晶体振荡器设计报告.docx

晶体振荡器设计报告班级 姓名学号一、设计方案论证振荡器常用于高频发射机和接收机，频 率稳定性是衡量振荡器性能的重要参数之 一，而石英晶体因其频率的高稳定性得到广 泛的应用，依据右图所示的晶体的电抗特性 曲线，在串并联谐振频率之间很狭窄的工作 频带内，它呈现电感性，因而石英谐振器或 者工作在感性区，或者工作于串联谐振频率 上，不能工作在容性区，因为此时无法判断晶体是否工作，从而也不能保证频率 的稳定度因此，根据晶体在电路中的作用原理，振荡器可分为两类：一类是石 英晶体在振荡器线路中作为等效电感元件使用，称为并联谐振型晶体振荡器；另 一类是把石英晶体作为串联谐振元件使用，使它工作于串联谐振频率上，串联谐 振型晶体振荡器1. 晶体振荡器连接方式的选取并联谐振 c-b 型晶体振荡器的典型电路 如右图所示振荡管的基极对高频接地，晶 体管接在集电极和基极之间，C2与C5为回路 的另外两个电抗元件，它类似于克拉泼振荡 器，晶体振荡器的谐振回路与振荡管之间的 耦合电容非常弱，从而使频率稳定性大大提 高，因此本设计实验采用这种连接方案2. 输出缓冲级设计输出缓冲级主要完成对所产生的振荡信号进行输出，不管是并联谐振晶振电路还是串联谐振晶振电路，它们的带负载能力都不是很强，负载值改变时可能造成振荡器的输出频率变化，也可能影响振荡器的输出幅度，输出缓冲级的作用就是提高整个振 荡器的带负载能力，即使得振荡器的输出特性不受负载影响，或影响较小。

常用的输出缓冲级是在电路的输出端加 一射极跟随器，从而提高回路的带负载能力 设计跟随器的特点是输入阻抗高，输出阻抗 低，电压放大倍数略低于 1，带负载能力强， 具有较高的电流放大能力，它可以起到阻抗变 换和级间隔离的作用，因而可以减小负载对于 振荡回路的影响，射极跟随器的典型电路如右 图所示3. 系统原理图设计 依据各部分的方案设计并结合设计要求，综合考虑各种影响因素，设计系 统原理图如下图所示图中R1和R2分压为三极管T1提供偏置电压，通过改变Rpl阻值的大小可 以改变 T1 的静态工作点， C1 用于在振荡器起振时将 R1 短路从而可以使振荡器 正常振荡， C2、C5 组成反馈分压，用于为振荡器提供反馈信号，它们与石英晶 振共同构成了电容三点式振荡器电路，此时晶体相当于一等效电感， T2 连接成 射极跟随器，用于提高系统的带负载能力， RL1、RL2、RL3 为三组负载负载(Q)8二、参数计算为使所设计的振荡器能够正常的工作，必须 对所选电路中的元件参数进行计算，使其满足振 荡器正常工作的条件，下面叙述第一级放大管偏 置电路元件参数的计算 正确的静态工作点是振荡器能够正常工作的关 键因素，静态工作点主要影响晶体管的工作状 态，若静态工作点的设置不当则晶体管无法进行 正常的放大，振荡器在没有对反馈信号进行放大 时是无法工作的。

振荡器主电路的静态工作点主要由 R1、R2、R4、 R5和Rpl决定，将电容断路，得到电路的直流通 路如右图所示cc流一般为uA级, 和则基极电流: fckd....三极管正常工作是时射极电流一般为mA级，基级电 取射极电流为mA,此时，若三极管的电流放大倍数为10 以认为基极电流很小，R4上的压降为： -三极管基极和射极之间的压降U =0.7V,从而可以得到三极管的基极电be计算时 二 uA，可Rl、R2主要为三极管提供基极偏置电压，从而有 U=Vcc〃R1/(R1+R2) b若取R1=5.6k,则可求得R2=12k,为方便调节，将R2用一 12k的电阻和一 47k的 电位器串联组成三、电路调试1.静态工作点测试从静态工作点的测试结果看，T1和T2均工作在正常的放大状态，满足振荡器的 振荡条件2.晶体振荡器输出测试输出频率为：从输出的测试结果看，晶体振荡器已经正常起振，输出为一频率为的稳定正弦波 但由于射极跟随器电路的电阻参数设置过于固定，未连接电位器进行调节，使输 出幅度达不到设计所要求的 4V四、心得体会本次高频课程设计旨在设计一晶体振荡器，但其原理仍然是三点式振荡器的 原理，设计的关键在于电路中元件参数的计算，元件的选择是振荡器能否正常工 作的关键，且高频电路的性能受环境的影响因素较大。

通过本次高频电路的课程设计，我有很大的收获，耐性和细致能力得到了提 升在电路板刚刚制作完成时，无法测试出正弦波形，但两级三极管都已正常工 作，经过不断地检查校验，终于查出来问题所在——原理图上有一节点未连接， 导致印制出来的电路板上亦没有接通，用导线将亮点连接后，便观察到了稳定的 正弦波形虽然本次设计大家都基本采用同一原理图，但生成的PCB图却各有不同， 由于我是单独一人采用一种PCB图，没有与同学共用，在电路出现问题时也只 能自己独立解决，但这恰恰使我发现和解决问题的能力得到了锻炼。