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  • 我们在观察晶体振荡电路时,通常会看到这么几个电子元器件,晶振晶振两旁的电容。...旁接的电容我们都知道叫匹配电容,它们的大小可以改变振荡电路的频率,通过试验就可以观察的到。而两个分别串并得电阻各...

    转自:http://www.q-crystal.com.cn/Index/fqanews/180.html

    我们在观察晶体振荡电路时,通常会看到这么几个电子元器件,晶振和晶振两旁的电容。电容一端接地,一端接晶振。还有就是两个电阻,一个是跨接在晶振两端,一个接在晶振的输出端,同芯片相连。旁接的电容我们都知道叫匹配电容,它们的大小可以改变振荡电路的频率,通过试验就可以观察的到。而两个分别串并得电阻各自起到什么作用,其值选多大,则很少听人介绍过。下面就针对这个问题晶科鑫的工程师帮您进行解答。

    举例,一个振荡电路在其输出端串接了一个22K的电阻,在其输出端和输入端之间接了一个10M的电阻。

    电路并联电阻是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器,将输入进行反向180度输出,晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移,整个环路的相移360度,满足振荡的相位条件,同时还要求闭环增益大于等于1,晶体才正常工作。Xin和Xout的内部一般是一个施密特反相器,反相器是不能驱动晶体震荡的。因此,在反相器的两端并联一个电阻,由电阻完成将输出的信号反向。电阻的作用是将电路内部的反向器加一个反馈回路,形成放大器,当晶体并在其中会使反馈回路的交流等效按照晶体频率谐振,由于晶体的Q值非常高,因此电阻在很大的范围变化都不会影响输出频率,但会影响脉宽比的。

    电路串联电阻常用来预防晶振被过分驱动。晶振过分驱动的后果是将逐渐损耗减少晶振的接触电镀,这将引起频率的上升,并导致晶振的早期失效,又可以讲drive level调整用。用来调整drive level和发振余裕度。

    结论为,晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈,保证放大器工作在高增益的线性区,一般在M欧级,KHz晶振电路,并联电阻通常为10M欧,MHz晶振,并联电容通常为1M欧左右。输出端串联电阻与负载电容组成网络,提供180度相移,同时起到限流的作用,防止反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振。其值的大小通常为几百K 欧姆较多,具体大小需要通过调试,根据过驱程度去选定串接多大电阻。

    当然不是每个振荡电路都看到了上述介绍的各种电子元器件,上述介绍的是教科般的理论电路,在实际电路中,可能根据电路的实际需要可以省去某些元器件,或芯片内置上述元器件,所以需要根据实际应用来分析和了解各器件的功能和作用的。

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  • 旁接的电容我们都知道叫匹配电容,它们的大小可以改变振荡电路的频率,通过试验就可以观察的到。而两个分别串并得电阻各自起到什么作用,其值选多大?微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如...
    我们在观察晶体振荡电路时,通常会看到这么几个电子元器件,晶振和晶振两旁的电容。电容一端接地,一端接晶振。还有就是两个电阻,一个是跨接在晶振两端,一个接在晶振的输出端,同芯片相连。旁接的电容我们都知道叫匹配电容,它们的大小可以改变振荡电路的频率,通过试验就可以观察的到。而两个分别串并得电阻各自起到什么作用,其值选多大?微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如晶振、陶瓷谐振槽路;基于相移电路的时钟源,如:RC (电阻、电容)振荡器。硅振荡器通常是完全集成的RC振荡器,为了提高稳定性,包含有时钟源、匹配电阻和电容、温度补偿等。下图给出了两种时钟源。两种分立的振荡器电路,其中图a为皮尔斯振荡器配置,用于机械式谐振器件,如晶振和陶瓷谐振槽路。图b为简单的RC反馈振荡器。 83c202691e3329bed87851ba6366691f.png举例,一个振荡电路在其输出端串接了一个22K的电阻,在其输出端和输入端之间接了一个10M的电阻。并联电阻电路并联电阻是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器,将输入进行反向180度输出,晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移,整个环路的相移360度,满足振荡的相位条件,同时还要求闭环增益大于等于1,晶体才正常工作。Xin和Xout的内部一般是一个施密特反相器,反相器是不能驱动晶体震荡的。因此,在反相器的两端并联一个电阻,由电阻完成将输出的信号反向。电阻的作用是将电路内部的反向器加一个反馈回路,形成放大器,当晶体并在其中会使反馈回路的交流等效按照晶体频率谐振,由于晶体的Q值非常高,因此电阻在很大的范围变化都不会影响输出频率,但会影响脉宽比的。晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈,保证放大器工作在高增益的线性区,一般在M欧级,KHz晶振电路,并联电阻通常为10M欧,MHz晶振,并联电容通常为1M欧左右。

