正弦波振蕩電路及其應(yīng)用

1、自激振蕩自激振蕩:振蕩電路是一種將直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔艿哪芰哭D(zhuǎn)換電路，實(shí)際上它是一種特殊的放大電路。正弦波振蕩電路就是一個(gè)沒有輸入信號(hào)的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。方框圖中標(biāo)有A的是放大電路，標(biāo)有F的是反饋電路。將輸出信號(hào)通過反饋電路反饋到輸入端，Xf=FXo。調(diào)整放大電路和反饋電路的參數(shù)使Xf=Xd。即反饋信號(hào)和輸入信號(hào)兩者大小相等，相位相同，此時(shí)就可以用反饋信號(hào)來(lái)替代外加輸入信號(hào)。這就是去除信號(hào)源而接上反饋電壓。如果仍能保持輸出信號(hào)不變，這時(shí)整個(gè)電路就成為一個(gè)自激振蕩電路。 9-1反饋方框圖1.自激振蕩平衡條件如上述所知，自激振蕩不需外加輸入信號(hào)，本身就能產(chǎn)生交流信號(hào)的電路。如果需要維持

2、振蕩時(shí)，必須是反饋電壓信號(hào)與輸入電壓信號(hào)相同。反饋電壓uF代替輸入電壓ui必須滿足:uF與ui相位相同（正反饋）；uF與ui幅度相等。 這就是自激振蕩的平衡條件。式中，A為放大電路的開環(huán)電壓放大倍數(shù)，F(xiàn)為閉環(huán)時(shí)反饋電路的反饋系數(shù)。設(shè)OOUFUAOiUAU得出結(jié)論：AF =1幅度平衡條件：相位平衡條件：即: UF與Ui同相因此，對(duì)于任何類型的振蕩器，只有這兩個(gè)條件同時(shí)滿足，振蕩才能維持。AAAFOUFUFFFA1FAFAFAF2(0,1,2,3.)nnFiUU 2.振蕩的建立與穩(wěn)定起振條件：1AF 即：UFUi穩(wěn)幅：當(dāng)信號(hào)幅度增大到一定幅度時(shí)，進(jìn)入三極管的非線性區(qū)，電壓放大倍數(shù)A降低，振蕩幅度自

3、動(dòng)穩(wěn)定在某一值上。從AF1到AF=1的過程，就是振蕩電路自激振蕩的建立與穩(wěn)定的過程。 3.正弦波振蕩電路的基本組成部分 綜上所述，正弦波振蕩電路一般都包含以下幾個(gè)基本組成部分： 放大電路： 必須有供給能量的電源，而且結(jié)構(gòu)合理，設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，以保證放大電路具有放大作用。 反饋網(wǎng)絡(luò)：主要是形成正反饋，滿足相位平衡條件。 選頻電路：它的主要作用是只保證產(chǎn)生單一頻率滿足自激振蕩條件，以產(chǎn)生單一頻率的的正弦波。 選頻網(wǎng)絡(luò)所確定的頻率一般就是正弦波振蕩電路的振蕩頻率f。 1.LC并聯(lián)諧振回路特性并聯(lián)諧振回路特性 LC并聯(lián)回路如圖9-2所示，其中R表示回路中和回路所帶負(fù)載的等效總損耗電阻。9-2

4、LC并聯(lián)諧振回路9.2.1變壓器反饋式振蕩電路變壓器反饋式振蕩電路LjRCjLjRCjIU1)(1由圖9-2可得LC并聯(lián)諧振回路的等效阻抗Z為當(dāng)回路發(fā)生諧振時(shí), 、 同相，Z為一實(shí)數(shù)，則上式虛部為零，即：L =0 諧振時(shí)的角頻率=0= f=f0= 諧振時(shí)，回路的等效阻抗為純電阻性質(zhì)，其值最大，即)1(CLjRCLUIC1LC1LC21RCLZZff00Q稱為諧振回路的品質(zhì)因素，是用來(lái)衡量回路損耗大小的指標(biāo)。在L、C為定值的情況下，回路損耗R愈小，則Q值愈大。一般Q值約為幾十到幾百。Z0為 通常令Q為CRRLCLR0011LQCQRCL00由上式可知，Q值愈大，諧振時(shí)回路的阻抗Z0也愈大。2.關(guān)

