原创 有关晶体振荡器的小科普

2022-5-20 13:53 293 1 1 分类: 工业电子 文集: 晶振

在RC和LC振荡器中,电阻、电容和电感值随温度而变化,因此频率也会受到影响。使用压电晶体可以减弱这一现象。在并联谐振电路中,压电晶体可提高振荡器的稳定性,这种振荡器称为:晶体振荡器。


1. 振荡器频率稳定性

理想的振荡器应保持频率长时间稳定,无频率变化,输出波形为清晰的正弦波输出。晶振频率稳定是振荡电路设计的关键点。


2. 晶体振荡器的原理:压电效应

压电效应和晶片内部的结构有关。石英晶体的化学式为二氧化硅,一个硅离子和两个氧离子交替排列组成的正六边形排列结构。当石英晶体受到压力,表面会产生电荷,电荷量和外机械力成正比的关系。反之,对晶片两端的电极施加电压时,晶体会产生机械变形。这被称为压电效应。

3. 石英晶体的工作原理

如果施加交流电压,晶体开始以施加电压的频率振动。如果施加电压的频率等于晶体的固有频率,则会发生谐振并且晶体振动达到最大值。这个固有频率几乎是恒定的。

4. 晶体的等效电路

下图分别表示晶体的符号和等效电路。等效电路包括静态电容C0, 动态电容C1, 谐振电阻R1, 以及动态电感L1。


5. 电抗频率曲线

晶体阻抗的斜率表示随着频率的增加,在特定的频率下,串联电容C和电感L之间的作用产生串联谐振电路,将晶体的阻抗降低到最小并等于R并得到串联谐振频率fs。


6. 晶体振荡器电路

优点:频率稳定性好; Q值非常高

缺点:很脆弱,可用于低功耗电路;振荡的频率不能明显改变

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