    串联电阻

    电路串联电阻常用来预防晶振被过分驱动。晶振过分驱动的后果是将逐渐损耗减少晶振的接触电镀,这将引起频率的上升,并导致晶振的早期失效,又可以讲drive level调整用。用来调整drive level和发振余裕度。电阻Rs常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀,这将引起频率的上升。可用一台示波器检测OSC输出脚,如果检测一非常清晰的正弦波,且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要,则晶振未被过分驱动;相反,如果正弦波形的波峰,波谷两端被削平,而使波形成为方形,则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻Rs来防止晶振被过分驱动。判断电阻Rs值大小的最简单的方法就是串联一个5k10k的微调电阻,0开始慢慢调高,一直到正弦波不再被削平为止。通过此办法就可以找到最接近的电阻Rs值。

    输出端串联电阻与负载电容组成网络,提供180度相移,同时起到限流的作用,防止反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振。其值的大小通常为几百欧姆较多,具体大小需要通过调试,根据过驱程度去选定串接多大电阻。

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    晶振本身的作用振荡器是一种能量转换器,石英谐振器是利用石英晶体谐振器决定工作频率,与LC谐振回路相比,它具有很高的标准性和极高的品质因数,,具有较高的频率稳定度,采用高精度和稳频措施后,石英晶体振荡器可以达到10-4~10-11稳定度。基本性能主要是起振荡作用,可利用其对某频率具有的响应作用,用来滤波、选频网络等,石英谐振器相当于RLC振荡电路。石英晶体俗称水晶,是一种化学成分为二氧化硅(SiO2)的六角锥形结晶体,比较坚硬。它有三个相互垂直的轴,且各向异性:纵向Z轴称为光轴,经过六棱柱棱线并垂直于Z轴的X轴称为电轴,与X轴和Z轴同时垂直的Y轴(垂直于棱面)称为机械轴

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    石英晶体之所以可以作为谐振器,是由于它具有正(机械能→电能)、反(电能→机械能)压电效应。沿石英晶片的电轴或机械轴施加压力,则在晶片的电轴两面三刀个表面产生正、负电荷,呈现出电压,其大小与所加力产生的形变成正比;若施加张力,则产生反向电压,这种现象称为正电效应。当沿石英晶片的电轴方向加电场,则晶片在电轴和机械轴方向将延伸或压缩,发生形变,这种现象称为反压电效应。因此,在晶体两面三刀端加上交流电压时,晶片会随电压的变化产生机械振动,机械振动又会在晶片内表面产生交变电荷。由于晶体是有弹性的固体,对于某一振动方式,有一个固有的机械谐振频率。当外加交流电压等于晶片的固有机械谐振频率时,晶片的机械振动幅度最大,流过晶片的电流最大,产生了共振现象。石英晶片的共振具有多谐性,即除可以基频共振外,还可以谐频共振,通常把利用晶片的基频共振的谐振器,利用晶片谐频共振的谐振器称为泛音谐振器,一般能利用的是3、5、7之类的奇次泛音。晶片的振动频率与厚度成反比,工作频率越高,要求晶片越薄(尺寸越大,频率越低),这样的晶片其机械强度就越差,加工越困难,而且容易振碎,因此在工作频率较高时常采用泛音晶体。一般地,在工作频率小于20MHZ时采用基频晶体,在工作频率大于20MHZ时采用泛音晶体。

    原理:压电效应
        若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形。反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

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    晶振的作用一句话简单说就是:选择频率,让跟自己固有频率相等的和接近的振荡荡起来。

    对于一个高可靠性的系统设计,晶体的选择非常重要,尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少,造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显,原因时上电时电路有足够的扰动,很容易建立振荡。在睡眠唤醒时,电路的扰动要比上电时小得多,起振变得很不容易。在振荡回路中,晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑:谐振频点,负载电容,激励功率,温度特性,长期稳定性。参考文档《晶振串联电阻与并联电阻有什么作用?》——晶科鑫官网《晶振的原理》——百度文库

    示波器的使用方法图解》——工控资料窝

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  • 旁接的电容我们都知道叫匹配电容,它们的大小可以改变振荡电路的频率,通过试验就可以观察的到。而两个分别串并得电阻各自起到什么作用,其值选多大?微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如...

