CN103152032A - 一种晶体振荡电路 - Google Patents

Abstract

本发明一种晶体振荡电路，包括振荡级电路、直流负反馈电路、推挽放大电路；振荡级电路产生振荡信号并输出至直流负反馈电路；直流负反馈电路对振荡级电路的振荡信号进行幅度控制，并反馈给振荡级电路；振荡级电路再将幅度控制后的振荡信号经直流负反馈电路输出至推挽放大电路；推挽放大电路为后级放大电路，将输入进来的幅度控制后的振荡信号进行放大后输出到外部。本发明的晶体管V5采用射随器设计，使得晶体振荡电路的输出负载较小，利于晶体的起振；本发明通过增大与晶体串联的电容容值，使得电路中电容的容抗减少，流过晶体的交流电流增大，增加了晶体的激励功率。

Description

一种晶体振荡电路

技术领域

本发明涉及一种晶体振荡电路。

背景技术

晶体振荡电路是各种电子设备电路的重要组成部分，其晶体激励功率设计的好坏对设备的可靠性影响很大，由于晶体激励功率的选取涉及的参数较多，不同参数的选取对现有的晶体振荡电路若设计不当会导致晶体激励功率不足或过大，不能满足晶体起振的条件，使晶体不起振或间歇停振。

现有的电容三点式晶体振荡电路在设计时存在以下几个方面不足：

(1)与晶体串联的电容值太小，导致晶体激励功率不够，从而使晶体不起振或起振后又间歇停振；

(2)晶体振荡电路的输出负载较大，带负载能力不强。

(3)三极管基极的直流电压会影响晶体振荡电路的稳定性。

(4)晶体振荡电路的波形差，晶体振荡电路的静态工作点选取不合适。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，针对现有的电容三点式晶体振荡电路的不足，提供一种能够可靠起振的晶体振荡电路从而保证晶体振荡电路稳定可靠地工作。

本发明的技术方案是：一种晶体振荡电路，包括振荡级电路、直流负反馈电路、推挽放大电路；振荡级电路产生振荡信号并输出至直流负反馈电路；直流负反馈电路对振荡级电路的振荡信号进行幅度控制，并反馈给振荡级电路；振荡级电路再将幅度控制后的振荡信号经直流负反馈电路输出至推挽放大电路；推挽放大电路为后级放大电路，将输入进来的幅度控制后的振荡信号进行放大后输出到外部；所述的振荡级电路包括晶体G1、三级管V1、三极管V2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C20、电感L1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7；所述的直流负反馈电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C7、电容C8、电容C18、电容C19、三极管V3、稳压二极管D1；所述的推挽放大电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C9、电容C10、电容C16、电容C17、三极管V4、三极管V5、电感L2；

振荡级电路中晶体G1的一端与电容C2、电容C3的公共端相连，电容C2、电容C3的另一公共端接地；晶体G1的另一端与电容C1的一端相连，电容C1的另一端与三极管V1的基极相连；电容C4的一端与三极管V1的基极相连，电容C4的另一端与电容C5的一端相连，电容C5的另一端接地；电阻R1的一端与三极管V1的基极相连，电阻R1的另一端与直流负反馈电路中的三极管V3的集电极相连，电阻R2的一端与三极管V1的发射级相连，电容C20的一端接地，电容C20的另一端与电阻R1、直流负反馈电路三极管V3的集电极的公共端相连；电阻R2的另一端与电阻R3相连，电阻R3的另一端接地；电阻R2、电阻R3的公共端与电容C4、电容C5的公共端相连，电容C6的一端与电阻R5的一端相连，电容C6的另一端与电阻R2、电阻R3的公共端相连，电阻R5的另一端与三极管V2的基极相连；三极管V1的集电极与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电容C13的一端相连，电容C13的另一端接地；电容C12的一端与电感L1、三极管V1的集电极的公共端相连，电容C12的另一端接地；电容C11的一端与电感L1、三极管V1的集电极的公共端相连，电容C11的另一端接地；电阻R4的一端与电感L1、电容C13的公共端相连，电阻R4的另一端与三极管V2的基极相连，电阻R6的一端与三极管V2的基极相连，电阻R6的另一端接地；电容C14的一端与电阻R4、电感L1的公共端相连，电容C14的另一端接地；电容C15的一端与三极管V2的集电极相连，电容C15的另一端接地；三极管V2的集电极与电容C14、电容C15的公共端相连，三极管V2的发射极与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接地；三极管V2的发射极与电阻R7的公共端作为振荡级电路的输出端，输出给直流负反馈电路；

