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石英晶体振荡器的电路原理

来源: 发布时间:2017-11-06 点击量:153

石英晶体是一种各向异性的结晶体,从一块晶体按一定的方位角切下的薄片成为晶片,然后在晶片的对应表面上涂银层,并安装一对金属块作为极板,这就构成了石英晶体振荡器。石英晶体之所以可以做振荡电路是基于其压电效应。当晶片外两个极板之间加一个电场时,晶体会产生机械形变;反之,当极板间施加机械力,晶体内会产生电场,这种现象称为压电效应。了解了这些,接下来晶科鑫为大家分析石英晶体振荡器的电路组成原理。

石英晶体振荡器电路形式有很多种,常用的有两类:一类是石英晶振接在振荡回路中,作为电感元件使用,这类振荡器称为并联晶体振荡器;另一类是把晶体作为串联短路元件使用,使其工作于串联谐振频率上,称为串联晶体振荡器。何为并联晶体振荡器?这类晶体振荡器的原理和一般LC振荡器相同,只是把晶体接在振荡回路中作为电感元件使用,并与其它回路元件一起,按照三点式电路的组成原则与晶体管相连。而串联晶体振荡电路是把晶体接在正反馈支路中,当晶体工作在串联谐振频率上时,其总电抗为零,等效为短路元件,这时反馈作用最强,满足振幅起振条件。下面是石英晶体振荡器并联电路和串联电路的电路图:


并联谐振晶体振荡电路图                串联谐振晶体振荡电路图

图1 并联谐振晶体振荡电路图                               图2 串联谐振晶体振荡电路图            


分析上面的并联谐振型晶体振荡电路图1,我们可以看出若把石英晶体等效为一电感LD时,该电路即成为电容三点式振荡器,只有频率在石英晶体的fo与f∞之间时,石英晶体才会呈现出感抗特性;串联谐振晶体振荡电路与电容三点式振荡电路十分相似,所不同的是反馈信号不是直接接到半导体管的发射极,而是经石英晶体接人实现正反馈。若LC选频回路的振荡频率等于石英晶体的串联谐振频率,石英晶体谐振器就会呈现很小的电阻,实现正反馈最强,满足振荡条件,振荡电路便可起振。

通过上面的讲述我们应该知道石英晶体振荡器的电路其实一点也不复杂,而其优异的性能使其受到了各个领域产品的亲睐,尤其是在通信系统产品中,石英晶体振荡器的价值得到了更完美的体现,同时也让其得到了更快的发展。许多高性能的石英晶振被广泛应用于通信网络、无线数据传输、高速数字数据传输等领域。

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