振荡电路-如何使用-有什么中文资料面包板社区

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振荡电路&频率稳定度

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koan-xtal

2023-4-28 15:34

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振荡电路需要满足频率稳定度，温度特性，电源电压特性等条件。我们需要权衡不同的电气参数来设计出性能均衡的振荡电路。振荡电路振荡电路为信号发生电路。无线电波传送到远方的载波信号是由振荡电路产生的。振荡电路一般包括：放大电路、选频网络、正反馈网络、稳幅环节四部分。高频振荡电路主要包括RC振荡电路、LC振荡电路和石英晶体振荡电路等。皮尔斯振荡器（射极接地的并联振荡电路），石英晶体振荡器最常见的设计之一。皮尔斯振荡器电路工作有效且稳定。晶体X1两端的引脚和单片机内部的放大器(Amp)，再匹配电容C1和C2，以及电阻Rf和Rd组成的。频率稳定在振荡电路中，频率精度最高的是晶体振荡电路。频率稳定度通常分为长期和短期两种，是用来衡量振荡频率保持不变的能力。我们常说的总频差就是工作和非工作参数全部结合起来而引起晶振频率和给定标称频率的最大偏差。总频差=调整频差+温度频差+电压变化+老化率... 振荡电路设计的关键：频率稳定晶振频率稳定是振荡电路设计的关键点。振荡电路设计中需要考虑的6大因素： 01 选用公差和谐振阻抗较小的晶体 02 选择合适的激励功率 03 合适的匹配电容(满足相位条件) 04 振荡宽限(满足振幅条件) 05 选用合适的振荡IC 06 其它因素：电路，环境……更多内容前往“koan晶振官网→技术支持→晶振百科”
振荡电路设计关键：晶振频率稳定

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koan-xtal

2022-5-8 16:30

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晶振频率稳定是振荡电路设计的关键点. KOAN凯擎小妹带您了解电路设计中需要考虑的6大因素吧~ 1.选用公差和谐振阻抗较小的晶体在采购不同批次晶体时，要保证频率公差和谐振阻抗的一致性。当晶体放入振荡电路中，电路的损耗会降低Q值。在线Q值高，可以改善振荡电路的近端相位噪声和抖动。 KOAN凯擎小妹建议您学习晶体电性能参数知识，并看懂实测数据报告。 2.选择合适的激励功率随着晶体的小型化发展趋势，振荡的能量需求变小。如果激励功率过大可能破坏晶体的内部机理，引起振荡频率异常、稳定度下降、频率失真等现象，更为严重的导致电极受损。在电路设计时，KOAN小妹建议您确认所使用的激励等级绝对不超过最大激励等级。不同封装晶体的激励等级参考值： 49U/49S/SMD: 100uW (500Max) SMD贴片MHz: 10uW(100Max) 32.768kHz: 0.1uW(0.5Max) 如果产品设计有缺陷，造成激励功率不匹配，容易导致振荡频率可变范围变窄，电流异常增大，最后稳定性变差。如果需要减小驱动功率，可采取以下措施：增大限流电阻→反相放大器的输出幅度将会减小→减弱驱动功率应保证振荡宽度超过RR的5倍减小外部负载电容→振荡电路阻抗将会增加→实际驱动功率随之减小负载电容减小，导致振荡频率增加。如果超出使用范围，可采购低负载晶体配合调整。 3.合适的匹配电容（满足相位条件）晶体两端匹配电容愈接近晶体负载容量CL，目标频率愈精准。增加匹配电容，负载增大，频率下降，振荡宽度和振荡幅度会减小，凯擎小妹建议您选择合适的负载电容. 4.振荡宽限（满足振幅条件）石英晶体振荡器的振幅条件是振荡起动及能正常持续振荡的条件，回路上的负性电阻绝对值│-R│。负性电阻|- R| = Rtest+ Re Rtest=与晶振串联连接纯电阻 Re=振荡时的有效电阻=R1(1+C0/CL)^2 建议振荡宽限为晶振等效串联电阻RR的5倍之上：│-R│≥ 5RR；电路进入正常振荡状态时│-R│变小：达到RR=│-R│。 5.选用合适的振荡IC 振荡IC制造商的不同，导致带来电路常数和电路配置的不同，从而对晶体的振荡产生影响。振荡电路的工作频率如果不在晶体谐振器标称频率范围内，称为“不规则振荡”，我们可以调整阻尼电阻和外部电容来避免不规则振荡。 6.其它因素：电路，环境 KOAN晶振会根据客户端电子产品的特殊电路基础和环境需求，为您精选晶体，提高振荡电路的稳定性。
芯片的内部RC振荡电路和外部晶振

