圈 可以应用在哈特莱 电路或考毕兹电路 图 26 的电路称为皮尔斯 B E 电路 其原型为图 b 的哈特莱振荡电路 哈特莱振荡电路的电容器为利 用晶体管的集极 基极间电容量 Cab 此一谐振电路的工作原理为振荡频率与 f 谐振频率 fo 成为 fo f 关系时 此一谐振电路呈现电感性 L 相当裁于线圈 图 c 所示的为振荡电路的特性 将 T 的 L 先调整至最小 使谐振电路呈电感性 然后 再调整铁芯 使 L 增大 在谐振电路成为电容性时 会马上使振荡停止 接着 将调整点调至振荡停止点的稍微前方处 即可 图 27 所示的为皮尔斯 C B 振荡电路 其原型为如图 b 所示的考毕兹振荡电路 谐振频率 fo 与振荡频率 f 成为 fo f 关系时 谐振电路便呈电容性 C 性 工作原理 图 c 所示的为振荡电路的特性 当谐振电路成为电感性时 振荡会马上停止 调整点为可以稳定振荡 的 P 点 无须调整的晶体振荡电路无须调整的晶体振荡电路 在一般的皮尔斯电路中 需要调整谐振电路 此一电路并没有使用谐振电路 不必调整 也会产生振 荡 图 28 所示的为无调整晶体振荡电路 其原型为考毕兹振荡电路 缺点是因为没有使用谐振电路 使得输出波形如照片 4 所示 成为含有很多高谐波成分的失真波形 虽然不必调整 但是 波形的高谐波成分多 可以用于数字电路的 CLOCK 时钟信号源 照片 4 无调整晶体振荡电路的振荡输出波形 此一电路虽然为无调整 但是 仍然使用修整用电容 Tri mmer 与晶体串联 使振荡频率可以微调整 图 29 所示的为利用高谐波成分 取出基本波的 3 次高谐波 称之为 3 倍的 overtone 振荡电路 输出 级的变压器为做为取出第 3 次高谐波用的滤波器 照片 5 所示的为其 3 次高谐波的波形 此为利用无调整电路的高谐波成分 在输出的谐振电路取