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一一道来关于石英晶体振荡器的振荡条件

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浏览:- 发布日期:2018-08-29 11:25:42【
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振荡器是大多数电子产品都会具备的一款电子元件,石英晶体振荡器也既是有源晶振,是一个完整的振荡器,里面除了石英晶体外,还有晶体管和阻容元件。有源晶振不需要DSP的内部振荡器,信号质量好,比较稳定,而且连接方式相对简单.既然说石英晶体振荡器那肯定体内的振荡尤为重要了.那么关于振荡器具备哪些振荡条件呢?下面由康比电子给你一一道来.

振荡条件

任何振荡器,无论是RC、LC还是晶体控制的,都需要满足两个条件才能在期望的频率下工作;在该频率下,其环路增益必须大于1,其环路相移必须为零( 2n弧度,其中n = 0或整数)。

实际上,振荡器可以分为两组:

1。)同相维持放大器。

反馈网络必须在工作频率提供零相移。

2。)反相维持放大器。

反馈网络必须提供π弧度。

放大器反馈网络

一一道来关于石英晶体振荡器的振荡条件

由于石英晶体在其串联谐振频率fr处呈现零相移,因此它可以单独作为反馈分量。( 1 )。上面。)只要放大器具有足够的增益来克服由于其输入和输出电阻以及充当分压器的晶体R1而导致的损耗,电路将在fr振荡。

如果与校准晶体的负载电容相等的电容器与晶体串联放置,电路也可以在负载或并联谐振频率下振荡。如果是微调器,额外的电容器提供了一种方便的石英晶体振荡器频率调节方法,并可用于调谐晶体校准容差。然而,需要更多的放大器增益,因为晶体ESR略高于R1,取决于C1和C0。

实际上,不存在没有不想要相移的“完美放大器”。一些非反相放大器,特别是微处理器时钟和采用级联逻辑电路的放大器,可能在工作频率上表现出明显的滞后相移。更糟糕的是,在一些电路中,由于这些放大器中的许多非线性有源级,滞后在整个工作周期内不是恒定的。结果是短期稳定性差或抖动。

一一道来关于石英晶体振荡器的振荡条件

在晶体中,放大器内的恒定滞后相移表现为电感Leq,如( 1 )中所示。)与完美放大器串联。为了实现振荡,电路必须呈现容抗,以抵消该电感;也就是说,它必须以低于fr的频率振荡。危险在于,由于与晶体C0谐振的电感以及与晶体C0并联的任何“杂散”,可能会发生非晶体控制的振荡。leq可以被串联电容器CL抵消,以便将贴片晶振拉回到fr,如图( 2 )所示。)上面。在这种情况下,必须理解,因为晶体再次是电阻性的,所以CL不是晶体负载电容。

相转化

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上述电路显示了产生进一步相位反转所需的反馈网络。对于弧度的相移,网络的要求是两个串联电抗之和不一定相等,可以抵消第三个电抗。这发生在两个臂共振的时候。图( 1 )表示了Pierce振荡器的配置及其关系,考皮茨和克拉普。图( 2 )。)代表哈特利和米勒。

由于并联谐振器晶体已经被校准以在其标记的频率上提供感抗,因此它可以替代上述正电抗之一。只要呈现给晶振的总电容(包括放大器和杂散电容)等于振荡时的负载电容,电路就会在频率上工作。其中一个电容器可以是微调器,以允许微调。放大器可能比同相配置更完美,因为只需要使用一个有源级。

阻抗反转振荡器

电路( 1 )的一个变型。)以上是阻抗反转振荡器。使用Pierce或Colpitts电路,代替让晶体抵消振荡器电抗,将电感器与晶体串联。这种布置经常用于使用泛音晶体的石英晶体振荡器中,以给出选择性,降低不希望的模式的可能性,并且还允许使用串联校准晶体。(这在非常高的频率下是强制性的。)然而,注意,振荡不会通过晶体C0发生;如果晶体被拉高fr,这是可能的。

典型振荡器电路

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