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koan-xtal

2021-10-13 15:59

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微控制单元(Microcontroller Unit; MCU)，也叫做单片微型计算机(单片机)。单片机是一块芯片上集成了中央处理器CPU，随机储存器RAM，程序储存器ROM，定时器，计数器，以及各种I/O口等微型计算机。凯擎小妹在本文中会介绍含有内部RC振荡电路的芯片的优缺点，以及加入外部晶振的必要性。内部RC振荡电路的MCU不需要另外增加外部振荡器，如果您对产品的精准度和稳定度没有过高的要求，含有内部RC振荡电路的MCU有以下优点：功耗低电路板上需要更少的零件，电路尺寸减小，实现产品小型化不加外置晶振而闲置的引脚可以用在别的功能上，在设计上有更灵活的选择仅仅使用内部振荡电路，会带来以下的弊端： MCU的内部振荡电路对外界干扰很敏感，非常容易受到外界环境温度的影响。使用外部石英晶体谐振器比内部的RC振荡器的频率稳定度要高上数倍。如果对稳定度有需求，则需要外部晶体的加入。使用外部晶体的另一个原因是频率的选择。晶体很宽泛的频率范围可供选择，然而内部振荡器通常只有一个频率，谐波频率是基频的整数倍，3/5/7倍频率的泛音晶体。当然了，加入外部晶体可以避免这些问题。 KOAN谐振器MHz的类型分为直插DIP和贴片SMD两种。 DIP可以选择KX49S/KX49U等MHz频率的 SMD可以选择不同尺寸(1.6x1.2mm ~ 7.0x5.0mm)。其中5.0x3.2mm可以选择2或者4个焊点。也可以选择HC-49S/SMD假贴的封装。
(学电子跟我来系列)如何看懂电路图（4）：振荡电路

