石英晶體振蕩器的工作原理

石英晶體振蕩器的工作原理

石英晶體振蕩器簡介
　　石英諧振器簡稱為晶振，它是利用具有壓電效應(yīng)的石英晶體片制成的。這種石英晶體薄片受到外加交變電場的作用時會產(chǎn)生機(jī)械振動，當(dāng)交變電場的頻率與田英晶體的固有頻率相同時，振動便變得很強(qiáng)烈，這就是晶體諧振特性的反應(yīng)。利用這種特性，就可以用石英諧振器取代LC(線圈和電容)諧振回路、濾波器等。由于石英諧振器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于家用電器和通信設(shè)備中。

晶體穩(wěn)頻的多諧振蕩器：為了得到頻率比較穩(wěn)定的信號，需要晶體穩(wěn)頻形式有多種，但單反相器方式最為簡單，也最常用，許多MCU都用這種形式

　　石英諧振器按引出電極情況來分有雙電極型、三電極型和雙對電極型幾種。圖l為雙電極型石英諧振器的外形，盡管它們的體積有大有小、固有振蕩頻率有高有低，但在電路圖中均用圖1(b)符號表示。三電極型和雙對電極型石英諧振器的符號見圖。2。
　　石英諧振器因具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件，如彩電的色副載波振蕩器、電子鐘表的時基振蕩器及游戲機(jī)中的時鐘脈沖振蕩器等，石英晶體成本較高，故在要求不太高的電路中一般采用陶瓷諧振元件。

??PXO工作原理

??? 放大網(wǎng)絡(luò)----- 對所加的信號進(jìn)行放大； 反饋網(wǎng)絡(luò)------相位校正網(wǎng)絡(luò)
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????????????????????????????????? PXO基本工作原理的功能圖
???? 振蕩電路的兩項(xiàng)條件：
???? <1>電路的閉環(huán)增益必須等于1，這可以通過放大器網(wǎng)絡(luò)的自限幅特性實(shí)現(xiàn)；
???? <2>圍繞電路的網(wǎng)絡(luò)相移量必須等于2πn，通常n為1或2。
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??VCXO工作原理

???? VCX由石英諧振器、變?nèi)?a target="_blank">二極管和振蕩電路組成,通過控制變?nèi)荻O管的電壓來改變變?nèi)荻O管的電容，從而“牽引”石英諧振器的頻率，以達(dá)到頻率調(diào)制的目的。

??? 技術(shù)規(guī)范：控制電壓–交流信號時，也稱調(diào)制電壓

??? 壓控范圍 -電壓變化范圍內(nèi)的頻率變化量

??? 壓控極性 – 隨電壓的增加而上升的極性為“+”，反之為“-”
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??? 線性度 -頻率偏移（ error）與壓控范圍的比例

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TCXO工作原理

???? 基本上是一個VCXO和溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)有熱敏電阻等組成，通過調(diào)節(jié)不同溫度下變?nèi)荻壒艿碾妷簛砀淖兙w的負(fù)載，從而調(diào)整晶體的頻率。
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?? 變?nèi)荻O管反向電壓的溫度特性控制方法：

??? ----1~3個熱敏電阻構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)
?? ----數(shù)字邏輯器件或微處理器依據(jù)寫入memory中的晶體的F/T特性值，計(jì)算并通過D/A器件發(fā)出。0.1 PPM的準(zhǔn)確度可以達(dá)到，但1 PPM是批量生產(chǎn)的分水嶺。
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????????????????????????????????????????? TCXO工作基本工作原理

　石英晶體振蕩器特點(diǎn)
　　???? 在振蕩頻率上，閉合回路的相移為2nπ。
　　???? 當(dāng)開始加電時，電路中唯一的信號是噪聲。滿足振蕩相位條件的頻率噪聲分量以增
　　大的幅度在回路中傳輸，增大的速率由附加分量，即小信號，回路益增和晶體網(wǎng)絡(luò)
　　的帶寬決定。
　　???? 幅度繼續(xù)增大，直到放大器增益因有源器件（自限幅）的非線性而減小或者由于某
　　一自動電平控制而被減小。
　　???? 在穩(wěn)定狀態(tài)下，閉合回路的增益為1。