1、模塊模塊模電模電 工程五工程五 信號(hào)產(chǎn)生電路信號(hào)產(chǎn)生電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路1.了解石英晶體振蕩器主要特點(diǎn)。了解石英晶體振蕩器主要特點(diǎn)。2.了解石英晶體振蕩電路根本任務(wù)原理。了解石英晶體振蕩電路根本任務(wù)原理。3.掌握插裝與調(diào)試石英晶體振蕩電路的操作技藝。掌握插裝與調(diào)試石英晶體振蕩電路的操作技藝。 【學(xué)習(xí)目的】【學(xué)習(xí)目的】模塊模塊模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 隨著電子技術(shù)的飛速開(kāi)展，對(duì)振蕩電路頻率穩(wěn)定度的要求越來(lái)越高，當(dāng)要隨著電子

2、技術(shù)的飛速開(kāi)展，對(duì)振蕩電路頻率穩(wěn)定度的要求越來(lái)越高，當(dāng)要求頻率穩(wěn)定度高于求頻率穩(wěn)定度高于10-5量級(jí)時(shí)，就需求運(yùn)用石英晶體振蕩器作選頻網(wǎng)絡(luò)。量級(jí)時(shí)，就需求運(yùn)用石英晶體振蕩器作選頻網(wǎng)絡(luò)。【義務(wù)引入】【義務(wù)引入】模塊模塊模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 一、石英晶體的特點(diǎn)一、石英晶體的特點(diǎn) 1.石英晶體的構(gòu)造與符號(hào)石英晶體的構(gòu)造與符號(hào) 1構(gòu)造構(gòu)造 石英晶體振蕩器，簡(jiǎn)稱晶振。它是從一塊石英晶體上按一定方位角切割出石英晶體振蕩器，簡(jiǎn)稱晶振。它是從一塊石英晶體上按一定方位角切割出很薄的石英晶片，再將晶

3、片的兩個(gè)端面拋光并涂敷銀層，作為兩個(gè)電極引出，很薄的石英晶片，再將晶片的兩個(gè)端面拋光并涂敷銀層，作為兩個(gè)電極引出，并加以封裝而成的。內(nèi)部構(gòu)造如圖并加以封裝而成的。內(nèi)部構(gòu)造如圖5-2-1a所示。所示。 2圖形符號(hào)圖形符號(hào) 石英晶體振蕩器電路圖符號(hào)如圖石英晶體振蕩器電路圖符號(hào)如圖5-2-1b所示。所示。 2.石英晶體的壓電效應(yīng)和壓電振蕩石英晶體的壓電效應(yīng)和壓電振蕩 1壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)【相關(guān)知識(shí)【相關(guān)知識(shí) 】(a) 構(gòu)造表示圖 (b) 圖形符號(hào) 圖5-2-1 石英晶體振蕩器內(nèi)部構(gòu)造和圖形符號(hào)模塊模塊模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電

4、路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 在石英晶體的兩個(gè)電極上加交變的電場(chǎng)時(shí)，晶片就會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械在石英晶體的兩個(gè)電極上加交變的電場(chǎng)時(shí)，晶片就會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)在晶片上施加機(jī)械振動(dòng)時(shí)，也會(huì)在兩個(gè)電極之間產(chǎn)生交變的電場(chǎng)。這振動(dòng)，當(dāng)在晶片上施加機(jī)械振動(dòng)時(shí)，也會(huì)在兩個(gè)電極之間產(chǎn)生交變的電場(chǎng)。這種物理景象稱為壓電效應(yīng)。種物理景象稱為壓電效應(yīng)。 2壓電振蕩壓電振蕩 當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，機(jī)械振動(dòng)和交變電場(chǎng)的振幅會(huì)驟然增當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，機(jī)械振動(dòng)和交變電場(chǎng)的振幅會(huì)驟然增大，產(chǎn)生共振，這種物理景象稱為壓電振蕩。大，產(chǎn)生共振，這種物理景象稱為壓電振蕩。 3.石英晶體的等效電

5、路和振蕩頻率石英晶體的等效電路和振蕩頻率 1等效電路等效電路 石英晶體的等效電路如圖石英晶體的等效電路如圖5-2-2所示。當(dāng)石英晶體不振動(dòng)時(shí)，可等效為一所示。當(dāng)石英晶體不振動(dòng)時(shí)，可等效為一個(gè)平板電容個(gè)平板電容Co，其值取決于晶片的幾何尺寸和電極的面積，普通約為幾到幾，其值取決于晶片的幾何尺寸和電極的面積，普通約為幾到幾十十pF。當(dāng)晶振發(fā)生振動(dòng)時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性等效為電感。當(dāng)晶振發(fā)生振動(dòng)時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性等效為電感L，其值為幾，其值為幾mH到幾到幾十十mH，晶片的彈性等效為電容，晶片的彈性等效為電容C，其值僅為，其值僅為0.010.1pF，顯然，顯然CCo。晶片的摩擦損耗等效為電阻晶片的摩擦損耗