5、于電流諧振的說(shuō)明諧振時(shí)，若電壓 一定的情況下，電流| |將達(dá)到最小值，即IU|00ZUII結(jié)論：諧振時(shí)，電容、電感中iC和iL大小相等、相位相反，且其模值是電流|i|的Q倍，即諧振時(shí)，只需模值較小的激勵(lì)電流i便可在并聯(lián)諧振回路內(nèi)產(chǎn)生很大的諧振電流。所以并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。 3.推導(dǎo)阻抗的頻率特性推導(dǎo)阻抗的頻率特性 Z為)1 (1)11 (1)1(22002RLjZLcRLjRCLcLjRCL)1 (12200 jQZ如果上式中所討論的并聯(lián)等效阻抗只局限于0附近，即當(dāng)0，可認(rèn)為Z為QRLRL04.討論： 諧振時(shí)，Z達(dá)最大值Z0=L/RC。當(dāng)角頻率偏離0時(shí)，|Z|將減小，且|0|愈大，|Z|愈

6、小。從而阻抗的模為其阻抗角為 0220211ZZQ2021Zarctg Q 選頻特性與回路的Q值有密切聯(lián)系，Q值愈大，曲線愈尖銳，且相角變化愈快，在0附近|Z|值和值變化更急劇，選頻特性愈好。歸納：LC并諧回路的應(yīng)用：與放大器結(jié)合選頻放大；與反饋網(wǎng)絡(luò)結(jié)合；5.原理電路：諧振頻率f0下，LC并聯(lián)諧振回路為純電阻，增益最大，電路輸出電壓與輸入電壓反相；諧振頻率之外，增益迅速減小，放大器的相移或超前，或滯后，迅速偏離-180。如果反饋網(wǎng)絡(luò)也能移相180，則電路將在諧振頻率處滿足相位平衡條件，振蕩頻率fo；為避免三極管因信號(hào)振幅過大，進(jìn)入飽和區(qū)，引起Q值下降電路停振，靜態(tài)工作點(diǎn)通常設(shè)置的較低，靠近截止

7、區(qū)。相位條件分析：瞬時(shí)極性法畫交流通路時(shí)，諧振回路中的電容不能短接。關(guān)于幅值條件：因?yàn)橐訪C并聯(lián)諧振回路為負(fù)載的電路放大倍數(shù)很大，比較容易滿足幅值條件。如果不能起振，只需調(diào)整N2與N1的耦合程度或變比即可。關(guān)于振幅穩(wěn)定利用BJT的非線性來(lái)實(shí)現(xiàn),隨著振幅逐漸增大，三極管的工作點(diǎn)將有一段時(shí)間進(jìn)入截止區(qū)。集電極調(diào)諧式振蕩電路、發(fā)射極調(diào)諧式振蕩電路、基極調(diào)諧式振蕩電路。振蕩頻率：僅在諧振頻率上，電路才滿足振蕩條件，所以 012fLC電路結(jié)構(gòu)：用具有抽頭的電感與電容組成LC并聯(lián)諧振回路。反饋網(wǎng)絡(luò)由電感L2組成，即反饋電壓取自電感L2，故而得此名。由于電感L1和L2引出的三個(gè)端點(diǎn)與放大管VT的三個(gè)電極分別

