石英晶体振荡器与外围电路关系

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1、石英晶体振荡器与外围电路关系一、三端式LC振荡器三端式LC振荡电路是经常被采用的，其工作频率约在几MHz到几百MHz的范围，频率稳定度也比变压器耦合振荡电路高一些，约为10–3~10–4量级，采取一些稳频措施后，还可以再提高一点。三端式LC振荡电路以分为电感三端式和电容三端式电容三端式又分为串联型电容三端式和并联型电容三端式（也有叫三点式）。并联型电容三端式：电容反馈式振荡电路,如图1a。振荡频率　　(公式1)　反馈系数(公式2)集电极等效负载：　(公式3)ab图1　在这个电路中若要提高电容反馈式振荡电路的振荡频率，势必要减小C1和C2的电容量和L的电感量。实际上不C1

2、和C2的电容量减小到一定程度时，晶体管的极间电容和电路中的杂散电容将纳入C1和C2中，从而影响振荡频率。这些电容等效为放大电路的输入电容Ci和输出电容C。，如图1b中所标注。电路的优点:1.电容反馈三端电路的优点是振荡波形好。2.电路的频率稳定度较高，适当加大回路的电容量，就可以减小不稳定因素对振荡频率的影响。3.电容三端电路的工作频率可以做得较高，可直接利用振荡管的输出、输入电容作为回路的振荡电容。它的工作频率可做到几十MHz,采用共基放大电路可做到几百MHz的甚高频波段范围。电路的缺点：调C1或C2来改变振荡频率时，反馈系数也将改变。改进型电容反馈式振荡电路，如图2

3、：a)图2在电感支路串联一个小容量电容C，而且C＜＜C1，C＜＜C2，这样总电容约为C，因面电路的振荡频率为：(公式4)二、石英晶体振荡器1、石英晶体的压电特性石英晶体所以能成为电谐振器，是利用了它所特有的正、反两种压电效应。所谓正压电效应，就是当沿晶体的电轴或机械轴施以张力或压力时，就在垂直于电轴的两面上产生正、负电荷，呈现出电压。负压电效应是指当在垂直于电轴的两面上加以交变电压时，晶体将会沿电轴或机械轴产生弹性变形（伸张或压缩），称为机械振动。2、石英晶体的谐振特性：因为石英晶体和其它弹性体一样，具有弹性和惯性，因而存在着固有振动频率。当外加电信号频率在此自然频率附

4、近时，就会发生谐振现象。它既表现为晶片的机械共振，又在电路上表现出电谐振。3、石英晶体的阻抗频率特性并联型石英晶体振荡电路：石英晶振可以等效为一个串联谐振回路或一个并联谐振回路石英晶体的等效电路如下虚线部份：其频率特性如下：串联谐振频率:并联谐振频率:当振荡频率为f＝fq时，Lq,Cq,rq支路呈感性，与C0产生并联谐振。，石英晶体呈纯阻性。由于Cq<

5、阻抗仍很大，使晶体管的电压增益能满足振幅起振条件的要求。5、反馈系数反馈系数,若增大C1/C2,则一方面反馈系数数值随之增大，,环路增益大,有利于电路起振；但是其值过大时，它又使减小，，从而造成电压放大倍数数值减小，振荡稳定性会变差，不利于电路起振。因此，C1/C2既不能太大，又不能太小，具体数值应通过实验来确定。所以各个厂家在卖石英晶体时会给出一个匹配值。比值通常取1.2～2.4。标频f越高,比值趋近2.4;标频率f越低,比值趋近1.2　　A178谐振器测试记录次序晶振（M）C1（C36inA178）(pF)Rext（R22）(K)C2(C37)(pF)起振效果166

6、8空没接（空）稍好266810空较好36681010较好46681033较好56681047较好66681068较好76331047(5:5)失败86471047(5:5)失败964710空较好106331047(5:5)失败116331068较好126331033(10:10)失败136331022(10:10)失败1463310空(10:10)失败1564710空较好1664710100较好16610010100较好18610010空较好196100空空较好206空1033(5:5)失败216空1068(10:10)失败22668空68不稳定23668空10(5:5

7、)失败注：稍好：指在10次测试中，超过5次能正常振荡；较好：测试中，每次都能正常振荡，试验次数不等（3－10次），包括冷启动和热启动。不稳定：失败次多次数多，且要较长时间等待。三、补充资料1、晶振：即所谓石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称。不过由于在消费类电子产品中，谐振器用的更多，所以一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了。后者就是通常所指时钟振荡器(振荡器)。2、分类。首先说一下谐振器。谐振器一般分为插件（Dip）和贴片（SMD）。插件中又分为1)HC-49U2)HC-49U/S3)音叉型（圆柱）HC-49U一般称49U，有些采