石英晶体振荡器设计报告
陈永平 09电子C班 0915241009
一、设计要求
A. 晶体振荡器的工作频率在10MHZ以下（可为4MHZ、6MHZ、8MHZ）。
B. 振荡器工作点可调，反馈元件可更换。
C. 具有3组不同的负载阻抗。
D. 电源电压为12V。
E. 在10K负载上输出目测不失真电压波形Vopp≥4V。震荡频率读出5位有效数字。
二、 设计方案的论证
A. 电路形式：串联型石英晶体振荡器
B. 电路参数：1. 电路电阻：47k电位器一个，4.2k，4.7k,1.5k,620电阻各一 个；
2. 负载电阻：1k,10k,110k电阻各一个；
3. 电容：103电容4个，102电容一个，101电容一个，152电容一个，可变电容一个；
4. NPN三极管：9018 一个；
5. 晶振：6Mhz一个；
6. 电感：330uh,3.3uh各一个；
C. 参数估算：1.负载电阻变小时，输出电压幅度变小;负载电阻变大时，输出电压幅度变大。
2.调节Ct使谐振回路谐振频率与晶振的 fs 相同。
3.Rp减小时，输出电压幅度变大；Rp增大时，输出电压幅度变小。
D. 设计内容的实现情况:
负载上所测得的电压如下表：
三、电路图的分析和说明
A. 原理图：
PCB图
B. 元器件功能
1. 石英晶体:振荡回路的工作频率等于石英晶体的谐振频率fs时，石英晶体的高的阻抗近似为零；振荡回路的工作频率偏离石英晶体的频率fs时，石英晶体的阻抗骤然增加，近乎开路；综上，电路只能形成f=fs的振荡。本实验中，采用的是6MHZ的晶振，因此回路输出6MHZ的振荡信号。
2. 9018高频管：9018是一种常用的高频(可到1.1GHz)小功率三极管。 它是一种小电压,小电流,小信号的NPN型硅三极管,常用在AM及FM放大电路,及FM/VHF调频本振电路中。
3. 电位器：调节电位器可改变静态工作点。电路的直流通路如下图
静态工作点的计算：
UBQ=R2/(Rp+R1+R2)*Vcc
IEQ=(UBQ-UBEQ)/R4
IBQ=IEQ/(1+B)
当Rp减小时，UBQ增大，从而IEQ增大，三级管的放大倍数B一般是固定的，所以IBQ遂IEQ的增大而增大；
4. 可调电容：调节电路回路的频率与石英晶体振荡器的fs相同。
5. 电感：大电感L2作为高频扼流圈，小电感L1作为振荡回路的储能原件。
C. 原理图工作原理：
电路以+12V作为直流电源，三极管为共射放大电路，基极输入，集电极输出，输出不是直接反馈回基极，而是经过石英晶体反馈回基极，当且仅当回路的谐振频率与石英晶体振荡器的fs相同时，石英晶体电阻近乎为零，形成反馈回路，电路产生自激振荡；否则，石英晶体振荡器呈现高阻态，反馈回路断开，无法形成自激振荡；调节Rp,RL可以改变输出电压幅度。
四、晶体振荡器和LC振荡器的异同点
A. LC振荡器主要由电容器和电感器组成的LC回路，通过电场能和磁场能的相互转换产生自由震荡。要维持震荡还要有正反馈的放大电路。LC振荡器由于受到LC回路的标准型和品质因素的限制，其频率稳定度只能达到0.0001量级，很难满足很多应用场合的要求。
B. 晶体振荡器的工作频率稳定，因为石英晶体的物理和化学性能都十分稳定；石英晶体具有正反压电效应，而且在振荡频率附近，晶体的等效参数Lq很大、Cq很小，rq也不高，因此晶体的Q值可以高达数百万数量级；在串并联谐振频率之间很狭窄的工作频带内，具有极陡峭的电抗特性曲线，因而对频率的变化具有极其敏感的补偿能力。
C. 石英晶体振荡器与LC振荡回路相比，缺点在于石英晶体振荡器的单频性，既每块晶体只能提供一个稳定的振荡频率，因而不能直接用于波带振荡器。
五、电路设计制作过程中的主要问题和解决办法、心得和建议
A. 主要问题及解决办法：
1. 9018三极管封装画错。
解决方法：将三极管三个管脚扭转焊接，还要注意扭转时不能短接。
2. 腐蚀铜板时出现腐蚀过度的情况，使部分铜线断路；焊接器件时出现虚焊。
解决方法：用锡将断路和虚焊的地方补修焊接完整。
3. 测试时出现波形失真的情况。
解决方法：调节Rp，直到出现完整波形，此时三极管工作在Q点上。
B. 心得
像石英晶体振荡器这样的实验电路板其实我们做过几次了，但是就因为这样才更不能掉以轻心。从设计原理图，更新PCB，布线，到腐蚀，焊接器件，再到最后的调试，每一步都必须认真仔细。高频电路很不稳定，所以在布线的时候必须采取附铜的方法将电路外围用地密封包围，从而达到隔绝外部干扰的作用。另外，晶振十分脆弱，在焊接和调试时必须保存好，稍不小心就会把晶振摔坏。一个实验无论大小难易，都能很好地考验出一个人的能力，我们要时刻做到仔细耐心和独立思考。
第二篇：压控晶体振荡器的设计