8、相連，故該電路也常稱為電感三點(diǎn)式LC正弦波振蕩電路。電路分析：放大電路為共射組態(tài)， ；在諧振頻率f0處|XC| |XL2|，L2C串聯(lián)支路的電抗X呈容性，在 作用下，L2C串聯(lián)支路電流 超前 ，在 L2上產(chǎn)生的壓降即反饋電壓 超前 ，所以 超前 （ 與 反相），即 ；改變L1與L2的匝比（一般取L2/L1= 1 /81/4），可使振蕩器滿足幅度條件。振蕩頻率f0： 其中L為回路的總電感。M為L(zhǎng)1與L2之間的互感系數(shù)。電感反饋式的特點(diǎn)：L1、L2之間耦合較緊，易起振；調(diào)節(jié)頻率方便，調(diào)節(jié)頻率范圍較寬，可用來(lái)產(chǎn)生幾十兆赫茲以下的正弦信號(hào)；0180AoUI090OUIfU090IfU0180OUfUo

9、U0180FCMLLLC)2(212121電容反饋式LC振蕩電路LC并聯(lián)諧振回路由電容C1、C2，電感L組成，電容支路C1、C2有三個(gè)端點(diǎn)分別與放大管VT的三個(gè)電極相連，故該電路也稱為電容三點(diǎn)式振蕩電路。電路分析：放大電路采用共射組態(tài)， 在諧振頻率f0處|XL|X C2 |，LC2串聯(lián)支路的電抗X呈感性，在 作用下，LC2串聯(lián)支路電流 滯后 在C2上產(chǎn)生的壓降即反饋電壓 滯后 ，所以 滯后 ，即 0180AOUI090OUIfU090IfU0180OU0180F振蕩頻率f0式中C為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路總的電容量。 電容反饋式特點(diǎn)：反饋電壓取自電容C2，因電容對(duì)高次諧波的阻抗小則反饋電壓中諧波分量小

10、，使得輸出波形較好；電容C1、C2的容量可以選得較小，可使電路的振蕩頻率較高，一般可達(dá)100MHz以上；但調(diào)節(jié)振蕩頻率較困難。三點(diǎn)式振蕩電路的連接特點(diǎn)：（射同基反）與BJT發(fā)射極相連的兩個(gè)元件電抗同性質(zhì)（如電容），基極和集電極之間所連元件電抗性質(zhì)與前兩者相反（如電感）。滿足此條件，即可產(chǎn)生正弦波振蕩。21212121CCCCLLC9.3.1RC串并聯(lián)選頻電路的選頻特性串并聯(lián)選頻電路的選頻特性R1R2C1C2uoui(a) RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(b) 幅頻特性和相頻特性幅頻特性和相頻特性909010f00.1f0f00ffuo10f00.1f0f01/31RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性R1與C1的

11、串聯(lián)阻抗Z1、R2與C2的并聯(lián)阻抗Z2為Z1=R1+ Z2=R2/（1/jC2）=定性討論： （假設(shè)輸入一個(gè)幅值恒定的正弦波電壓 ）當(dāng)頻率較低時(shí)，則Z11/jC1，Z2R2,低頻等效電路是一高通電路。愈低，的幅值愈小且 超前于 的相位角 也就越大，當(dāng)趨近于零時(shí)，| |趨近于零， 接近于90。11Cj2221CRjRfUfUUFF定量分析：RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電壓傳輸系數(shù)（即反饋系數(shù)）為U22211222212111CRjRCjRCRjRZZZUUFfu)1()1 (112211221CRCRjCCRR通常取R1=R2=R，C1=C2=C，此時(shí)如令o= ，則上式可簡(jiǎn)化為由上式可分別得 的幅頻特性為的

12、相頻特性為 結(jié)論：當(dāng)=o= 時(shí)， 的幅值最大，為| |max= ，且 的相位角為零，即 =0。這說(shuō)明當(dāng)f=f0= 時(shí)， 的幅值達(dá)到最大，等于 幅值的1/3，且 與 同相位。RC1)(3100jFuuF2002)(31|FF)3(00arctgFuRC1uFuFuFFRC21fUUUfU2RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩的條件：產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件 , ，則 。滿足相位平衡條件。產(chǎn)生振蕩的幅值條件起振條件： | |3同相比例放大電路電壓放大倍數(shù)為 =1+ 1+ 3， RF2 R1上式是RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路的起振條件。00A00F00FAAFuAuA1RRF1RRF振蕩的穩(wěn)幅目的：使起

