当前课程知识点：模拟电子技术基础(应用部分) > 第四周 > 8.9 石英晶体正弦波振荡电路 > 石英晶体正弦波振荡电路
前面我们分析了RC正弦波振荡电路
也分析了LC正弦波振荡电路
下面我们就来讲
石英晶体正弦波振荡电路
首先我们介绍一下
石英晶体 它的符号就是这样子的
石英晶体是SiO2结晶体
按一定方向切割的晶片
它有一个特点
就是叫压电效应
所谓压电效应
就是当你让它产生了机械变形的时候
它会产生一个相应的磁场
而给它外加一个磁场的时候
它会产生机械变形
有压电效应 它还有一个叫压电振荡
就是它自己有个固有的频率
当在这个频率下产生
机械变形的时候
它产生的电场最强烈
而如果外加的这个电场
正好是它固有的频率的时候
那它的机械的变形就更厉害
其实我们在初中学物理的时候
大家都学到了一个
讲振荡 就学到了这么一个事实
说一个军队在过一个桥梁的时候
忽然桥梁坍塌了
就在于这个军队的步伐
它的那个频率和这个桥梁
它本身的固有频率相等了
这时候就产生了振荡
这一振就把桥给振塌了
那么实际上这样一个晶片
和这样相类似
不一样的地方
就是它是一种机械变形
和电场之间的
这样的一种关系
所以我们叫它压电效应和压电振荡
这个机械的变化
和它电场的变化
在最强烈的时候
就是产生了这个振荡
而这个振荡是它的一个固有的频率
那这个固有频率仅仅决定于
它的几何的尺寸和电极的面积
由此我们就能够体会
为什么它是一个很稳定的
这样的一种选频的器件了
其它的一些元件
它可能会受外边的温度啦
等等的影响
它本身的参数会产生一些变化
而它由于只决定于尺寸
所以当你把它做成的时候
它的固有频率是非常稳定的
这是它的等效的电路
和它的这个电抗的这个曲线
在这个等效电路里边
这个电容是静态电容
这个是振动的惯性等效的一个电感
这个电容是它晶片的弹性
等效的是一个电容
这是它的损耗
如果你想更了解更深的
这样的一些问题
可以参考有关的文献
就是说为什么振动等效的
是一个电感啦
为什么芯片弹性等效的
是一个电容啦
可以参考有关的文献
就可以得到这个原因
我在这里就不赘述
那么在这里C0是几到几十皮法
而C是0.01到0.1pF
于是我们得到了一个最基本的结论
就是C远远小于C0
那在这里既然有电感
有两个C
那么它们就有可能产生
并联谐振和串联谐振
并联谐振就是这个C0和C
和L之间产生了并联谐振
串联谐振呢
就是这个L和这个C
产生串联谐振
那我们从它的电抗的这个曲线上
就可以知道
这是它的容性范围
这个狭窄的区域是它的感性范围
而这两个点
一个是它的并联谐振点
一个是它的串联谐振点
成为纯阻性
我们画这样的一个曲线的时候呢
忽略它的损耗
于是我们就可以求解
如果C是远远小于C0的
那么我们就可以知道
说并联谐振点和串联谐振点
它们无穷接近
近似的都是2π根号LC分之一
也就是说它的感性区域
应该是非常狭窄的
如果我问大家说
利用石英晶体选频
我应该选择什么样的区域
和什么样的点呢
我想大家都不会去选容性区
容性区太广阔了
所以在使用它的时候
要么我们选它的并联谐振点
要么我们选它的串联谐振点
要么我们就选它们之间的那个
狭窄的区域 就是感性区
也就是把它等效成为一个电感
我们从石英晶体的等效电路上
可以看到
它本身其实也是一个LC的选频网络
也是一个并联的网络
当然看这个支路
它又是一个串联的网络
那么它和一般的LC并联网络
有什么不同呢
它是有什么优越之处呢
首先我们看一般的LC选频网络
它的Q值是几百
而石英晶体的Q值
可以达到10的4次方
到10的6次方
可以说它的Q值是远远大于
一般的LC选频网络的
它的选频特性非常好
因此它构成的正弦波振荡电路
振荡出来的波形非常好
另外从稳定性上讲
一般的LC并联网络
它的稳定性就是Δf/f0
为10的负5次方
Δf和f0之比描述的就是
在f0附近它产生不稳定性
究竟它的变化是多少
相对的变化是多少
而后者可以达到10的负10次方
到10的负11次方
因此频率的稳定性
要比一般的选频网络的
那个频率的稳定性要高得多
下面就来看一看
怎么组成电路
首先是一个并联型的电路
那在这里我们这个电路似曾相识
从电容的这个位置上
我们可以看到它就是一个典型的
电容三点式电路
那么这个石英晶体
应该工作在什么位置呢
从这个位置上我们就可以看到
它代替的是一个电感
所以它的工作区域
是在它的串联谐振点
和并联谐振点之间的
那个狭窄的区域里面
因此它就是一个LC
并联的选频网络
而且是一个电容三点式
正弦波振荡电容
它的振荡的频率
就是这个石英晶体的固有频率
你既可以认为它是那个fp
也可以认为它是那个fs
也就是它自己的固有频率
还有一种接法
就是串联型的
是这样接的
那么在这个电路里边
我们可以看到石英晶体
被串在这个反馈通路里面
那么石英晶体应该工作在哪个区呢
要是串在这里边
那么我们就希望石英晶体
