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1、模块模电 项目五 信号产生电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,1.了解石英晶体振荡器主要特点。 2.理解石英晶体振荡电路基本工作原理。 3.掌握插装与调试石英晶体振荡电路的操作技能。,【学习目标】,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,随着电子技术的飞速发展，对振荡电路频率稳定度的要求越来越高，当要求频率稳定度高于10-5量级时，就需要使用石英晶体振荡器作选频网络。,【任务引入】,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,一、石英晶体的特点 1.石英晶体的结构与符号 （1）结构 石英晶体振荡器，简称晶振。它
2、是从一块石英晶体上按一定方位角切割出很薄的石英晶片，再将晶片的两个端面抛光并涂敷银层，作为两个电极引出，并加以封装而成的。内部结构如图5-2-1（a）所示。 （2）图形符号 石英晶体振荡器电路图符号如图5-2-1（b）所示。 2.石英晶体的压电效应和压电振荡 （1）压电效应,【相关知识 】,(a) 结构示意图 (b) 图形符号 图5-2-1 石英晶体振荡器内部结构和图形符号,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,在石英晶体的两个电极上加交变的电场时，晶片就会产生一定频率的机械振动，当在晶片上施加机械振动时，也会在两个电极之间产生交变的电场。这种物理现象称
3、为压电效应。 （2）压电振荡 当交变电场的频率为某一特定值时，机械振动和交变电场的振幅会骤然增大，产生共振，这种物理现象称为压电振荡。 3.石英晶体的等效电路和振荡频率 （1）等效电路 石英晶体的等效电路如图5-2-2所示。当石英晶体不振动时，可等效为一个平板电容Co，其值取决于晶片的几何尺寸和电极的面积，一般约为几到几十pF。当晶振发生振动时，机械振动的惯性等效为电感L，其值为几mH到几十mH，晶片的弹性等效为电容C，其值仅为0.010.1pF，显然CCo。晶片的摩擦损耗等效为电阻R，其值约为100。,【相关知识 】,图5-2-2 石英晶体的等效电路,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务
4、二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,（2）振荡频率 石英晶体有两个振荡频率，一个是L、C、R支路串联谐振频率 ，另一个是L、C、R和Co回路并联谐振频率 。 当 时，石英晶体呈容性；当 时，石英晶体呈感性； 时，石英晶体又呈容性。 石英晶体都是工作在感性区，其等效电抗与频率之间的关系曲线如图5-2-3所示。 二、石英晶体正弦波振荡电路 1.并联型石英晶体正弦波振荡电路,【相关知识 】,图5-2-3 石英晶体的等效电抗与频率间的关系曲线,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,4）稳幅环节：晶体管三极管VT的非线性作用。 （1）电路组成 如图5-2-4所示
5、中，用石英晶体取代如5-1-4电容反馈式振荡电路中的电感，就得到并联型石英晶体正弦波振荡电路。图中电容C1和C2与石英晶体中的Co并联，总容量大于Co，电路的振荡频率等于石英晶体的并联谐振频率 。 （2）振荡频率 2.串联型石英晶体正弦波振荡电路 （1）电路组成,【相关知识 】,图5-2-4 并联型石英晶体正弦波振荡电路,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,如图5-2-5所示为串联型石英晶体正弦波振荡电路。第一级由VT1组成共基极放大电路，第二级由VT2组成共集电极放大电路，调整RP的阻值，可满足振幅条件。用瞬时极性法判断其为正反馈（各级极性如图中所示
6、），满足相位条件。 （2）振荡频率,【相关知识 】,图5-2-5 串联型石英晶体正弦波振荡电路,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,一、实验环境 1.计算机 2.Multisim 10电子仿真软件 二、操作步骤 1.双击计算机桌面“Multisim”图标，启动EWB软件。 2.创建如图5-2-6所示电路，并给元器件标识、赋值。 3.连接相关的仪器仪表（如频率计、示波器、测量探针等）。,【仿真实验】,图5-2-6 石英晶体正弦波振荡器仿真电路,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,4.检查接线无误后，点击“ ”电源
7、开关或“ ”运行按钮接通6V电源。 5.双击示波器、频率计图标，打开示波器和频率计面板，设置合适的显示参数，以便于观察波形和读取数据。 6.调节电位器RP，观察输出波形的变化，并使输出波形最大不失真。,【仿真实验】,图5-2-7 示波器面板,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,【仿真实验】,图5-2-8 频率计面板,图5-2-9 测量探针数据,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,将测试数据填入表5-2-1中。 表5-2-1 测试记录 7.S1、S2接通与断开的不同组合，观察负载的变化对频率稳定度的影响。,【仿真
8、实验】,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,一、插装电路 1.实训器材 1）常用电子组装工具。 2）MF47型万用表或DT890型数字万用表。 3）DZX-2型电子学综合实验装置。 4）YB4328型双踪示波器。 5）配套电子元器件见表5-2-2。,【插装调试】,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,表5-2-2 配套明细表 2.操作步骤 1）对照配套明细表，检测与筛选元器件。 2）按图5-2-6所示仿真实验图，在DZX-2型电子学综合实验装置模拟实验屏上进行插装、连接，如图5-2-7所示。 3）插装连接完毕，进
9、行自检，正确无误后才能进行调试。,【插装调试】,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,【插装调试】,图5-2-7 插装、测试连接图,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与测试石英晶体正弦波振荡电路,二、调整测试 1.接通DZX-2型实验装置直流稳压电源，调整其输出电压为6V，用万用表直流电压档测量三极管VT1各极对地的工作电压。 2.用示波器观察电路的输出波形，并调整C3，使输出波形幅度最大。 3.将电路输出信号接至DZX-2型实验装置频率计的输入端，测量电路的振荡频率。 将测试数据填 入表5-2-3中。,【插装调试】,模块模电 项目四 集成运算放大电路,任务二 插装与调试比例运算放大电路,一、插装与调试石英晶体正弦波振荡电路。 二、用“电阻测量法”测量振荡器在线电阻练习。,【操作练习】,