13、振后輸出電壓幅度達(dá)到穩(wěn)定；避免外界因素影響；實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的等幅振蕩。方法：用熱敏電阻實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)；利用二極管的正向特性改變負(fù)反饋系數(shù)；利用FET的線性電阻區(qū)實(shí)現(xiàn)壓控負(fù)反饋。RC正弦波振蕩電路根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的不同，分別有RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路、RC移相式振蕩電路、RC雙T網(wǎng)絡(luò)振蕩電路等等。圖（a）是一種常見的 RC 橋式振蕩電路。圖中左側(cè)的 R1C1 和 R2C2 串并聯(lián)電路就是它的選頻網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)又是正反饋電路的一部分。這個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)對(duì)某個(gè)特定頻率為 f0的信號(hào)電壓沒有相移（相移為0），其它頻率的電壓都有大小不等的相移。由于放大器有 2 級(jí)，從 V2 輸出端取出的反饋電壓 U f 是和放

14、大器輸入電壓同相的（ 2 級(jí)相移 360=0）。因此反饋電壓經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)送回到 VT1 的輸入端時(shí)，只有某個(gè)特定頻率為 f 0 的電壓才能滿足相位平衡條件而起振。可見 RC 串并聯(lián)電路同時(shí)起到了選頻和正反饋的作用。實(shí)際上為了提高振蕩器的工作質(zhì)量，電路中還加有由 R t 和 R E1 組成的串聯(lián)電壓負(fù)反饋電路。其中 R t 是一個(gè)有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，它對(duì)電路能起到穩(wěn)定振蕩幅度和減小非線性失真的作用。從圖 5 （ b ）的等效電路看到，這個(gè)振蕩電路是一個(gè)橋形電路。 R1C1 、 R2C2 、 R t 和 R E1 分別是電橋的 4 個(gè)臂，放大器的輸入和輸出分別接在電橋的兩個(gè)對(duì)角線上，所以被稱為

15、RC 橋式振蕩電路。RC 橋式振蕩電路的性能比 RC 相移振蕩電路好。它的穩(wěn)定性高、非線性失真小，頻率調(diào)節(jié)方便。它的振蕩頻率是：當(dāng) R1=R2=R 、 C1=C2=C 時(shí) f 0 = 1 2RC 。它的頻率范圍從 1 赫 1 兆赫。1.RC網(wǎng)絡(luò)的選頻特性網(wǎng)絡(luò)的選頻特性將電阻R1與電容C1串聯(lián)、電阻R2與電容C2并聯(lián)所組成的網(wǎng)絡(luò)稱為RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。通常選取R1=R2=R，C1=C2=C。諧振頻率f0取決于選頻網(wǎng)絡(luò)R、C元件的數(shù)值，計(jì)算公式為：f0=當(dāng)輸入信號(hào)的頻率f=f0時(shí)，輸出電壓uo幅度最大為 。其輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相移F=0。在ff0，輸出電壓幅度很快衰減，其存在一定的

16、相移。所以RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性。C21R3iu2. RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路電路組成由由R1 C1和和R2 C2構(gòu)成具有選頻作用的正反饋支路。構(gòu)成具有選頻作用的正反饋支路。由同相輸入運(yùn)放構(gòu)成的放大器，二者構(gòu)成了正反饋放大由同相輸入運(yùn)放構(gòu)成的放大器，二者構(gòu)成了正反饋放大器。器。振蕩原理相位條件：同相放大器的輸入與輸出信號(hào)相位差為0，RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的移相也為0，滿足正弦波振蕩的相位平衡條件。幅度條件：f=f0時(shí)，RC選頻網(wǎng)絡(luò)反饋系數(shù)F=1/3。同相放大器的放大倍數(shù) A=1 ，只要R3和R4的取值滿足R42R3時(shí)，A3，振蕩電路就滿足振蕩的幅度平衡條件AF1。振蕩頻率通常情