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用户1849145

2016-1-14 14:42

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振荡电路的用途和振荡条件不需要外加信号就能自动地把直流电能转换成具有一定振幅和一定频率的交流信号的电路就称为振荡电路或振荡器。这种现象也叫做自激振荡。或者说，能够产生交流信号的电路就叫做振荡电路。一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去。选频网络则只允许某个特定频率 f 0 能通过，使振荡器产生单一频率的输出。振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压 u f 和输入电压 U i 要相等，这是振幅平衡条件。二是 u f 和 u i 必须相位相同，这是相位平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。振荡器按振荡频率的高低可分成超低频（ 20 赫以下）、低频（ 20 赫～ 200 千赫）、高频（ 200 千赫～ 30 兆赫）和超高频（ 10 兆赫～ 350 兆赫）等几种。按振荡波形可分成正弦波振荡和非正弦波振荡两类。正弦波振荡器按照选频网络所用的元件可以分成 LC 振荡器、 RC 振荡器和石英晶体振荡器三种。石英晶体振荡器有很高的频率稳定度，只在要求很高的场合使用。在一般家用电器中，大量使用着各种 L C 振荡器和 RG 振荡器。 LC 振荡器 LC 振荡器的选频网络是 LC 谐振电路。它们的振荡频率都比较高，常见电路有 3 种。（ 1 ）变压器反馈 LC 振荡电路图 1 （ a ）是变压器反馈 LC 振荡电路。晶体管 VT 是共发射极放大器。变压器 T 的初级是起选频作用的 LC 谐振电路，变压器 T 的次级向放大器输入提供正反馈信号。接通电源时， LC 回路中出现微弱的瞬变电流，但是只有频率和回路谐振频率 f 0 相同的电流才能在回路两端产生较高的电压，这个电压通过变压器初次级 L1 、 L2 的耦合又送回到晶体管 V 的基极。从图 1 （ b ）看到，只要接法没有错误，这个反馈信号电压是和输入信号电压相位相同的，也就是说，它是正反馈。因此电路的振荡迅速加强并最后稳定下来。变压器反馈 LC 振荡电路的特点是：频率范围宽、容易起振，但频率稳定度不高。它的振荡频率是： f 0 =1 ／ 2π LC 。常用于产生几十千赫到几十兆赫的正弦波信号。（ 2 ）电感三点式振荡电路图 2 （ a ）是另一种常用的电感三点式振荡电路。图中电感 L1 、 L2 和电容 C 组成起选频作用的谐振电路。从 L2 上取出反馈电压加到晶体管 VT 的基极。从图 2 （ b ）看到，晶体管的输入电压和反馈电压是同相的，满足相位平衡条件的，因此电路能起振。由于晶体管的 3 个极是分别接在电感的 3 个点上的，因此被称为电感三点式振荡电路。电感三点式振荡电路的特点是：频率范围宽、容易起振，但输出含有较多高次调波，波形较差。它的振荡频率是： f 0 =1/2π LC ，其中 L=L1 ＋ L2 ＋ 2M 。常用于产生几十兆赫以下的正弦波信号。（ 3 ）电容三点式振荡电路还有一种常用的振荡电路是电容三点式振荡电路，见图 3 （ a ）。图中电感 L 和电容 C1 、 C2 组成起选频作用的谐振电路，从电容 C2 上取出反馈电压加到晶体管 VT 的基极。从图 3 （ b ）看到，晶体管的输入电压和反馈电压同相，满足相位平衡条件，因此电路能起振。由于电路中晶体管的 3 个极分别接在电容 C1 、 C2 的 3 个点上，因此被称为电容三点式振荡电路。电容三点式振荡电路的特点是：频率稳定度较高，输出波形好，频率可以高达 100 兆赫以上，但频率调节范围较小，因此适合于作固定频率的振荡器。它的振荡频率是： f 0 =1/2π LC ，其中 C= C 1 C 2 C 1 +C 2 。上面 3 种振荡电路中的放大器都是用的共发射极电路。共发射极接法的振荡器增益较高，容易起振。也可以把振荡电路中的放大器接成共基极电路形式。共基极接法的振荡器振荡频率比较高，而且频率稳定性好。 RC 振荡器 RC 振荡器的选频网络是 RC 电路，它们的振荡频率比较低。常用的电路有两种。（ 1 ） RC 相移振荡电路图 4 （ a ）是 RC 相移振荡电路。电路中的 3 节 RC 网络同时起到选频和正反馈的作用。从图 4 （ b ）的交流等效电路看到：因为是单级共发射极放大电路，晶体管 VT 的输出电压 U o 与输出电压 U i 在相位上是相差 180° 。