它工作在那个点呈现出来的阻抗
应该是趋于0的
也就是说石英晶体
应该趋于串联谐振点上
在这样的情况下
我们可以看到我画的这个瞬时极性
它既是选频又引入了正反馈
所以在这里
这两级放大电路
前面这个回馈回来的
是从它的射极进去
然后从它的集电极输出
所以前一级是一个共基放大电路
而后一级是一个共集电极放大电路
那么C的作用是什么呢
这个C的作用和我们前面所看到的
用共基电路构成的一般的LC
正弦波振荡电路的
从基极到地的那个C的作用
是一样的
它是旁路电容
-7.1模拟电子技术基础（应用部分）概述
-7.2 由集成运放组成的运算电路概述
-7.3 反相输入比例运算电路
-7.4 同相输入比例运算电路
-7.5 反相求和运算电路
--反相求和运算电路
-7.6 同相求和运算电路
--同相求和运算电路
-实验一：单端输入双端输出电路
-7.7 加减运算电路
--加减运算电路
-7.8 关于比例及加减运算电路的讨论
-7.9 积分运算电路
--积分运算电路
-7.10 微分运算电路
--微分运算电路
-第一周作业
--第一周作业题
-EDA1 解一元多次方程
--解一元多次方程
-7.11 对数运算电路和指数运算电路
-7.12 模拟乘法器简介
--模拟乘法器简介
-7.13 模拟乘法器在运算电路中的应用
-实验二 正弦波电压倍频电路
-7.14 关于运算电路的讨论
-7.15 有源滤波器概述
--有源滤波器概述
-7.16 一阶低通滤波器
--一阶低通滤波器
-7.17 二阶低通滤波器
--二阶低通滤波器
-7.18 其它滤波器
--其它滤波器
-实验三 滤波电路的应用
--滤波电路的应用
-第二周作业
--第二周作业题
-8.1 正弦波振荡的条件
--正弦波振荡的条件
-8.2 正弦波振荡的组成及分类
-EDA2 正弦波振荡电路的起振和稳幅过程
-8.3 RC串并联选频网
--RC串并联选频网
-8.4 RC桥式正弦波振荡电路
-8.5 RC正弦波振荡电路的讨论
-实验四 正弦波振荡电路的测试
-8.6 变压器反馈式正弦波振荡电路
-8.7 电感反馈和电容反馈式正弦波振荡电路
-8.8 LC正弦波振荡电路的讨论
-第三周作业
--第三周作业题
-8.9 石英晶体正弦波振荡电路
-8.10 电压比较器概述
--电压比较器概述
-8.11 过零比较器
--过零比较器
-8.12 一般单限比较器
--一般单限比较器
-8.13 滞回比较器
--滞回比较器
-8.14 窗口比较器与集成比较器
-8.15 关于电压比较器的讨论
-8.16 常见非正弦波和矩形波发生电路的组成
-第四周作业题
-8.17 矩形波发生电路
--矩形波发生电路
-8.18 三角波-方波发生电路
-8.19 锯齿波发生电路和压控振荡电路
-EDA3 三角波发生电路->锯齿波发生电路->压控振荡电路的结构变化
-实验五 非正弦波发生电路的测试
-8.20 波形变换电路
--波形变换电路
-EDA4 波形变换电路的设计与实现
-8.21 信号转换电路
--信号转换电路
-8.22 关于信号转换电路的讨论
-9.1 概述
--概述
-9.2 变压器耦合功率放大电路
-第五周作业
--第五周作业题
-实验六 压控振荡电路的参数选择与调试
-9.3 OTL电路
--OTL电路
-9.4 OCL电路和BTL电路
-9.5 OCL电路最大输出功率及效率的估算
-9.6 OCL电路中晶体管的选择
-实验七 功放管及其散热器展示
-9.7 功率放大电路的讨论一（读图练习）
-9.8 功率放大电路的讨论二（电路的识别和故障分析）
-10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用
-10.2 单相半波整流电路
--单相半波整流电路
-第六周作业
--第六周作业题
-EDA5 数字式仪表的设计与仿真
--数字式仪表的设计
-10.3 单相桥式整流电路
--单相桥式整流电路
-10.4 电容滤波电路
--电容滤波电路
-10.5 其它滤波电路
--其他滤波电路
-10.6 稳压电路的性能指标及稳压二极管
-10.7 稳压管稳压电路的工作原理和主要性能指标
-10.8 稳压管稳压电路的设计
-实验八 稳压管稳压电路的设计及实现
-10.9 串联型稳压电路的组成
-10.10 串联型稳压电路中调整管的选择
-第七周作业
--第七周作业题
-10.11 关于串联型稳压电路的讨论
-10.12 集成三端稳压器及其基本用法
-10.13 基准电压源三端稳压器及其基本用法
-实验九 稳压电源性能指标的测试
-10.14 关于线性稳压电源的讨论
-10.15 开关型稳压电路的特点和基本原理
-10.16 串联开关型稳压电路
-10.17 并联开关型稳压电路
-第八周作业
--第八周作业题
-调查问卷
-期末考试