17、況下選取R1=R2=R，C1=C2=C，則振蕩頻率為：f0=34RRC21R3RC振蕩電路的穩(wěn)幅如圖所示是利用二極管的非線性特性自動(dòng)完成穩(wěn)幅的。當(dāng)振蕩電路輸出幅值增大時(shí)，流過二極管的電流增大使二極管的動(dòng)態(tài)電阻減小、同相放大器的負(fù)反饋得到加強(qiáng)，放大器的增益下降，從而使輸出電壓穩(wěn)定。電阻電阻R4選用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，通過負(fù)反饋電選用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，通過負(fù)反饋電阻阻R4的電流增大，即溫度升高，的電流增大，即溫度升高，R4阻值減小，負(fù)反饋增強(qiáng)，輸出幅度下阻值減小，負(fù)反饋增強(qiáng)，輸出幅度下降，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。降，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。 電阻電阻R3選用正溫度系數(shù)的熱敏電阻，

18、同樣可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。選用正溫度系數(shù)的熱敏電阻，同樣可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。200kHz以下的正弦振蕩電路，一般采用振蕩頻率較低的RC振蕩電路。常用的RC振蕩電路有相移式和橋式兩種。圖圖a 圖圖b 圖a是典型的超前型RC相移振蕩電路，它是由一個(gè)反相放大器和一個(gè)移相反饋網(wǎng)絡(luò)組成的。如果放大器在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)A為180，反饋網(wǎng)絡(luò)還必須使通過它的某一特定頻率的正弦電壓再移相180，才能滿足自激振蕩的相位平衡條件。由它的相量圖可知 超 一個(gè)相角， ，當(dāng)f 0時(shí)，90；f 時(shí)，0。這說(shuō)明：一節(jié)RC電路最大相移不超過90，不能滿足相位平衡條件。若兩節(jié)RC電路最大相移雖可接近180，但此時(shí)頻率必須很低，從而容抗很大，

19、致使輸出電壓接近于零，又不能滿足自激振蕩的幅度平衡條件。所以，實(shí)際上至少要用三節(jié)RC電路來(lái)實(shí)現(xiàn)移相180，才能滿足振蕩條件。0UiURCtg11 圖a所示振蕩電路，反饋網(wǎng)絡(luò)由三節(jié)RC移相電路組成。可用瞬時(shí)極性法判斷它是否滿足振蕩的相位平衡條件：在基極與C3的連接處斷開，若輸入一頻率由低到高的信號(hào)，經(jīng)放大器移相A=180后，再經(jīng)過移相網(wǎng)絡(luò)移相F，而F可從270連續(xù)變到0，其間必有一頻率f0使F180，于是在此頻率上滿足相位平衡條件，若同時(shí)滿足幅度平衡條件，則電路可產(chǎn)生自激振蕩。 將圖a移相網(wǎng)絡(luò)中的R、C位置互換，便得到滯后移相振蕩器，分析方法同上。為了得到振蕩頻率和起振條件，可畫圖a的微變等效電

20、路如圖b所示，并設(shè)R1 = R2 = RC = R，C1C2 = C3，列出回路方程，可解出振蕩頻率為 RrRCRriRCfbe462146210bebebbirrRRr/21式中RCfRrbe6210時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為：當(dāng) 圖 c為由運(yùn)算放大器組成的RC相移振蕩電路，三節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)在特定頻率f0下產(chǎn)生180相移，只要反相放大器增益適當(dāng)，即可滿足振蕩條件而產(chǎn)生振蕩，放大器的放大倍數(shù)應(yīng)當(dāng)可調(diào)，使之既能起振，失真又較小。超前型的運(yùn)算放大器組成的RC相移振蕩電路的振蕩頻率同于GS0819。 RC移相式振蕩器，具有電路簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)，但選頻作用較差，振幅不夠穩(wěn)定，頻率調(diào)節(jié)不便，因此一般用于頻率固定、