当输出电压经过 RC 网络后，变成反馈电压 U f 又送到输入端时，由于 RC 网络只对某个特定频率 f 0 的电压产生 180° 的相移，所以只有频率为 f 0 的信号电压才是正反馈而使电路起振。可见 RC 网络既是选频网络，又是正反馈电路的一部分。 RC 相移振荡电路的特点是：电路简单、经济，但稳定性不高，而且调节不方便。一般都用作固定频率振荡器和要求不太高的场合。它的振荡频率是：当 3 节 RC 网络的参数相同时： f 0 = 1 2π 6RC 。频率一般为几十千赫。（ 2 ） RC 桥式振荡电路图 5 （ a ）是一种常见的 RC 桥式振荡电路。图中左侧的 R1C1 和 R2C2 串并联电路就是它的选频网络。这个选频网络又是正反馈电路的一部分。这个选频网络对某个特定频率为 f 0 的信号电压没有相移（相移为 0° ），其它频率的电压都有大小不等的相移。由于放大器有 2 级，从 V2 输出端取出的反馈电压 U f 是和放大器输入电压同相的（ 2 级相移 360°=0° ）。因此反馈电压经选频网络送回到 VT1 的输入端时，只有某个特定频率为 f 0 的电压才能满足相位平衡条件而起振。可见 RC 串并联电路同时起到了选频和正反馈的作用。实际上为了提高振荡器的工作质量，电路中还加有由 R t 和 R E1 组成的串联电压负反馈电路。其中 R t 是一个有负温度系数的热敏电阻，它对电路能起到稳定振荡幅度和减小非线性失真的作用。从图 5 （ b ）的等效电路看到，这个振荡电路是一个桥形电路。 R1C1 、 R2C2 、 R t 和 R E1 分别是电桥的 4 个臂，放大器的输入和输出分别接在电桥的两个对角线上，所以被称为 RC 桥式振荡电路。 RC 桥式振荡电路的性能比 RC 相移振荡电路好。它的稳定性高、非线性失真小，频率调节方便。它的振荡频率是：当 R1=R2=R 、 C1=C2=C 时 f 0 = 1 2πRC 。它的频率范围从 1 赫～ 1 兆赫。调幅和检波电路广播和无线电通信是利用调制技术把低频声音信号加到高频信号上发射出去的。在接收机中还原的过程叫解调。其中低频信号叫做调制信号，高频信号则叫载波。常见的连续波调制方法有调幅和调频两种，对应的解调方法就叫检波和鉴频。下面我们先介绍调幅和检波电路。（ 1 ）调幅电路调幅是使载波信号的幅度随着调制信号的幅度变化，载波的频率和相应不变。能够完成调幅功能的电路就叫调幅电路或调幅器。调幅是一个非线性频率变换过程，所以它的关键是必须使用二极管、三极管等非线性器件。根据调制过程在哪个回路里进行可以把三极管调幅电路分成集电极调幅、基极调幅和发射极调幅 3 种。下面举集电极调幅电路为例。图 6 是集电极调幅电路，由高频载波振荡器产生的等幅载波经 T1 加到晶体管基极。低频调制信号则通过 T3 耦合到集电极中。 C1 、 C2 、 C3 是高频旁路电容， R1 、 R2 是偏置电阻。集电极的 LC 并联回路谐振在载波频率上。如果把三极管的静态工作点选在特性曲线的弯曲部分，三极管就是一个非线性器件。因为晶体管的集电极电流是随着调制电压变化的，所以集电极中的 2 个信号就因非线性作用而实现了调幅。由于 LC 谐振回路是调谐在载波的基频上，因此在 T2 的次级就可得到调幅波输出。（ 2 ）检波电路检波电路或检波器的作用是从调幅波中取出低频信号。它的工作过程正好和调幅相反。检波过程也是一个频率变换过程，也要使用非线性元器件。常用的有二极管和三极管。另外为了取出低频有用信号，还必须使用滤波器滤除高频分量，所以检波电路通常包含非线性元器件和滤波器两部分。下面举二极管检波器为例说明它的工作。图 7 是一个二极管检波电路。 VD 是检波元件， C 和 R 是低通滤波器。当输入的已调波信号较大时，二极管 VD 是断续工作的。正半周时，二极管导通，对 C 充电；负半周和输入电压较小时，二极管截止， C 对 R 放电。在 R 两端得到的电压包含的频率成分很多，经过电容 C 滤除了高频部分，再经过隔直流电容 C 0 的隔直流作用，在输出端就可得到还原的低频信号。调频和鉴频电路调频是使载波频率随调制信号的幅度变化，而振幅则保持不变。鉴频则是从调频波中解调出原来的低频信号，它的过程和调频正好相反。（ 1 ）调频电路能够完成调频功能的电路就叫调频器或调频电路。常用的调频方法是直接调频法，也就是用调制信号直接改变载波振荡器频率的方法。图 8 画出了它的大意，图中用一个可变电抗元件并联在谐振回路上。用低频调制信号控制可变电抗元件参数的变化，使载波振荡器的频率发生变化。（ 2 ）鉴频电路能够完成鉴频功能的电路叫鉴频器或鉴频电路，有时也叫频率检波器。鉴频的方法通常分二步，第一步先将等幅的调频波变成幅度随频率变化的调频 — 调幅波，第二步再用一般的检波器检出幅度变化，还原成低频信号。常用的鉴频器有相位鉴频器、比例鉴频器等
三点式振荡电路能否振荡的判别方法

