您好,欢迎来电子发烧友网! ,新用户?[免费注册]

您的位置:电子发烧友网 > 电子元器件 > 晶振 >

晶体振荡器与压控振荡器

2018年01月25日 13:53 网络整理 作者: 用户评论(0

晶体振荡器

晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片),石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

1.通用晶体振荡器,用于各种电路中,产生振荡频率。

2.时钟脉冲用石英晶体谐振器,与其它元件配合产生标准脉冲信号,广泛用于数字电路中。

3.微处理器用石英晶体谐振器。

4.CTVVTR用石英晶体谐振器。

5.钟表用石英晶体振荡器。

总频差包括频率温度稳定度、频率温度准确度、频率老化率、频率电源电压稳定度和频率负载稳定度共同造成的最大频差。一般只在对短期频率稳定度关心,而对其他频率稳定度指标不严格要求的场合采用。例如:精密制导雷达。

压控振荡器

指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO),频率是输入信号电压的函数的振荡器VCO,振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制,就可构成一个压控振荡器。

其特性用输出角频率ω0与输入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表示。图中,uc为零时的角频率ω0,0称为自由振荡角频率;曲线在ω0,0处的斜率K0称为控制灵敏度。在通信或测量仪器中,输入控制电压是欲传输或欲测量的信号(调制信号)。人们通常把压控振荡器称为调频器,用以产生调频信号。在自动频率控制环路和锁相环环路中,输入控制电压是误差信号电压,压控振荡器是环路中的一个受控部件。

压控振荡器的类型有LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。对压控振荡器的技术要求主要有:频率稳定度好、控制灵敏度高、调频范围宽、频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高,但调频范围窄;RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽,LC压控振荡器居二者之间。

晶体振荡器与压控振荡器

一、实验目的:

1.掌握高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力,并在此基础上设计并联变换的晶

体正弦波振荡器。

2.比较LC振荡器和晶体振荡器的频率稳定度。

二、实验内容:

1.熟悉振荡器模块各元件及其作用。

2.分析与比较LC振荡器与晶体振荡器的频率稳定度。

3.改变变容二极管的偏置电压,观察振荡器输出频率的变化。

三、基本原理:

1.下图是石英晶体谐振器的等效电路:

图中C0是晶体作为电介质的静电容,其数值一般为几个皮法到几十皮法。Lq、Cq、rq是对应于机械共振经压电转换而呈现的电参数。rq是机械摩擦和空气阻尼引起的损耗。由图3-1可以看出,晶体振荡器是一串并联的振荡回路,其串联谐振频率fq和并联谐振频率f0分别为

晶体振荡器与压控振荡器

当W<Wq或W》 Wo时,晶体谐振器显容性;当W在Wq和Wo之间,晶体谐振器等效为一电感,而且为一数值巨大的非线性电感。由于Lq很大,即使在Wq处其电抗变化率也很大。其电抗特性曲线如图所示。实际应用中晶体工作于Wq~Wo之间的频率,因而呈现感性。

晶体振荡器与压控振荡器

设计内容及要求

2 并联型晶体振荡器

晶体振荡器与压控振荡器

C3用来微调电路的振荡频率,使其工作在石英谐振器的标称频率上,C1、C2、C3串联组成石英晶体谐振器的负载电容CL上,其值为 CL=C1C2C3/(C1C2+C2C3+C1C3)

晶体振荡器与压控振荡器

3.电路的选择:

晶体振荡电路中,与一般LC振荡器的振荡原理相同,只是把晶体置于反馈网络的振荡电路之中,作为一感性元件,与其他回路元件一起按照三端电路的基本准则组成三端振荡器。根据实际常用的两种类型,电感三点式和电容三点式。由于石英晶体存在感性和容性之分,且在感性容性之间有一条极陡峭的感抗曲线,而振荡器又被限定在此频率范围内工作。该电抗曲线对频率有极大的变化速度,亦即石英晶体在这频率范围内具有极陡峭的相频特性曲线。所以它具有很高的稳频能力,或者说具有很高的电感补偿能力。因此选用c-b型皮尔斯电路进行制作。

晶体振荡器与压控振荡器

4.选择晶体管和石英晶体

根据设计要求,选择高频管2N3904型晶体管作为振荡管。查手册其参数如下: ƒT =300MHz;ß≥40,取ß =60;NPN型通用;额压:20V;Icm=20mA;Po= 0.1W;ƒß≈ƒT / ß=5 MHz。 石英谐振器可选用HC-49S系列,其性能参数为: 标称频率ƒ。=6 MHz;工作温度:-40℃~+70℃;25℃时频率偏差:士3&TImes;10-6士30&TImes;10-6;串联谐振电阻:60;负载电容:CL=10PF,激励功率:0.01~0.1mW。

5.元器件参数的计算

a)、 确定三极管静态工作点

正确的静态工作点是振荡器能够正常工作的关键因素,静态工作点主要影响晶体管的工作状态,若静态工作点的设置不当则晶体管无法进行正常的放大,振荡器在没有对反馈信号进行放大时是无法工作的。振荡器主电路的静态工作点主要由Rb1、Rb2、Re、R决定,将电感短路,电容断路,得到直流通路如图所示。

晶体振荡器与压控振荡器

晶体振荡器与压控振荡器

对于振荡器,当电路接为并联型振荡器时,晶体起到等效电感的作用,输出频率应为

6MHZ,则由晶振参数知负载电容CL=10pF,即C2,C3,C1串联后的总电容为10 pF 根据负载电容的定义,CL=1/[(1/C1,2)+1/C3]

由反馈系数F=C1/C2和C1,2=C1C2/C1-C2两式联立解,并取F=1/2 则C1=51pF,C2=100pF,C3=30pF

为了提高振荡器的工作性能和稳定度,在电路中还应有高频扼流圈。四.仿真:

仿真电路

晶体振荡器与压控振荡器

调R1 可以调静态工作点;

C3用来微调电路的振荡频率,使其工作在石英谐振器的标称频率上。

晶体振荡器与压控振荡器

,输出波形为正弦波,幅值为Vo=1.554V,输出频率f=10.08MHZ,波形有较小的失真,这是由于元件参数的精度较低导致的,该振荡器的设计符合设计要求.

非常好我支持^.^

(0) 0%

不好我反对

(0) 0%

( 发表人:龚婷 )

      发表评论

      用户评论
      评价:好评中评差评

      发表评论,获取积分! 请遵守相关规定!