石英晶體振蕩器的應用

石英鐘走時準、耗電省為其優(yōu)點。不論是老式石英鐘或是新式多功能石英鐘都是以石英晶體振蕩器為電路，其頻率精度決定了電子鐘表的走時精度。石英晶體振蕩器原理的示意如圖3所示，上偏晶振生產(chǎn)廠家，其中V1和V2構成CMOS反相器石英晶體Q與振蕩電容C1及微調(diào)電容C2構成振蕩系統(tǒng)，這里石英晶體相當于電感。振蕩系統(tǒng)的元件參數(shù)確定了振頻率。一般Q、C1及C2均為外接元件。另外R1為反饋電阻，R2為振蕩的穩(wěn)定電阻，它們都集成在電路內(nèi)部。故無法通過改變C1或C2的數(shù)值來調(diào)整走時精度。但此時仍可用加接一只電容C有方法，來改變振蕩系統(tǒng)參數(shù)，以調(diào)整走時精度。根據(jù)電子鐘表走時的快慢，調(diào)整電容有兩種接法:若走時偏快，上偏晶振，則可在石英晶體兩端并接電容C，如圖4所示。此時系統(tǒng)總電容加大，振蕩頻率變低，走時減慢。若走時偏慢，則可在晶體支路中串接電容C。如圖5所示。此時系統(tǒng)的總電容減小，振蕩頻率變高，走時增快。只要經(jīng)過耐心的反復試驗，就可以調(diào)整走時精度。因此，晶振可用于時鐘信號發(fā)生器。

晶體振蕩器基本知識

1、概念：電路上為一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡，有兩個諧振點，較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。

這兩個頻率接近，再很窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，只要在晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容就可以組成并聯(lián)諧振電路。

2、選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率；

3、分類：無源晶振（crystal，晶體）、有源晶振（oscillator，振蕩器）；

4、振蕩原理：壓電效應；

5、壓電諧振：當外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率（決定于晶片的尺寸）相等時，機械振動的幅度急劇增加；

6、石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應來起振，石英晶體諧振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC來共同作用工作的；

振蕩器直接應用于電路中，諧振器的工作一般需要提供3.3V的電壓來維持工作。

振蕩器比諧振器多了一個重要的技術參數(shù)：諧振電阻（RR）；

7、Q值：衡量電感的主要參數(shù)，指電感器再某一頻率的交流下工作時，所呈現(xiàn)的感抗與等效損耗電阻之比。

Q值越高，損耗越小，效率越高；

晶體振蕩器的選用

晶體振蕩器被廣泛應用到軍、民用通信電臺，微波通信設備，程控電話交換機，無線電綜合測試儀，BP機、移動電話發(fā)射臺，頻率計數(shù)器、GPS、遙控移動設備等。它有多種封裝，特點是電氣性能規(guī)范多種多樣。它有好幾種不同的類型：電壓控制晶體振蕩器（VCXO）、溫度補償晶體振蕩器（TCXO）、恒溫晶體振蕩器（OCXO），以及數(shù)字補償晶體振蕩器（MCXO或DTCXO），每種類型都有自己的性能。如果需要使設備即開即用，您就必須選用VCXO或溫補晶振，如果要求穩(wěn)定度在0.5ppm以上，則需選擇數(shù)字溫補晶振（MCXO）。模擬溫補晶振適用于穩(wěn)定度要求在5ppm～0.5ppm之間的需求。VCXO只適合于穩(wěn)定度要求在5ppm以下的產(chǎn)品。在不需要即開即用的環(huán)境下，如果需要信號穩(wěn)定度超過0.1ppm的，可選用OCXO。 晶體振蕩器的主要特性之一是工作溫度內(nèi)的穩(wěn)定性，上偏晶振廠家，它是決定振蕩器價格的重要因素。穩(wěn)定性愈高或溫度范圍愈寬，器件的價格亦愈高。工業(yè)級標準規(guī)定的-40～+75℃這個范圍往往只是出于設計者們的習慣，倘若-30～+70℃已經(jīng)夠用，那么就不必去追求更寬的溫度范圍。設計工程師要慎密決定特定應用的實際需要，然后規(guī)定振蕩器的穩(wěn)定度。指標過高意味著花錢愈多。晶體老化是造成頻率變化的又一重要因素。根據(jù)目標產(chǎn)品的預期壽命不同，有多種方法可以減弱這種影響。晶體老化會使輸出頻率按照對數(shù)曲線發(fā)生變化，也就是說在產(chǎn)品使用的一年，這種現(xiàn)象才較為顯著。例如，使用10年以上的晶體，上偏晶振原廠，其老化速度大約是一年的3倍。采用特殊的晶體加工工藝可以改善這種情況，也可以采用調(diào)節(jié)的辦法解決，比如，可以在控制引腳上施加電壓（即增加電壓控制功能）等。