    我们在观察晶体振荡电路时,通常会看到这么几个电子元器件,晶振和晶振两旁的电容。电容一端接地,一端接晶振。还有就是两个电阻,一个是跨接在晶振两端,一个接在晶振的输出端,同芯片相连。旁接的电容我们都知道叫匹配电容,它们的大小可以改变振荡电路的频率,通过试验就可以观察的到。而两个分别串并得电阻各自起到什么作用,其值选多大?

    微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如晶振、陶瓷谐振槽路;基于相移电路的时钟源,如:RC (电阻、电容)振荡器。硅振荡器通常是完全集成的RC振荡器,为了提高稳定性,包含有时钟源、匹配电阻和电容、温度补偿等。

    下图给出了两种时钟源。两种分立的振荡器电路,其中图a为皮尔斯振荡器配置,用于机械式谐振器件,如晶振和陶瓷谐振槽路。图b为简单的RC反馈振荡器。

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    举例,一个振荡电路在其输出端串接了一个22K的电阻,在其输出端和输入端之间接了一个10M的电阻。

    并联电阻

    电路并联电阻是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器,将输入进行反向180度输出,晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移,整个环路的相移360度,满足振荡的相位条件,同时还要求闭环增益大于等于1,晶体才正常工作。Xin和Xout的内部一般是一个施密特反相器,反相器是不能驱动晶体震荡的。因此,在反相器的两端并联一个电阻,由电阻完成将输出的信号反向。电阻的作用是将电路内部的反向器加一个反馈回路,形成放大器,当晶体并在其中会使反馈回路的交流等效按照晶体频率谐振,由于晶体的Q值非常高,因此电阻在很大的范围变化都不会影响输出频率,但会影响脉宽比的。

    晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈,保证放大器工作在高增益的线性区,一般在M欧级,KHz晶振电路,并联电阻通常为10M欧,MHz晶振,并联电容通常为1M欧左右。

    串联电阻

    电路串联电阻常用来预防晶振被过分驱动。晶振过分驱动的后果是将逐渐损耗减少晶振的接触电镀,这将引起频率的上升,并导致晶振的早期失效,又可以讲drive level调整用。用来调整drive level和发振余裕度。

    电阻Rs常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀,这将引起频率的上升。可用一台示波器检测OSC输出脚,如果检测一非常清晰的正弦波,且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要,则晶振未被过分驱动;相反,如果正弦波形的波峰,波谷两端被削平,而使波形成为方形,则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻Rs来防止晶振被过分驱动。判断电阻Rs值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻,从0开始慢慢调高,一直到正弦波不再被削平为止。通过此办法就可以找到最接近的电阻Rs值。

    输出端串联电阻与负载电容组成网络,提供180度相移,同时起到限流的作用,防止反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振。其值的大小通常为几百K 欧姆较多,具体大小需要通过调试,根据过驱程度去选定串接多大电阻。

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    晶振本身的作用

    振荡器是一种能量转换器,石英谐振器是利用石英晶体谐振器决定工作频率,与LC谐振回路相比,它具有很高的标准性和极高的品质因数,,具有较高的频率稳定度,采用高精度和稳频措施后,石英晶体振荡器可以达到10-4~10-11稳定度。

    基本性能主要是起振荡作用,可利用其对某频率具有的响应作用,用来滤波、选频网络等,石英谐振器相当于RLC振荡电路。

    石英晶体俗称水晶,是一种化学成分为二氧化硅(SiO2)的六角锥形结晶体,比较坚硬。它有三个相互垂直的轴,且各向异性:纵向Z轴称为光轴,经过六棱柱棱线并垂直于Z轴的X轴称为电轴,与X轴和Z轴同时垂直的Y轴(垂直于棱面)称为机械轴