直流负反馈电路中电容C7的一端与振荡级电路中三极管V2的发射极相连，电容C7的另一端与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与三极管V3的基极相连；电阻R9的一端与三极管V3的基极相连，电阻R9的另一端接地；稳压二极管D1的负端与振荡级电路中的电容C15、三极管V2的集电极的公共端相连，稳压二极管D1的正端接地；三极管V3的集电极与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与稳压二极管D1的负端、振荡级电路中的电容C15的公共端相连；三极管V3的集电极还与电容C18、电容C19的公共端相连，电容C18的另一端接地，电容C19的另一端接地；三极管V3的发射极接地；电容C8的一端与电容C7、振荡级电路中的电阻R7的公共端相连，电容C8另一端与推挽放大电路中的电阻R11的一端相连；

推挽放大电路中电阻R11的另一端与三极管V5的基极相连，电阻R14的一端与三极管V5的基极相连，电阻R14的另一端接地；电阻R13的一端与三极管V5的基极相连，电阻R13的另一端与电阻R12、电阻R15的公共端相连，电阻R12的一端与直流负反馈电路中的电阻R10、直流负反馈电路中的稳压二极管D1负端的公共端相连，另一端与电阻R15的一端相连，电阻R15的另一端与三极管V4的基极相连；电阻R16的一端与三极管V4的发射级相连，电阻R16的另一端与三极管V5的集电极相连；电阻R17的一端与三极管V5的发射级相连，电阻R17的另一端接地；电容C9的一端与三极管V5的集电级相连，电容C9的另一端与三极管V4的基极相连；电阻R18的一端与三极管V4的基极相连，电阻R18的另一端接地；三极管V4的集电极与电阻R15、电阻R13的公共端相连，电感L2的一端与三极管V4的集电极相连，电感L2的另一端与+12V直流电源相连；电容C16的一端与电感L2、三极管V4的集电极的公共端相连，电容C16的另一端接地；电容C17的一端与电感L2和+12V直流电源的公共端相连，电容C17的另一端接地；电容C10的一端与三极管V4的发射级相连，电容C10的另一端与电阻R19相连，电阻R19的另一端作为晶体振荡电路的输出端向外部输出。

所述的振荡级电路中，电容C2的电容值与电容C3的电容值之和为32pF～45pF。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明通过增大与晶体串联的电容容值，使得电路中电容的容抗减少，流过晶体的交流电流增大，晶体的激励功率也大大增加。

(2)本发明晶体振荡电路采用直流负反馈电路，稳定了晶体振荡电路的静态工作点。

(3)本发明的晶体管V5采用射随器设计，使得晶体振荡电路的输出负载较小，利于晶体的起振。

(4)本发明在三极管V1的基极与晶体之间串接了一个隔离电容，隔离了三极管V1直流电压对晶体的影响，确保晶体稳定工作。

附图说明

图1为本发明晶体振荡电路的原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明晶体振荡电路包括振荡级电路、直流负反馈电路、推挽放大电路。振荡级电路产生与晶体固有频率相近的振荡信号，直流负反馈电路采用直流负反馈控制信号对振荡级电路的振荡信号进行幅度控制，稳定振荡级电路的静态工作点，振荡级电路将幅度控制后的振荡信号输出给直流负反馈电路，直流负反馈电路将幅度控制后的振荡信号输出给推挽放大电路，推挽放大电路为后级放大电路，将直流负反馈电路输出的的振荡信号进行放大后输出到外部。

