串/并聯(lián)諧振電路的仿真分析

由石英諧振器（石英晶體振子）構(gòu)成的振蕩器電路通常稱為晶振電路。晶體振蕩器電路的種類很多，但從晶體在電路中的作用來看分兩類：一類是工作在晶體并聯(lián)諧振頻率附近，晶體等效為電感的情況，稱為并聯(lián)晶振電路。另一類是工作在晶體的串聯(lián)諧振頻率附近，晶體近似于短路的情況，稱為串聯(lián)晶振電路。

石英晶體特性

首先需要對石英晶體本身的特性有個(gè)深入的了解，比如它的幅頻特性、相頻特性等。所以構(gòu)建石英特性測試仿真電路，如圖一所示。

波特儀測量出石英晶體的幅頻特性如圖二所示。波特儀測量出石英晶體的相幅頻特性如圖三所示。

圖二：石英晶體幅頻特性

圖三：石英晶體相頻特性

并聯(lián)諧振電路的仿真分析

步驟一：原理圖設(shè)計(jì)

構(gòu)建一個(gè)并聯(lián)諧振電路，如圖四所示。

圖四：并聯(lián)晶振電路

步驟二：仿真分析

按下仿真開關(guān)，在示波器上觀察到的石英晶體振蕩器的振蕩頻率如圖五所示。

圖五：并聯(lián)振蕩器的震蕩波形

頻率計(jì)上指示的這個(gè)石英晶體振蕩器的振蕩頻率是10.781MHz。頻率計(jì)的指示如圖六所示。萬用表指示的這個(gè)石英晶體振蕩器的振當(dāng)幅度是2.785V，萬用表指示如圖七所示。

圖六：振蕩頻率

圖七：振蕩電壓

串聯(lián)諧振電路的仿真分析

步驟一：原理圖設(shè)計(jì)

構(gòu)建一個(gè)串聯(lián)諧振電路，如圖八所示。

圖八：串聯(lián)晶振電路

步驟二：仿真分析

在示波器上觀察到的石英晶體振蕩器的振蕩頻率如圖九所示。

圖九：串聯(lián)振蕩器的震蕩波形

頻率計(jì)上指示的這個(gè)石英晶體振蕩器的振蕩頻率是10.538MHz。頻率計(jì)的指示如圖十所示。

圖十：振蕩頻率

總結(jié)：

1）、并聯(lián)振蕩電路中，C3、C4和石英諧振器構(gòu)成諧振回路，諧振回路的振蕩頻率處于石英諧振器的fs和fp之間。石英晶體相當(dāng)于一個(gè)電感，這樣，C3、C4和石英晶體構(gòu)成一個(gè)電容三點(diǎn)式振蕩電路。

2）、串聯(lián)振蕩電路中，晶體接在Q1組成的正反饋電路中。當(dāng)振蕩頻率等于晶體的串聯(lián)諧振頻率fs時(shí)，石英諧振器的阻抗最小，且為純阻性，因此反饋?zhàn)顝?qiáng)，且相移為0，電路滿足自激振蕩條件，振蕩頻率為fs。

3）、從電路及分析可知，串聯(lián)振蕩電路的頻率較穩(wěn)定！并聯(lián)諧振電路則可通過改變兩端的電容值對振蕩頻率進(jìn)行微調(diào)。