课程设计----高频晶体正弦波振荡器

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1、 目 录 摘 要 1 1 绪论 2 2 设计内容及要求 2 3 石英晶体特性简介 3 3.1 压电效应 . 3 3.2 等效电路及电抗特性 . 3 3.3 晶振的优缺点 . 4 4 晶体振荡器 4 4.1 起振和稳幅 . 4 4.2 并联型晶体振荡器 . 5 4.3 串联型晶体振荡器 . 6 4.3 输出缓冲级 . 7 4.4 晶体正弦波振荡器原理图及参数计算 . 8 5 电路仿真 . 10 5.1 静态工作点的测试 10 5.2 串联型振荡器输出测试 10 5.3 并联型振荡器输出测试 11 5.4 实物制作与调试 11 6 元器件清单 . 12 7 总结与心得体会 . 15 8 参考文献

2、. 12 1 摘 要 石英晶体正弦波振荡器简称晶振，是以高稳定度、高 Q 值的石英谐振器替代 LC 振荡 器中震荡回路的电感、电容元件而构成的自激正弦波振荡器，它利用石英晶体的压电效应 实现机械能与电能的相互转化。由于晶体振荡器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳 定度高等优点，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中 用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。 本设计对利用石英晶体构成正弦波的振荡器的方法做了较深入的研究， 对振荡器 的原理及石英晶体振荡器原理做了详细的介绍并通过 Multisim 软件设计、仿真出串 并联可交换的石英晶体振荡

3、器， 最后按照原理图进行实物的连接、 调试和参数的计算。 2 1 绪论 石英晶体振荡器是利用石英晶体即二氧化硅的结晶体的压电效应制成的一种谐振器 件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可 以是正方形、矩形或圆形等） ，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各 焊一根引线接到管脚 上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或 晶体、晶振。石英晶体振荡器具有很好的标准性和极高的品质因素，因此利用石英晶体振 荡器作滤波原件构成的振荡器，具有很高的频率稳定度，采用高精度的稳频措施后，石英 晶体振荡器可以达到很好的频率稳定度。 本次设计通过对

4、并联型晶体振荡器和串联型晶体振荡器各方面的比较，结合两种电路 得到我们需要的电路。 2 设计内容及要求 2.1 设计目的 （1）掌握高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力，并在此基础上设计一个通 过跳线可实现串并联变换的晶体正弦波振荡器。 （2）提高电子电路的理论知识及较强的实践能力，能够正确使用实验仪器进行电路 的调试与检测。 2.2 设计任务及要求 根据已知条件，完成通过基于石英晶体的正弦波振荡器的设计、连接与仿真。该振荡 器须符合以下要求： （1）采用晶体三极管构成一个多功能正弦波振荡器； （2）额定电源电压 5.0V ，电流 13mA; 输出频率 6 MHz； （3）通过双变跳线可构成克拉勃和西勒的串、并联晶体振荡器； （4）有缓冲级，在 100 欧姆负载下，振荡器输出电压 1 V (D-P)。 3 3 石英晶体特性简介 3.1 压电效应 晶体的基本特性是它具有压电效应。依靠这种效应，可以将机械能转变为电能；反之， 也可以将电能转变为机械能。所谓压电效应就是在石英晶体打两个电极上加直流电场，晶 体就会产生机械形变。反之，若在晶体的两侧施加一机械压力，则会在晶体相应