振荡级电路包括晶体G1、三级管V1、三极管V2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C20、电感L1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7；振荡级电路的晶体G1的一端与电容C1相连，另一端与电容C2和C3的公共端相连，电容C2和C3公共端相连，并且C2和C3的公共端与晶体G1相连，另一端接信号地，电容C1的一端与晶体G1相连，另一端与三极管V1的基极相连，电容C4的一端与三极管V1的基极相连，另一端与电容C5相连，电容C5的另一端接信号地，电阻R1的一端与三极管V1的基极相连，另一端与直流负反馈电路的三极管V3的集电极相连，电容C20的一端接地，电容C20的另一端与电阻R1、直流负反馈电路三极管V3的集电极的公共端相连，电阻R2的一端与三极管V1的发射级相连，另一端与电阻R3相连，电阻R3的另一端接信号地，电阻R2和电阻R3的公共端与与电容C4和电容C5的公共端相连，电容C6的一端与电阻R5相连，电容C6的另一端与电阻R2和电阻R3的公共端相连，电阻R5的另一端与三极管V2的基极相连，三极管V1的集电极与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电容C13的一端相连，电容C13的另一端接信号地，电容C12的一端与电感L1和三极管V1的集电极的公共端相连，电容C12的另一端接信号地，电容C11的一端与电感L1和三极管V1的集电极的公共端相连，电容C11的另一端接信号地，电阻R4的一端与电感L1和电容C13的公共端相连，电阻R4的另一端与三极管V2的基极相连，电阻R6的一端与三极管V2的基极相连，另一端接信号地，电容C14的一端与电阻R4和电感L1的公共端相连，电容C14的另一端接信号地，电容C15的一端与三极管V2的集电极相连，电容C15的另一端接信号地，三极管V2的集电极与电容C14和电容C15的公共端相连，三极管V2的发射极与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接信号地，三极管V2的发射极与电阻R7的公共端作为振荡级电路的输出端，输出给直流负反馈电路。

本发明振荡级电路中，电容C1的作用是隔离三极管V1的基极直流电压对晶体G1的影响，确保晶体G1稳定可靠工作，C1的取值为1000pF，电容C2和电容C3的电容值可分别取不同的值，但需要满足电容C2的电容值与电容C3的电容值之和大于32pF并且小于45pF，从而使晶体G1的激励功率处于稳定的范围内，保证晶体G1可靠起振，晶体G1的激励功率计算公式为：激励功率＝(电容C2两端的交流电压/电容C2和电容C3的等效容抗)²×晶体等效电阻，所以，减小电容C2和电容C3的等效容抗可以使晶体G1激励功率增加。电阻R3起着控制工作点的作用，取值为1.5kΩ，电阻R5的电阻值越大，则流过晶体的交流电流越大，晶体越容易振荡，但输出交流电流变小，需要折中设计，取270Ω～820Ω之间，电阻R2的取值范围是91Ω到100Ω之间，电阻值越小则晶体越容易起振，电阻R1的上端电压由直流负反馈电路三极管V3的集电极电流控制，三极管V3的集电极电流作为直流负反馈电流，以稳定三极管V1的基极电压，从而稳定三极管V1的静态工作点。振荡级电路中的晶体G1的固有频率f为54MHz～56MHz，电容C1＝1000pF、电容C4＝18pF、电容C5＝12pF、电容C6＝56pF、电容C11＝1000pF、电容C12＝0.1uF、电容C13＝1000pF、电容C14＝0.01uF、电容C15＝1uF、C20＝1000pF、电感L1＝100uH、电阻R1＝100kΩ、电阻R4＝24kΩ、电阻R6＝10kΩ、电阻R7＝510Ω。

晶体G1起振工作后，经电容C1后，向三极管V1的基极输入频率为f的振荡信号，振荡信号经三极管V1的发射极放大后输出，再经电阻R2和电阻R3分压后，由电阻R2和电阻R3的公共端输出，经过隔直电容C6和电阻R5后输出给三极管V2，三极管V2以及电阻R4、电阻R6、电阻R7构成射随器，可以减小振荡级电路的输出阻抗，提高振荡级电路的带负载能力。所述的直流负反馈电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C7、电容C8、电容C18、电容C19、三极管V3、稳压二极管D1；电容C7的一端与振荡级电路三极管V2的发射极和电阻R7的公共端相连，电容C7的另一端与经电阻R8与三极管V3的基极相连，电阻R9的一端与三极管V3的基极相连，电阻R9的另一端接信号地，三极管V3的集电极与电阻R10的一端相连，稳压二极管D1的一端与振荡级电路的电容C15和三极管V2的公共端相连，稳压二极管D1的另一端接信号地，电阻R10的另一端与稳压二极管D1和振荡级电路的电容C15的公共端相连，三极管V3的集电极与电容C18和C19的公共端相连，电容C18的另一端接信号地，电容C19的另一端接信号地，电容C8的一端与振荡级电路的输出端相连，另一端输出给推挽放大电路，与电阻R11相连。

