4.4 石英晶体振荡器

当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大，电流最强 压电谐振 机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高
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2. 石英谐振器的基本特性与等效电路 C0是晶片的静态电容，由晶片作 介质，镀银电极和支架引线作极 板构成。几～十几pF
Lq、 Cq、 rq为晶片振动时的等效动态电感、电容和摩 擦损耗。 Lq很大，几十～几百mH；Cq很小，百分之几pF； rq 为几～几百欧。
晶片；过小会使噪声影响大，输出减小，甚至停振。
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4. 泛音晶体 机械振动的谐波称为泛音。 奇次
利用基频振动称为基频晶体，利用泛音振动称为泛音晶体。 石英晶体的基频振荡较强，晶片薄，加工难并易碎，故 要求频率高时使用泛音频率。多用三次和五次泛音振动。 利用泛音晶体时，要注意抑制低次谐波分量。
石英谐振器Q值很高，而且其性能很稳定，因此有很高的 回路标准性。
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串联谐振频率
fs
1 2 LC
X fS
感性 fP 容性
f
容性 并联谐振频率
fP 2π L
fS 1
1 C0 C C0 C
C C0
通常 C C0 所以 fs 与 fp 很接近
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X fS 容性
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二、 串联型晶体振荡器
串联型晶体振荡器
交流通路
为了减小L、C1、C2回路对频率稳定性的影响， 应将该回路调谐在晶体的串联谐振频率上。
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小结
石英晶体振荡器是采用石英晶体谐振器构成的振 荡器，其振荡频率的准确性和稳定性很高。 石英晶体振荡器有并联型和串连型。并联型晶振中， 石英晶体的作用相当于电感；串连型晶振利用石英 晶体的串连谐振特性，以低阻接入电路。 为提高晶体振荡器的振荡频率，可采用泛音晶体 振荡器。
调节C3可微调振荡频率
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5MHz五次泛音晶体振荡器
L1C1回路电抗曲线
L1C1回路调谐在三次（3MHz）和五次（5MHz）泛音之间， 故回路对五次泛音频率呈容性，使电路构成电容三点式振荡器。 而对基频和三次泛音，回路呈感性，使电路不满足振荡的相位 条件，不能产生振荡。 对七次及以上泛音，电路虽也构成电容三点式，但L1C1回 路的等效电容过大，不能满足振幅起振条件，也不能产生振荡
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4.4.2 晶体振荡器
并联型晶体振荡器
fs < f < fp，晶体呈感性。晶体作 为高Q元件与其它元件并联构成 振动所需的并联谐振回路。
串联型晶体振荡器
f = fs，晶体工作在串联谐振状态， 在振荡器中用作高选择性短路元 件。
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一、 并联型晶体振荡器
交流通路 皮尔斯（Pirece）晶体振荡器
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4.4 石英晶体振荡器
以石英谐振器作选频网络的反馈振荡器称为石英晶体振荡器
8 5 其频率稳定度可达 106 ~ 10 ，而LC回路的一般不超过 10
因为石英谐振器具有极高的Q值和很高的标准性
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4.4 石英晶体振荡器
主要要求：
了解石英谐振器的结构和特性 掌握典型石英晶体振荡器的组成和工作原理
感性 fPຫໍສະໝຸດ Baidu容性
f
石英谐振器只在 fs 和 fp 之间的很窄频率范围内 呈感性，且感抗曲线很陡，故当工作于该区域时，具 有很强的稳频作用。一般不用电容区。
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3. 石英谐振器的使用注意事项
1) 要接一定的负载电容CL (微调)，以达标称频率。
高频晶体通常标CL为30pF或
2) 要有合适的激励电平。过大会影响频率稳定度、 振坏
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4.4.1 石英谐振器及其特性
1. 石英谐振器的结构 SiO2 是一种各向异性的结晶体 从一块晶体上按一定 的方位角切割成的薄片 称为晶片
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2. 石英谐振器的基本特性与等效电路 压电效应 极板间加电场 极板间加机械力 交变电压 晶体机械变形 晶体产生电场 机械振动 交变电压