6、等效為電阻R，其值約為，其值約為100。【相關(guān)知識(shí)【相關(guān)知識(shí) 】圖5-2-2 石英晶體的等效電路模塊模塊模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 2振蕩頻率振蕩頻率 石英晶體有兩個(gè)振蕩頻率，一個(gè)是石英晶體有兩個(gè)振蕩頻率，一個(gè)是L、C、R支路串聯(lián)諧振頻率支路串聯(lián)諧振頻率 ，另一個(gè)，另一個(gè)是是L、C、R和和Co回路并聯(lián)諧振頻率回路并聯(lián)諧振頻率 。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，石英晶體呈容性；當(dāng)時(shí)，石英晶體呈容性；當(dāng) 時(shí)，石英晶體呈感性；時(shí)，石英晶體呈感性； 時(shí)，石英晶時(shí)，石英晶體又呈容性。體又呈容性。 石英晶體都是任務(wù)在感

7、性區(qū)，其等效電抗與頻率之間的關(guān)系曲線如圖石英晶體都是任務(wù)在感性區(qū)，其等效電抗與頻率之間的關(guān)系曲線如圖5-2-3所示。所示。 二、石英晶體正弦波振蕩電路二、石英晶體正弦波振蕩電路 1.并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路【相關(guān)知識(shí)【相關(guān)知識(shí) 】圖5-2-3 石英晶體的等效電抗與頻率間的關(guān)系曲線模塊模塊模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 4穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：晶體管三極管穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：晶體管三極管VT的非線性作用。的非線性作用。 1電路組成電路組成 如圖如圖5-2-4所示中，用石英晶體取代如

8、所示中，用石英晶體取代如5-1-4電容反響式振蕩電路中的電電容反響式振蕩電路中的電感，就得到并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路。圖中電容感，就得到并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路。圖中電容C1和和C2與石英晶體中與石英晶體中的的Co并聯(lián)，總?cè)萘看笥诓⒙?lián)，總?cè)萘看笥贑o，電路的振蕩頻率等于石英晶體的并聯(lián)諧振頻率，電路的振蕩頻率等于石英晶體的并聯(lián)諧振頻率 。 2振蕩頻率振蕩頻率 2.串聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路串聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路 1電路組成電路組成【相關(guān)知識(shí)【相關(guān)知識(shí) 】圖5-2-4 并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路12opffLC模塊模塊模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)

9、二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 如圖如圖5-2-5所示為串聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路。第一級(jí)由所示為串聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路。第一級(jí)由VT1組成共基極放大電路，第二組成共基極放大電路，第二級(jí)由級(jí)由VT2組成共集電極放大電路，調(diào)整組成共集電極放大電路，調(diào)整RP的阻值，可滿足振幅條件。用瞬時(shí)極性法判別其為正反響的阻值，可滿足振幅條件。用瞬時(shí)極性法判別其為正反響各級(jí)極性如圖中所示，滿足相位條件。各級(jí)極性如圖中所示，滿足相位條件。 2振蕩頻率振蕩頻率【相關(guān)知識(shí)【相關(guān)知識(shí) 】圖5-2-5 串聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路12ffosLC模塊模塊模電模電 工程四

10、工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 一、實(shí)驗(yàn)環(huán)境一、實(shí)驗(yàn)環(huán)境 1.計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 2.Multisim 10電子仿真軟件電子仿真軟件 二、操作步驟二、操作步驟 1.雙擊計(jì)算機(jī)桌面雙擊計(jì)算機(jī)桌面“Multisim圖標(biāo)，啟動(dòng)圖標(biāo)，啟動(dòng)EWB軟件。軟件。 2.創(chuàng)建如圖創(chuàng)建如圖5-2-6所示電路，并給元器件標(biāo)識(shí)、賦值。所示電路，并給元器件標(biāo)識(shí)、賦值。 3.銜接相關(guān)的儀器儀表如頻率計(jì)、示波器、丈量探針等。銜接相關(guān)的儀器儀表如頻率計(jì)、示波器、丈量探針等。 【仿真實(shí)驗(yàn)】【仿真實(shí)驗(yàn)】圖5-2-6 石英晶體正弦波振蕩器仿真電路模