直流负反馈电路中的电阻R8＝100Ω、电阻R9＝20kΩ、电阻R10＝82kΩ、电容C7＝1000pF、电容C8＝1000pF、电容C18＝1000pF、电容C19＝0.01uF、稳压二极管D1的稳压电压为8.2V，将稳压二极管的上端电压稳定在8.2V。

三极管V3的发射极电压接信号地，为0V，三极管V3的基极电压也为0V，三极管V3的集电极电压受三极管V3的集电极电流的控制，当三极管V3的基极电流增大时，则三极管V3的集电极电流增大，进而三极管V3的集电极电压减小，该电压反馈到振荡级电路电阻R1的上端，使得电阻R1的上端电压减小，三极管V1的基极电流减小，三极管V1的发射极电流减小，则三极管V2的基极电流减小，三极管V2的发射极电流减小，三极管V3的基极电流减小，从而达到负反馈的作用，使得振荡级电路三极管V1的基极电压能够保持稳定。

所述的推挽放大电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C9、电容C10、电容C16、电容C17、三极管V4、三极管V5、电感L2；电阻R11的一端与直流负反馈电路的电容C8的一端相连，另一端与三极管V5的基极相连，电阻R14的一端与三极管V5的基极相连，另一端接信号地，电阻R13的一端与三极管V5的基极相连，另一端与电阻R12和电阻R15的公共端相连，电阻R12的一端与直流负反馈电路的电阻R10和稳压二极管D1的公共端相连，另一端与电阻R15相连，电阻R15的一端与三极管V4的基极相连，另一端与电阻R12和电阻R13的公共端相连，电阻R16的一端与三极管V4的发射级相连，另一端与三极管V5的集电极相连，电阻R17的一端与三极管V5的发射级相连，另一端接信号地，电容C9的一端与三极管V5的集电极相连，另一端与三极管V4的基极相连，电阻R18的一端与三极管V4的基极相连，另一端接信号地，三极管V4的集电极与电阻R15和电阻R13的公共端相连，电感L2的一端与三极管V4的集电极相连，另一端与+12V直流电源相连，电容C16的一端与电感L2和三极管V4的集电极的公共端相连，另一端接信号地，电容C17的一端与电感L2和+12V直流电源的公共端相连，另一端接信号地，电容C10的一端接三极管V4的发射级，另一端接电阻R19，电阻R19的另一端作为推挽放大电路的输出端向外部输出。

推挽放大电路中的电阻R11＝150Ω、电阻R12＝470Ω、电阻R13＝47KΩ、电阻R14＝5.6KΩ、电阻R15＝4.7KΩ、电阻R16＝51Ω、电阻R17＝51Ω、电阻R18＝20KΩ、电阻R19＝50Ω、电容C16＝0.01uF、电容C17＝0.022uF、电容C9＝1000pF、电容C10＝1000pF、电感L2＝100uH。

推挽放大电路实现对晶体振荡信号的放大，将直流负反馈电路输出的振荡信号进行放大后输出到外部，推挽电路采用公知的设计。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (2)

1.一种晶体振荡电路，其特征在于：包括振荡级电路、直流负反馈电路、推挽放大电路；振荡级电路产生振荡信号并输出至直流负反馈电路；直流负反馈电路对振荡级电路的振荡信号进行幅度控制，并反馈给振荡级电路；振荡级电路再将幅度控制后的振荡信号经直流负反馈电路输出至推挽放大电路；推挽放大电路为后级放大电路，将输入进来的幅度控制后的振荡信号进行放大后输出到外部；所述的振荡级电路包括晶体G1、三级管V1、三极管V2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C20、电感L1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7；所述的直流负反馈电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C7、电容C8、电容C18、电容C19、三极管V3、稳压二极管D1；所述的推挽放大电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C9、电容C10、电容C16、电容C17、三极管V4、三极管V5、电感L2；