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    石英晶体之所以可以作为谐振器,是由于它具有正(机械能→电能)、反(电能→机械能)压电效应。沿石英晶片的电轴或机械轴施加压力,则在晶片的电轴两面三刀个表面产生正、负电荷,呈现出电压,其大小与所加力产生的形变成正比;若施加张力,则产生反向电压,这种现象称为正电效应。当沿石英晶片的电轴方向加电场,则晶片在电轴和机械轴方向将延伸或压缩,发生形变,这种现象称为反压电效应。因此,在晶体两面三刀端加上交流电压时,晶片会随电压的变化产生机械振动,机械振动又会在晶片内表面产生交变电荷。由于晶体是有弹性的固体,对于某一振动方式,有一个固有的机械谐振频率。当外加交流电压等于晶片的固有机械谐振频率时,晶片的机械振动幅度最大,流过晶片的电流最大,产生了共振现象。石英晶片的共振具有多谐性,即除可以基频共振外,还可以谐频共振,通常把利用晶片的基频共振的谐振器,利用晶片谐频共振的谐振器称为泛音谐振器,一般能利用的是3、5、7之类的奇次泛音。晶片的振动频率与厚度成反比,工作频率越高,要求晶片越薄(尺寸越大,频率越低),这样的晶片其机械强度就越差,加工越困难,而且容易振碎,因此在工作频率较高时常采用泛音晶体。一般地,在工作频率小于20MHZ时采用基频晶体,在工作频率大于20MHZ时采用泛音晶体。

    原理:压电效应 若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形。反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

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    晶振的作用一句话简单说就是:选择频率,让跟自己固有频率相等的和接近的振荡荡起来。

    对于一个高可靠性的系统设计,晶体的选择非常重要,尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少,造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显,原因时上电时电路有足够的扰动,很容易建立振荡。在睡眠唤醒时,电路的扰动要比上电时小得多,起振变得很不容易。在振荡回路中,晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑:谐振频点,负载电容,激励功率,温度特性,长期稳定性。

    参考文档

    《晶振串联电阻与并联电阻有什么作用?》——晶科鑫官网

    《晶振的原理》——百度文库

    《示波器的使用方法图解》——工控资料窝

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  • 串联振荡晶体和并联振荡晶体的区别我们可以用两点来区分:  1、晶体谐振器的一个指标是串联振荡频率(fs, 也就是阻抗最小的频率),在此频率下,晶体表 现出电阻的性质。如果将电容与晶体谐振器串联,则可以将其引...
  • 在电感电容并联的电路中,当电容的大小恰恰使电路中的电压与电流同相位,即电源电能全部为电阻消耗,成为电阻电路时,叫作并联谐振。并联谐振是一种完全的补偿,电源无需提供无功功率,只提供电阻所需要的有功...

      变频串联谐振试验装置又叫串联谐振,是由变频电源、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成。被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式;分压器并联在被试品上,用于测量被试品上的谐振电压,并作过压保护信号;调频功率输出经激励变压器耦合给串联谐振回路,提供串联谐振的激励功率。

      在电感和电容并联的电路中,当电容的大小恰恰使电路中的电压与电流同相位,即电源电能全部为电阻消耗,成为电阻电路时,叫作并联谐振。并联谐振是一种完全的补偿,电源无需提供无功功率,只提供电阻所需要的有功功率。

      谐振时,电路的总电流最小,而支路的电流往往大于电路的总电流,因此,并联谐振也称为电流谐振。发生并联谐振时,在电感和电容元件中流过很大的电流,因此会造成电路的熔断器熔断或烧毁电气设备的事故;但在无线电工程中往往用来选择信号和消除干扰。

    串联谐振和并联谐振的谐振条件

    串联谐振的谐振条件

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    并联谐振的谐振条件

    三、串联谐振和并联谐振的电路特点

    串联谐振的电路特点

    1.总阻抗值最小:Z=R+j(wl-1/wc)=R;

    2.电源电压一定时,电流最大;I=I0=U/|Z|=U /R;

    3.电路成电阻性,电容或电感的电压可能高于电源电压。

    并联谐振的电路特点

    1.电压一定时,谐振时电流最小;

    2.总阻抗最大;