11、塊模塊模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 4.檢查接線無(wú)誤后，點(diǎn)擊檢查接線無(wú)誤后，點(diǎn)擊“ 電源開(kāi)關(guān)或電源開(kāi)關(guān)或“ 運(yùn)轉(zhuǎn)按鈕接通運(yùn)轉(zhuǎn)按鈕接通6V電源。電源。 5.雙擊示波器、頻率計(jì)圖標(biāo)，翻開(kāi)示波器和頻率計(jì)面板，設(shè)置適宜的顯示雙擊示波器、頻率計(jì)圖標(biāo)，翻開(kāi)示波器和頻率計(jì)面板，設(shè)置適宜的顯示參數(shù)，以便于察看波形和讀取數(shù)據(jù)。參數(shù)，以便于察看波形和讀取數(shù)據(jù)。 6.調(diào)理電位器調(diào)理電位器RP，察看輸出波形的變化，并使輸出波形最大不失真。，察看輸出波形的變化，并使輸出波形最大不失真。【仿真實(shí)驗(yàn)】【仿真實(shí)驗(yàn)】圖5

12、-2-7 示波器面板模塊模塊模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 【仿真實(shí)驗(yàn)】【仿真實(shí)驗(yàn)】圖5-2-8 頻率計(jì)面板圖5-2-9 丈量探針數(shù)據(jù)模塊模塊模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路將測(cè)試數(shù)據(jù)填入表將測(cè)試數(shù)據(jù)填入表5-2-1中。中。表表5-2-1 測(cè)試記錄測(cè)試記錄 7.S1、S2接通與斷開(kāi)的不同組合，察看負(fù)載的變化對(duì)頻率穩(wěn)定度的影響。接通與斷開(kāi)的不同組合，察看負(fù)載的變化對(duì)頻率穩(wěn)定度的影響。【仿真

13、實(shí)驗(yàn)】【仿真實(shí)驗(yàn)】示波器測(cè)量頻率示波器測(cè)量頻率頻率計(jì)測(cè)量頻率頻率計(jì)測(cè)量頻率示波器測(cè)量電壓幅值示波器測(cè)量電壓幅值模塊模塊模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 一、插裝電路一、插裝電路 1.實(shí)訓(xùn)器材實(shí)訓(xùn)器材 1常用電子組裝工具。常用電子組裝工具。 2MF47型萬(wàn)用表或型萬(wàn)用表或DT890型數(shù)字萬(wàn)用表。型數(shù)字萬(wàn)用表。 3DZX-2型電子學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)安裝。型電子學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)安裝。 4YB4328型雙蹤示波器。型雙蹤示波器。 5配套電子元器件見(jiàn)表配套電子元器件見(jiàn)表5-2-2。 【插裝調(diào)試】【插裝調(diào)試】模塊模塊

14、模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路表表5-2-2 配套明細(xì)表配套明細(xì)表 2.操作步驟操作步驟 1對(duì)照配套明細(xì)表，檢測(cè)與挑選元器件。對(duì)照配套明細(xì)表，檢測(cè)與挑選元器件。 2按圖按圖5-2-6所示仿真實(shí)驗(yàn)圖，在所示仿真實(shí)驗(yàn)圖，在DZX-2型電子學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)安裝模擬實(shí)型電子學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)安裝模擬實(shí)驗(yàn)屏上進(jìn)展插裝、銜接，如圖驗(yàn)屏上進(jìn)展插裝、銜接，如圖5-2-7所示。所示。 3插裝銜接終了，進(jìn)展自檢，正確無(wú)誤后才干進(jìn)展調(diào)試。插裝銜接終了，進(jìn)展自檢，正確無(wú)誤后才干進(jìn)展調(diào)試。 【插裝調(diào)試】【插裝調(diào)試】模塊模塊模電模

15、電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 【插裝調(diào)試】【插裝調(diào)試】圖5-2-7 插裝、測(cè)試銜接圖模塊模塊模電模電 工程四工程四 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 義務(wù)二義務(wù)二 插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路插裝與測(cè)試石英晶體正弦波振蕩電路 二、調(diào)整測(cè)試二、調(diào)整測(cè)試 1.接通接通DZX-2型實(shí)驗(yàn)安裝直流穩(wěn)壓電源，調(diào)整其輸出電壓為型實(shí)驗(yàn)安裝直流穩(wěn)壓電源，調(diào)整其輸出電壓為6V，用萬(wàn)用，用萬(wàn)用表直流電壓檔丈量三極管表直流電壓檔丈量三極管VT1各極對(duì)地的任務(wù)電壓。各極對(duì)地的任務(wù)電壓。 2.用示波器察看電路的輸出波形，并調(diào)整用示波器察看電路的輸出波形，并調(diào)整C3，使輸出波形幅度最大。，使輸出波形幅度最大。 3.將電路輸出信號(hào)接至將電路輸出信號(hào)接至DZX-2型實(shí)驗(yàn)