21、穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。圖圖c c頻率穩(wěn)定度是振蕩電路的一項(xiàng)重要的質(zhì)量指標(biāo)。頻率穩(wěn)定度常用頻率的相對(duì)變化量f/f0表示，f表示實(shí)際因某些因素引起的實(shí)際振蕩頻率與f0的偏差，f0為額定振蕩頻率，f/f0愈小表示振蕩電路的頻率穩(wěn)定性愈好。造成振蕩頻率不穩(wěn)定的因素:主要有選頻網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)隨溫度和時(shí)間而變化，晶體管參數(shù)變化和負(fù)載變動(dòng)等。 在在LC振蕩電路中，振蕩電路中，Q值愈大，頻率的穩(wěn)定度愈高。但值愈大，頻率的穩(wěn)定度愈高。但一般一般LC并聯(lián)諧振回路的并聯(lián)諧振回路的Q值只可達(dá)數(shù)百，使其頻率穩(wěn)定值只可達(dá)數(shù)百，使其頻率穩(wěn)定度度f(wàn)/f0很難突破很難突破10-5的數(shù)量級(jí)。的數(shù)量級(jí)。 因此我們可以使用石英晶體諧振

22、器代替因此我們可以使用石英晶體諧振器代替LC回路的諧回路的諧振電感，由于石英晶體具有性能穩(wěn)定，等效振電感，由于石英晶體具有性能穩(wěn)定，等效Q值極高等優(yōu)值極高等優(yōu)點(diǎn)，使得振蕩頻率具有很高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，一般石英點(diǎn)，使得振蕩頻率具有很高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，一般石英晶體振蕩電路的頻率穩(wěn)定度可達(dá)晶體振蕩電路的頻率穩(wěn)定度可達(dá)10-9甚至甚至10-11數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。石英晶體簡(jiǎn)介：一種各向異性的晶體，其化學(xué)成份是二氧化硅（SiO2），具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)。將石英晶體按一定方位角切割成薄片，稱為晶片，在晶片的兩個(gè)對(duì)應(yīng)表面用噴涂工藝涂上銀層形成一對(duì)極板，且在每個(gè)極板上焊接一根引線，裝在支架上密封后就成為石英晶

23、體諧振器，簡(jiǎn)稱石英晶體。 壓電效應(yīng)與諧振：如果加一個(gè)電場(chǎng)，晶片會(huì)產(chǎn)生機(jī)壓電效應(yīng)與諧振：如果加一個(gè)電場(chǎng)，晶片會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形；相反，如果對(duì)晶體施加機(jī)械力使其變形，又會(huì)在械變形；相反，如果對(duì)晶體施加機(jī)械力使其變形，又會(huì)在極板上產(chǎn)生相應(yīng)的電荷，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如極板上產(chǎn)生相應(yīng)的電荷，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如果在石英晶體的兩個(gè)極板上加上交變電壓，晶片便會(huì)產(chǎn)生果在石英晶體的兩個(gè)極板上加上交變電壓，晶片便會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，同時(shí)伴隨著這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電機(jī)械變形振動(dòng)，同時(shí)伴隨著這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。這種機(jī)械變形振動(dòng)的振幅一般非常微小，伴隨產(chǎn)生的場(chǎng)。這種機(jī)械變形振動(dòng)的振幅一般非常微

24、小，伴隨產(chǎn)生的交變電場(chǎng)也較弱。但當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有交變電場(chǎng)也較弱。但當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率（取決于晶片形狀和幾何尺寸）相等時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的頻率（取決于晶片形狀和幾何尺寸）相等時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的幅度會(huì)急劇增加，伴隨產(chǎn)生的交變電場(chǎng)強(qiáng)度也增大。此時(shí)幅度會(huì)急劇增加，伴隨產(chǎn)生的交變電場(chǎng)強(qiáng)度也增大。此時(shí)晶片發(fā)生機(jī)械諧振，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振。這種壓電諧晶片發(fā)生機(jī)械諧振，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振。這種壓電諧振現(xiàn)象與一般振現(xiàn)象與一般LCLC回路的諧振現(xiàn)象非常相似，故可以用電參回路的諧振現(xiàn)象非常相似，故可以用電參數(shù)來(lái)模擬等效。數(shù)來(lái)模擬等效。用靜電電容用靜電電容C0等效晶片兩金屬極板間的靜電電容