振荡级电路中晶体G1的一端与电容C2、电容C3的公共端相连，电容C2、电容C3的另一公共端接地；晶体G1的另一端与电容C1的一端相连，电容C1的另一端与三极管V1的基极相连；电容C4的一端与三极管V1的基极相连，电容C4的另一端与电容C5的一端相连，电容C5的另一端接地；电阻R1的一端与三极管V1的基极相连，电阻R1的另一端与直流负反馈电路中的三极管V3的集电极相连，电阻R2的一端与三极管V1的发射级相连，电容C20的一端接地，电容C20的另一端与电阻R1、直流负反馈电路三极管V3的集电极的公共端相连；电阻R2的另一端与电阻R3相连，电阻R3的另一端接地；电阻R2、电阻R3的公共端与电容C4、电容C5的公共端相连，电容C6的一端与电阻R5的一端相连，电容C6的另一端与电阻R2、电阻R3的公共端相连，电阻R5的另一端与三极管V2的基极相连；三极管V1的集电极与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电容C13的一端相连，电容C13的另一端接地；电容C12的一端与电感L1、三极管V1的集电极的公共端相连，电容C12的另一端接地；电容C11的一端与电感L1、三极管V1的集电极的公共端相连，电容C11的另一端接地；电阻R4的一端与电感L1、电容C13的公共端相连，电阻R4的另一端与三极管V2的基极相连，电阻R6的一端与三极管V2的基极相连，电阻R6的另一端接地；电容C14的一端与电阻R4、电感L1的公共端相连，电容C14的另一端接地；电容C15的一端与三极管V2的集电极相连，电容C15的另一端接地；三极管V2的集电极与电容C14、电容C15的公共端相连，三极管V2的发射极与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接地；三极管V2的发射极与电阻R7的公共端作为振荡级电路的输出端，输出给直流负反馈电路；

直流负反馈电路中电容C7的一端与振荡级电路中三极管V2的发射极相连，电容C7的另一端与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与三极管V3的基极相连；电阻R9的一端与三极管V3的基极相连，电阻R9的另一端接地；稳压二极管D1的负端与振荡级电路中的电容C15、三极管V2的集电极的公共端相连，稳压二极管D1的正端接地；三极管V3的集电极与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与稳压二极管D1的负端、振荡级电路中的电容C15的公共端相连；三极管V3的集电极还与电容C18、电容C19的公共端相连，电容C18的另一端接地，电容C19的另一端接地；三极管V3的发射极接地；电容C8的一端与电容C7、振荡级电路中的电阻R7的公共端相连，电容C8另一端与推挽放大电路中的电阻R11的一端相连；

推挽放大电路中电阻R11的另一端与三极管V5的基极相连，电阻R14的一端与三极管V5的基极相连，电阻R14的另一端接地；电阻R13的一端与三极管V5的基极相连，电阻R13的另一端与电阻R12、电阻R15的公共端相连，电阻R12的一端与直流负反馈电路中的电阻R10、直流负反馈电路中的稳压二极管D1负端的公共端相连，另一端与电阻R15的一端相连，电阻R15的另一端与三极管V4的基极相连；电阻R16的一端与三极管V4的发射级相连，电阻R16的另一端与三极管V5的集电极相连；电阻R17的一端与三极管V5的发射级相连，电阻R17的另一端接地；电容C9的一端与三极管V5的集电级相连，电容C9的另一端与三极管V4的基极相连；电阻R18的一端与三极管V4的基极相连，电阻R18的另一端接地；三极管V4的集电极与电阻R15、电阻R13的公共端相连，电感L2的一端与三极管V4的集电极相连，电感L2的另一端与+12V直流电源相连；电容C16的一端与电感L2、三极管V4的集电极的公共端相连，电容C16的另一端接地；电容C17的一端与电感L2和+12V直流电源的公共端相连，电容C17的另一端接地；电容C10的一端与三极管V4的发射级相连，电容C10的另一端与电阻R19相连，电阻R19的另一端作为晶体振荡电路的输出端向外部输出。

2.根据权利要求1所述的一种晶体振荡电路，其特征在于：所述的振荡级电路中，电容C2的电容值与电容C3的电容值之和为32pF～45pF。

Images