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1、通信通信电电子子线线路路课课程程设计说设计说明明书书晶体正弦波振荡 院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 张松华 职称 讲师 专 业： 通信工程 完成时间： 2012 年 12 月 09 日 摘 要石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，及通信系统中用于频率发生器。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件。但石英晶体成本较高，故在要求不太高的电路中一般采用陶瓷谐振元件。本设计对利用石英晶体的压电效应，对构成正弦波的振荡器的方法做了较深入的研究，对振荡器的原理及石英晶体振荡器原理
2、做了详细的介绍并通过Multisim 软件设计、仿真出并联型石英晶体振荡器，最后按照原理图进行参数的计算和实物的制作、调试。对实物和仿真进行调试，并成功出现波形，证明了上述理论的可靠性，且符合设计要求。是一次成功的课程设计。关键词：晶体；振荡器；并联；Multisim 仿真0ABSTRACTQuartz crystal oscillator is a kind of high precision and high stability of the oscillator, which has been widely used in color TV computer remote control
3、 and other kinds of oscillation circuit, and communication system used for frequency generator quartz resonator for high frequency stability, it is mainly used in request frequency is very stable oscillation circuit of resonance element but quartz crystal cost is higher, so in less demanding circuit
4、 usually use ceramic resonance element.This design using quartz crystal piezoelectric effect, made of crystal oscillator method to do a more in-depth study on the oscillator principle and quartz crystal oscillator principle are described in detail and through the Multisim software design simulation
5、the parallel type quartz crystal oscillator, according to the parallel resonance type crystal oscillator principle using carat splash circuit draw the schematic diagram of the parameters, the calculation and real production debugging in physical and simulation debugging, and successfully appear wave
6、form, proved the reliability of the above theory, and comply with the design requirements is a successful course design.Key words Crystal; Oscillator; Series parallel; Multisim simulation1目 录1 课程设计任务书.21.1 设计任务 .21.2 主要技术指标 .21.3 设计思想.22 概论.32.1 设计目的 .32.2 振荡的基本知识 .32.2.1 引言 .32.2.2 振荡产生的原理 .42.2.3
7、起振和稳幅 .52.2.4 振荡器的频率稳定度 .63 晶体振荡器的设计与仿真.63.1 石英晶体特性简介 .63.2 晶体振荡器电路的类型及其工作原理 .73.2.1 串联型谐振晶体振荡器 .73.2.2 并联谐振型晶体振荡器.83.2.3 泛音晶体振荡器 .103.3 晶体正弦波振荡器原理图及参数计算 .113.3.1 电路原理图.113.3.2 静态工作点及回路参数的确定.113.4 电路仿真 .123.5 元器件清单 .124 制板与调试.134.1 电路调试 .134.2 电路制作 .14结束语.15致 谢.16参考文献.17附 录.181 课程设计任务书1.1 设计任务设计任务设计
8、一个晶体振荡器1.2 主要技术指标晶振频率为10MHZ，输出信号幅度=0.5V（峰-峰值） ，可调 课程设计要求：要求有课程设计说明书，并制作出实际电路。实验仪器设备：数字存储示波器 1台无感起子 1把数字万用表 1台12V 直流稳压电源 1台1.3 设计思想本次设计首先以 NPN 型晶体管 2N2222 和 10M 石英晶体为基础设计出并联型振荡器，通过对各种不同形式的并联型振荡器做出比较之后，综合设计出一个通过开关可实现并联转换的石英晶体正弦波振荡器。将两部分连接之后根据电路图的基本形式和设计的要求计算出各元件的参数和性能要求。根据仿真后的电路原理图进行实物的连接和调试，从而完成整个正弦波
9、振荡器的设计。2 概论2.1设计目的通过设计晶体振荡器，了解石英晶体的结构和特性，提高动手能力，掌握晶体振荡器的设计方法以及设计思路。2.2振荡的基本知识2.2.1 引言石英晶体振荡器是利用石英晶体即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振荡器，简称为石英晶体或晶体、振荡。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。变电场的频率与田英晶体的固有频率相同时，振动便变得很
10、强烈，这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和 通信设备中图1 基本构造与LC振荡器相比，晶体振荡器的标准性较好，谐振回路的Q值较高，有载情况下Q值依然很高。所以晶体振荡器的频率稳定度高。所以在需要频率稳定度高的振荡电路时就选用晶体振荡器。2.22.2.2 振荡产生的原理如果在放大器的输入端不加输入信号，输出端仍有一定的幅值和频率的输出信号，这种现象叫做自激振荡。自激振荡器产生的波形可能是正弦波，也可能是非正弦波。其中正弦波自激振荡器在广播通讯、自动控制、仪器仪表、高
11、频加热、超声探伤等领域有着广泛的应用；而非正弦振荡器能产生出矩形波（方波） 、三角波、锯齿波等信号，这些信号可以用于测量设备、数字系统、自动控制及计算机设备中。在振荡器中要维持等幅的自激振荡，基本放大器输入端的反馈信号必须和原输人信号幅度相等，同时相位也应相同。AF=1 就是产生自激振荡时 A、F 应满足的基本数学条件。其中 A 和 F 是频率的函数，一般也可以表示为复数形式。复数乘积 AF=1 的涵义就是振荡器电路的环路放大倍数等于 l , 同时复数的相位值等于 2N，其中 N=0,士 1, 士 2，。总之，产生自激振荡既要满足幅度条件，也要满足相位条件。假若 AF1,则 XfXi，则振荡幅度越来越小，最终将导致振荡电路停振。这也从反面说明了，只有 AF1，电路才能维持振荡。根据振荡条件，信号由图 2.1 中的输人端开始，沿环路绕行一周，必须保证其振幅与相位不变。一个振荡器必须同时满足这两个条件，才有可能产生自激振荡。图 2. 1 自激振荡器方框图2.2.3 起振和稳幅i.起振过程在自激振荡器中，起始瞬间的输入电压 X 的产生原因有两种：一是在电路接通电源时取得。因为接通电源时，电路各处都存在瞬变过程，在输人端的瞬变电压即可作为起始输人电压；二是放大器中存在各种微小的电扰动和噪声电压。这两种原因