25、，等效晶片兩金屬極板間的靜電電容，C0的的值與晶片的幾何尺寸和電極面積有關(guān)，一般約為幾值與晶片的幾何尺寸和電極面積有關(guān)，一般約為幾pF到幾到幾十十pF。用電感用電感L模擬晶片機(jī)械振動(dòng)的慣性，模擬晶片機(jī)械振動(dòng)的慣性，L的值為的值為 H用電容用電容C模擬晶片的彈性，模擬晶片的彈性，C的值為的值為 電阻電阻R用來(lái)模擬晶片振動(dòng)時(shí)的摩擦損耗，約為幾十用來(lái)模擬晶片振動(dòng)時(shí)的摩擦損耗，約為幾十。電感電感L、電容、電容C的值與晶體的切割方式及晶片和電極的尺的值與晶體的切割方式及晶片和電極的尺寸、形狀等有關(guān)。晶片的等效電感寸、形狀等有關(guān)。晶片的等效電感L很大，等效電容很大，等效電容C很小，很小，等效電阻等效電阻R

26、也小，所以回路的品質(zhì)因數(shù)也小，所以回路的品質(zhì)因數(shù)Q很大，可高達(dá)很大，可高達(dá) 晶片的固有頻率僅與晶片的自身的形狀、幾何尺寸有關(guān)，晶片的固有頻率僅與晶片的自身的形狀、幾何尺寸有關(guān)，所以很穩(wěn)定且可很精確?；谏鲜鲈?，由石英晶體諧振所以很穩(wěn)定且可很精確?；谏鲜鲈?，由石英晶體諧振器組成的振蕩電路具有很高的頻率穩(wěn)定度。器組成的振蕩電路具有很高的頻率穩(wěn)定度。2310102110 10PF641010因等效電阻R很小，可以忽略?；芈返牡刃щ娍筙為由式可畫出電抗由式可畫出電抗X的頻率特性如圖所示。的頻率特性如圖所示。當(dāng)當(dāng)X=0時(shí)，即時(shí)，即L、C支路的串聯(lián)諧振角頻率支路的串聯(lián)諧振角頻率S 為為S S= =X

27、時(shí)，上式分母為零，并聯(lián)諧振角頻率為時(shí)，上式分母為零，并聯(lián)諧振角頻率為)(1)1(1)1(1020200CLCCCLCCLCCLCLC1LCfss2120000111)(1CCCCLCCCCCLSF由于由于CC0，所以，所以S和和非常接近。由右圖可知，當(dāng)非常接近。由右圖可知，當(dāng)時(shí)，電抗時(shí)，電抗X為容性，只有為容性，只有S時(shí)，時(shí)，X呈感呈感性。性。由式可得石英晶體并聯(lián)諧振頻率f為000121CCfCCCCLfsp兩種基本電路類型：并聯(lián)型晶體振蕩電路和串聯(lián)型晶體振蕩電路。1并聯(lián)型石英晶體振蕩電路 用石英晶體取代電容反饋式振蕩電路中的電感用石英晶體取代電容反饋式振蕩電路中的電感L，就構(gòu)成，就構(gòu)成了并聯(lián)型石英晶體振蕩電路，電路原理圖如圖了并聯(lián)型石英晶體振蕩電路，電路原理圖如圖8-4-3（a）所）所示。振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)由石英晶體和電容示。振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)由石英晶體和電容C1、C2組成。組成。電路的交流通路如圖所示。電路的交流通路如圖所示。 若將石英晶體視為電感，則該電路類似于電容反饋式振若將石英晶體視為電感，則該電路類似于電容反饋式振蕩電路，石英晶體與電容蕩電路，石英晶體與電容C1、C2組成并聯(lián)諧振回路，因此組成并聯(lián)諧振回路，因此該電路為并聯(lián)型石英晶體振蕩電路，電路的振蕩頻率即是該電路為并聯(lián)型石英晶體振蕩電路，電