=== 第十一章基本振盪電路 ===

=== 第十一章基本振盪電路=== 第11章基本振盪電路 11-1 正弦波產生電路 11-2 多諧振盪器 11-3 施密特觸發器 11-4 方波產生電路 11-5 三角波產生電路 11-6 555 計時器振盪電路

11-1 正弦波產生電路 振盪電路（oscillator）（又稱為波形產生電路）的功能是將電路中的直流電能轉換為交流電能，以產生各種交流信號波形，如正弦波、方波、脈波、三角波、鋸齒掃描波及階梯波等，如圖11-1 所示。因為實際應用以正弦波、方波、脈波及三角波的應用最多，所以本章節將探討此類波形產生電路，至於其他波形，則請參閱相關書籍說明。

11-1 正弦波產生電路

11-1 正弦波產生電路 圖11-2(a)為正弦波振盪電路的組成方塊圖。

例題 11-1 11-1 正弦波產生電路

11-1 正弦波產生電路 圖11-5 為回授網路採RC回授式的韋恩電橋振盪器（Wien-bridge oscillator），由回授網路，即頻率選擇網路（frequency-selective network），利用基本電學分壓定理，可得回授因數：

11-1 正弦波產生電路 採RC回授式網路的韋恩電橋振盪電路與相移振盪電路，因電阻會消耗能量，所以最高振盪頻率大約在數百kHz 左右，為得到更高之振盪頻率，則回授網路應改用LC回授式，如考畢子振盪電路與哈特萊振盪電路。

11-1 正弦波產生電路 考畢子振盪電路 1

11-1 正弦波產生電路 哈特萊振盪電路 2

11-1 正弦波產生電路 LC回授式的高頻振盪電路常因電感、電容元件特性的改變，造成振盪頻率不穩定，而目前能提供最穩定與最高精準度的振盪元件為石英晶體振盪器，其結構符號、振盪原理及特性說明如下：

11-1 正弦波產生電路 石英晶體振盪器的物理結構與電路符號 1 石英晶體（簡稱晶體）基本上為二氧化矽的結晶體，若將一塊切割好的石英晶體（外觀像是一片很薄的玻璃片）兩邊塗上導電銀薄膜並各銲上一根導線，再加以金屬外殼封裝，即構成石英晶體振盪器，如圖11-9 分別為石英晶體封裝後之外觀、內部物理結構及電路符號。

11-1 正弦波產生電路 石英晶體的壓電效應 2 石英晶體的振盪原理是，利用壓電效應（piezoelectric effect），使晶體產生共振現象。當在石英晶體的兩端加上電場時，晶體會產生機械變形，相反地，若在石英晶體的兩端施以壓力時，晶體則會在其對應方向產生電場，這種物理現象稱為壓電效應，如圖11-10 所示。

11-1 正弦波產生電路 利用石英晶體的壓電效應，在晶體的兩端加上交流電壓時，晶體即會產生機械振動，同時晶體的振動又會產生交變的電壓，當外加交流電壓頻率與晶體機械共振頻率相同時，即產生壓電共振特性，此時機械的振動與交流電壓幅度都會達到最大，這種現象稱為壓電諧振，其與基本電學所學的LC諧振現象非常相似。石英晶體的諧振頻率與晶體從石英結晶塊切下來時的切割方式、方向、形狀及尺寸大小皆有關。

11-1 正弦波產生電路 石英晶體的等效電路與振盪頻率 3 圖11-11(a)為石英晶體的等效電路，其中： 1.並聯電容Cp為晶體不振動時之等效平板電容值，其值約為數pF～數十pF。 2.電阻R等效於晶體振動時，因摩擦而造成的損耗，其值約為100。 3.電感L等效於晶體振動慣性，其值約為數十mH～數百mH。

11-1 正弦波產生電路 4.串聯電容Cs等效於晶體振動彈性，其值約為0.0002pF～0.1pF。

11-1 正弦波產生電路 石英晶體振盪電路的應用 4 圖11-12(a)為基本石英晶體振盪電路，電路中的電容C 可微調輸出振盪頻率。若將考畢子振盪電路內的電感改用諧振時具有電感性的石英晶體，稱為皮耳斯（Pierce）振盪電路，如圖11-12(b)所示。實用的石英晶體振盪電路，其振盪頻率主要與晶體的諧振頻率有關，與外接的電路元件無關。

11-2 多諧振盪器 多諧振盪電路（multivibrator）可產生方波信號與脈波信號，此類信號常應用於控制電路中。多諧振盪器屬於弛張振盪器（relaxation oscillator），其振盪原理是利用電容充放電的特性，改變輸出（Hi，Lo）狀態，此與正弦波振盪電路利用諧振原理產生振盪的方式不同。

=== 第十一章 基本振盪電路 ===