晶體振蕩電路的設(shè)計(jì)方法

哈特萊振蕩電路與考畢茲振蕩電路等LC型振蕩電路，其振蕩率是由電路中的線(xiàn)圈與電容所決定的。此一線(xiàn)圈與電容器并非只是指電路圖上所表示的組件數(shù)值，尚包含有晶體管的電極間容量印刷電路銅箔圖樣內(nèi)所包含的L，C成分。
因此，由于溫度、電源等變化所引起的L，C值變化，也會(huì)使振蕩頻率發(fā)生變化。
而晶體振蕩電路為利用壓電元件的固有振動(dòng)數(shù)，因此，較不易受電路中的雜散L，C成分的影響，可以得到頻率穩(wěn)定度很好的振蕩電路。

晶體/壓電元件
為了提高振蕩頻率的穩(wěn)定度，可以使用晶體或陶瓷(Cer-amic)振蕩子等壓電元件。此除了可以應(yīng)用于高頻率振蕩電路以外，尚可以使用于鐘表與計(jì)數(shù)器等基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路。
壓電元件為利用機(jī)械振動(dòng)與電氣振動(dòng)間的相互轉(zhuǎn)換的作用，而且其固有振動(dòng)數(shù)是由幾何尺寸所決定的。
圖25所示的為晶體的電氣特性。
 
(由于使用振蕩器，可以使頻率更為穩(wěn)定。振蕩領(lǐng)域?yàn)樵诖��?lián)諧振點(diǎn)fs與并聯(lián)諧振點(diǎn)fp之間。)

圖(a)所示的為其等效電路，圖(b)所示的為其電抗(Reaetance)特性。fs為串聯(lián)諧振頻率點(diǎn)fp為并聯(lián)諧振頻率點(diǎn)，其諧振頻率分別如下：

  ，

將晶體與陶瓷振蕩器此較，陶瓷振蕩器的電感性范圍fs～fp為晶體的數(shù)十倍。因此，陶瓷振蕩器的頻率穩(wěn)定度比晶體差一些。

使用皮爾斯振蕩電路
利用晶體振蕩電路所構(gòu)成的振蕩電路稱(chēng)為皮爾斯振蕩電路。
此一皮爾斯振蕩電路為利用晶體的電感性電抗。將此一電感性(L性)部分當(dāng)做線(xiàn)圈，可以應(yīng)用在哈特萊電路或考畢茲電路。
圖26的電路稱(chēng)為皮爾斯B-E電路。其原型為圖(b)的哈特萊振蕩電路。哈特萊振蕩電路的電容器為利用晶體管的集極-基極間電容量Cab。

  
此一諧振電路的工作原理為振蕩頻率與f諧振頻率fo成為fo>f 關(guān)系時(shí)，此一諧振電路呈現(xiàn)電感性(L)，相當(dāng)裁于線(xiàn)圈。
圖(c)所示的為振蕩電路的特性，將T的L先調(diào)整至最小，使諧振電路呈電感性。然后，再調(diào)整鐵芯，使L增大，在諧振電路成為電容性時(shí)，會(huì)馬上使振蕩停止。接著，將調(diào)整點(diǎn)調(diào)至振蕩停止點(diǎn)的稍微前方處即可。

圖27所示的為皮爾斯C-B振蕩電路，其原型為如圖(b)所示的考畢茲振蕩電路。
諧振頻率fo與振蕩頻率f成為fo 圖(c)所示的為振蕩電路的特性，當(dāng)諧振電路成為電感性時(shí)，振蕩會(huì)馬上停止。調(diào)整點(diǎn)為可以穩(wěn)定振蕩的P點(diǎn)。

    無(wú)須調(diào)整的晶體振蕩電路
在一般的皮爾斯電路中，需要調(diào)整諧振電路，此一電路并沒(méi)有使用諧振電路，不必調(diào)整，也會(huì)產(chǎn)生振蕩。
圖28所示的為無(wú)調(diào)整晶體振蕩電路。其原型為考畢茲振蕩電路。
缺點(diǎn)是因?yàn)闆](méi)有使用諧振電路，使得輸出波形如照片4所示，成為含有很多高諧波成分的失真波形。

(雖然不必調(diào)整，但是，波形的高諧波成分多。可以用于數(shù)字電路的CLOCK時(shí)鐘信號(hào)源。)

 
 照片4:無(wú)調(diào)整晶體振蕩電路的振蕩輸出波形
 

此一電路雖然為無(wú)調(diào)整，但是，仍然使用修整用電容(Tri-mmer)與晶體串聯(lián)，使振蕩頻率可以微調(diào)整。
圖29所示的為利用高諧波成分，取出基本波的3次高諧波，稱(chēng)之為3倍的overtone振蕩電路。輸出級(jí)的變壓器為做為取出第3次高諧波用的濾波器。照片5所示的為其3次高諧波的波形。

 
(此為利用無(wú)調(diào)整電路的高諧波成分，在輸出的諧振電路取出3倍頻的30MHz信號(hào)。)

 
照片5 3倍頻的振蕩波形
(在無(wú)調(diào)整振蕩電路的輸出雖然包含很多高諧波成分。但是，利用頻率選擇電路可以得到良好的波形輸出。)