    3.电路成电阻性,支路电流可能会大于总电流。

    通过对电路谐振的分析,掌握谐振电路的特点,再生产实践中,应该用其所长,避其所短。

    四、串联谐振和并联谐振的产品特点

    串联谐振产品的主要特点

    1.所需电源容量大大减小

      串联谐振试验装置是利用谐振电抗器和被试品电容产生谐振,从而得到所需高电压和大电流的,在整个系统中,电源只需要提供系统中有功消耗的部分,因此,试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q倍(Q为品质因素)。

    2. 设备的重量和体积大大减小

      串联谐振电源中,不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器,而且,谐振激磁电源只需试验容量的1/Q,使得系统重量和体积大大减小,一般为普通试验装置的1/5~1/10。

    3. 改善输出电压波形

      谐振电源是谐振式滤波电路,能改善输出电压的波形畸变,获得很好的正弦波,有效地防止了谐波峰值引起的对被试品的误击穿。

    4. 防止大的短路电流烧伤故障点

      在谐振状态,当被试品的绝缘弱点被击穿时,电路立即脱谐(电容量变化,不满足谐振条件),回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而采用并联谐振或者传统试验变压器的方式进行交流耐压试验时,击穿电流立即上升几十倍,两者相比,短路电流与击穿电流相差数百倍。所以,串联谐振能有效地找到绝缘弱点,又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。

    5. 不会出现任何恢复过电压

      被试品发生击穿闪络时,因失去谐振条件,高电压也立即消失,电弧立刻熄灭,装置的保护回路动作,切断输出。

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  • RC电路分析计算

    千次阅读 2020-02-02 21:43:33
    如上图所示,假设RC电路电源电压为Us,电容大小为C,电容两端电压为Uc,电阻大小为R,电阻两端电压为Ur,流过电阻的电流为i,可以建立如下的方程: 求解上面的方程可以得到: 这是一个一阶非齐次线性微分方程...
  • 为什么晶振处加俩电容?

    千次阅读 2012-07-08 16:31:17
    晶振是晶体振荡器简称,在电气上它可以等效成一个电容一个电阻并联串联一个电容二端网络,电工学上这个网络有两个谐振点,以频率高低分其中较低频率是串联谐振,较高频率是并联谐振。由于晶体自身...
  • 电工学 学习总结一

    千次阅读 2013-10-28 21:44:46
    电位:参考点选定才能确定电位的大小和正负。 功率:功率是个标量,但在其电压与电流正方向一致。P=UI=U^2/R=I^2*R 基尔霍夫电流定律KCL:在同一节点,任一瞬间流入该节点的电流之一定等于该节点的流出之...
  • 电路学习之元器件篇

    2019-01-05 20:54:27
    流过电流是不确定,即流过电压源电流是任意,在应用过程中与电阻串联并联没有实际意义)。电流源:内阻相对负载阻抗很大,电流大小一般不会改变,在应用过程中必须与电阻并联才有实际意义。    ...
  • 2021-01-12

    2021-01-12 08:58:10
     电路特点:由于有电容存在不能流过直流电流,电阻和电容都对电流存在阻碍作用,其总阻抗由电阻和容抗确定,总阻抗随频率变化而变化。RC 串联有一个转折频率: f0=1/2πR1C1  当输入信号频率大于 f0 时,整个...
  • 一般选择C3 为0.1uF 独石电容,R1 为1K 的电阻,正脉冲有效宽度为: ln10*R1*C3=230>2,即可以该电路可以产生有效复位。 ( 3 ) 程序下载线接口: AT89S52 自带有isp 功能,ISP 全名为In System Programming,即...
  • RC电路

    千次阅读 2017-01-19 16:35:06
     电路特点:由于有电容存在不能流过直流电流,电阻和电容都对电流存在阻碍作用,其总阻抗由电阻和容抗确定,总阻抗随频率变化而变化。RC 串联有一个转折频率: f0=1/2πR1C1  当输入信号频率大于 f0 时,整个...
  • L1,C1,C2,C3决定振荡频率(谐振频率为C2C3串联C1并联L1并联所得); C2C3构成反馈部分 , 其比值容易影响起振容易程度; 经过R2大电阻后在接仪器,避免仪器影响电路Q值,导致不振荡或不稳定等。...

空空如也

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串联电阻和并联电阻的大小