资源简介

备课组别 电子 上课 日期 主备教师 授课教师
课题： 6.2.3 石英晶体振荡器
教学 目标 1、理解石英晶体振荡器的特性及等效电路
2、能分析石英晶体振荡电路的工作原理
重点 石英晶体振荡器的压电效应
难点 石英晶体振荡器的压电效应
教法 讲授法，讨论法
教学设备 多媒体展示系统
教学 环节 教学活动内容及组织过程 个案补充
教 学 内 容 引入 LC振荡器的频率稳定度一般总小于10－5量级，用石英晶体组成的振荡器其频率稳定度可达10-6 ～10 -11量级。 新课教学 6.2.3　石英晶体振荡器 一、石英晶体的基本特性及其等效电路 石英晶体谐振器是在晶片的两个对面上喷涂一对金属极板，引出两个电极，加以封装所构成的器件。 1．压电效应 压电效应：晶片在电压产生的机械压力下，其表面电荷的极性随机械拉力而改变的一种现象。 压电谐振：外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，回路发生串联谐振，电流振幅最大的一种现象。产生压电谐振时的振荡频率称晶体谐振器的谐振频率。
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教 学 内 容 2．符号和等效电路 当晶体不振动时，可用静态电容 C0 来等效，一般约为几皮法到几十皮法；当晶体振动时，机械振动的惯性可用电感 L 来等效，一般为 10-3 ~ 10-2 H；晶片的弹性可用电容 C 来等效，一般为 10-2 ~ 10-1 pF；晶片振动时的损耗用 R 来等效，阻值约为 102 。 可知，品质因数 Q 很大，可达 104 ~ 106。加之晶体的固有频率只与晶片的几何尺寸有关，其精度高而稳定。所以，采用石英晶体谐振器组成振荡电路，可获得很高的频率稳定度。 它有两个谐振频率 （1）当L、C、R 支路串联谐振时，等效电路的阻抗最小，串联谐振频率为 （2）当等效电路并联谐振时，并联谐振频率为
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教 学 内 容 由于 C << C0，因此 fs 和 fp 两个频率非常接近。 3．电抗频率特性 石英谐振器在 fs 和 fp 之间为感性，在此区域之外为容性。 二、石英晶体振荡电路 1．并联型晶体振荡电路 振荡回路由 C1、C2 和晶体组成。其中，晶体起电感L的作用。等效电路： 振荡频率在晶体谐振器的 fs 与 fp 之间。由于回路电容是 C1 和 C2 串联后与 Co 并联，再与 C 串联，则回路电容为
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教 学 内 容 振荡回路的谐振频率为 由于 C << C0 + C，则谐振频率近似为 可见，振荡频率基本上取决于晶体的固有频率 fs。故其频率稳定度高。 2．串联型晶体振荡电路 晶体与电阻 R 串联构成正反馈电路。当振荡频率等于晶体的固有频率 fs 时，晶体阻抗最小，且为纯电阻，电路满足自激振荡条件而振荡，其振荡频率为 f0 = fs。否则不能振荡。调节电阻 R 可获得良好的正弦波输出。
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