本设计主要以6MHz的晶振为中心,通过三极管9014和其他元件一起构成振荡器,接入+12V电压源,能输出非常接近6MHz、幅度>2V的正弦波。电路设计简单,元件均为市场上容易购得的元器件,而且能很容易达到设计的要求。 一、设计原理与电路 I、总原理及图 电路原理图如右图所示。图中石英晶体振荡器若工作在串联谐振频率上,则相当于短路线,就形成了由C3、CT、C4及L1组成的电容三点式振荡电路。而当偏离串联谐振频率时,晶体阻抗迅速增大,电路不能振荡。因此,这种振荡器的振荡频率主要取决于晶体的串联谐振频率。为了减少L1、C3、CT、C4回路对频率稳定度的影响,一般都将它调谐在晶体串联谐振频率附近。 II、各模块说明 1、石英晶体振荡器的结构 石英晶体振荡器是利用石英晶体(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。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。下图是一种金属外壳封装的石英晶体结构示意图。 ... 组成一个振荡器能否振荡,主要取决于相位平衡条件和幅度起振条件,也就是说要满足自激条件: ΨK+ΨF=2nπ (n=0,1,2,3,……) >1 ①.起振条件 中间,X1,X2必须是同性质的电抗,X3必须是异性质电抗,并且必须满足下面的关系: X3= —(X1+X2) 根据起振条件,可以推导出三极管的跨导gm应满足下面的不等式:
上式中: = X2/ X1 ——反馈系数 g1 ——为三极管b—e间的输入电导 g0 ——为三极管c—e间的输出电导 ——为三极管c—e间的负载电导和回路损耗电导之和。 上式表明,起振时gm与 、 g0、g1、 等有关。若管子参数和负载确定后, 大小应合适,否则不易满足起振条件。另外,还必须考虑到频率稳定度和振荡幅度等要求。 ②.频率稳定度 频率稳定度是表示在一定时间范围内或一定的温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度。若频率相对变化越小,就表明振荡频率稳定度越高,否则稳定度就差。 由上述讨论知道,因为振荡回路元件是决定频率的主要因素,所以要提高频率稳定度,就是要设法提高振荡回路的标准性。因此除了采用高稳定和高 (因为 值越大相频特性曲线在 附近的斜率越大,选频特性就越好)的回路电容及电感外,还可以采用负温度系数元件实现温度补偿,或采用部分接入,以减小管子极间电容和分布电容对振荡回路频率的影响。 ...... |