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用户440589

2013-6-5 17:22

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　　 0 引言　　在模拟电子技术课程中，判别振荡电路能否产生振荡的步骤的是：先看直流通路，看放大器件是否工作在放大区；再看交流通路，看是台满足振荡条件。RC振荡也好，LC振荡电路也好，振荡条件为： AF=1 　　此条件可分解为振幅条件和相位条件，即：　　 1 三点式振荡器的特点　　所谓三点式振荡器，是指LC振荡器中选频网络有两个电容、一个电感或者两个电感、一个电容组成的振荡器。一般LC振荡电路在直流通路正常情况下判别能否振荡时由于振幅条件不便于判别，只看相位条件即可，只要相位条件满足，我们就说它能够振荡。振荡电路中的放大器可以是运放，也可以是由晶体管或者场效应管组成。对于由运放组成的电路，相位条件相对来说比较好判别；由晶体管或者场效应管组成的放大电路，要判别相位条件对学生来说有一定的难度。要正确判别相位条件需要先分析放大电路的组态，再看反馈信号与输出信号之间的相位差，两者判断错一个也得不到正确的结果。对此，根据多年来对模拟电子技术的讲解和对大量的振荡电路的分析，先把自己的一点总结供大家讨论。　　我们知道，三点式选频网络中应该有两个电容、一个电感或者两个电感、一个电容组成，如图1所示，为方更叙述，现把选频网络中每两个电抗器件的结点给出一编号。　　在分析由晶体管或者场效应管组成的三点式振荡电路时，先看直流通路，在直流通路正常的情况下，交流通路只需要观察是否满足射同基反(或者源同栅反)。下面结合具体的电路进行说明。　　 2 电容三点式振荡电路　　如图2和图3所示，是两个电容三点式的振荡电路。我们应用射同基反判断相位条件是否满足。　　先看图2，图2中晶体管的发射极接的是三点式选频网络的2端，集电极接的是1端，基极在交流通路中接地，所以基极相当于接的是3端。发射极与基极问接的单个选频器件是电容C2，发射极与集电极之间接的是电容Cl，发射极与其他两个电极之间接的是电抗性质相同的电容，所以射同已经满足；基极与发射极接的电容C2，基极与集电极之间接的单个选频器件是电感L，电感与电容是两个电抗性质相反的器件，所以基反也是满足的，图2电路支流通路正常，又满足射同基反的条件，所以是可以振荡的。　　再看图3。放大器的组态虽然与图2不同，按射同基反分析仍然满足射同基反，直流通路正常，该电路也可以振荡。如果用相位条件判别也是满足的。　　如果用相位条件来判断图2和图3中两个电路，可以得到：　　注意观察图2和图3，电容二点式电路中选频网络的2端是电容与电容的结点，1和3端是电容与电感的结点，所以分析电容三点式振荡电路的相位条件时只需要看选频网络的2端是否直接或者通过一电阻与发射极(或者场效应管的源极)相连，l和3端是否直接或者通过一电阻与基极和集电极相连。图2中符去掉基极电容Cb相位条件仍然满足，电路只要振幅条件满足仍可振荡。　　 3 电感三点式振荡电路　　图4所示是一个电感三点式的振荡电路。用同样的方法观察图中的电路发现晶体管的发射极与其他两个电极之间接的是电感，而基极与发射极之间接的是电感，与集电极之间接的是电容，满足射同基反，也就是满足相位条件，直流通路正常，在幅度条件满足的情况下可以进行正弦波振荡。用相位条件来判别可得到：　　观察图4，电感三点式电路中选频网络的2端是电感与电感的结点，1和3端是电感与电容的结点，所以分析电感三点式振荡电路的相位条件时只需要看选频网络的2端是否直接或者通过一电阻与发射极(或者场效应管的源极)相连，1和3端是否直接或者通过一电阻与基极和集电极相连。这与电容三点式的振荡电路判别方法相同。　　 4 总结　　三点式振荡电路是正弦波发生电路的一种，它与所有的正弦波振荡电路一样要遵守正弦振荡的条件，这里只是将它的相位条件变换为学生便于接受的形式。射同基反是在长期的教学中发现的规律，用它来分析三点式振荡电路能否振荡可以回避电路的组态，对学生来说判断是否满足射同基反要比判断是否满足相位条件简单得多。不足之处是这种方法目前也只由晶体管或者场效应管组成的单级三点式振荡电路适合，对其他类型的电路还需要继续探讨。

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