原创 晶体 晶振 锁相环

2014-4-27 20:20 2011 11 11 分类: 模拟 文集: 基础和模拟

一、

压电效应: 压力和电之间的互转。

石英晶体是一种很好的压电材料。

无论什么类型的晶振原理都是:晶体的压电效应。

1、无源晶振=晶体谐振器=晶体=crystal只能起到谐振的作用,自身并不能产生“振荡信号”,需要配合外部的IC才能振荡。所以从严格意义上说,并不能称之为“晶振”。如下图是典型的应用,需要和单片机内部的电路配合才能起振,电容的作用是滤掉谐波的,没有具体固定值。利用单片机内反相器和电阻组成的振荡电路,,在XTAL1和XTAL2引脚上接定时元件,如压电晶体和电容组成的并联谐振电路,则内部可产生与外加晶体同频率的振荡时钟。

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单片机有内部时钟方式和外部时钟方式两种:(1)单片机的XTAL1和XTAL2内部有一片内振荡器结构,但仍需要在XTAL1和XTAL2两端连接一个 晶振和两个电容才能组成时钟电路,这种使用晶振配合产生信号的方法是内部时钟方式;(2)单片机还可以工作在外部时钟方式下,外部时钟方式较为简单,可直 接向单片机XTAL1引脚输入时钟信号方波,而XTAL2管脚悬空。 既然外部时钟方式相对内部较为方便,那为什么大多数单片机系统还是选择内部时钟方式呢? 这是因为单片机的内部振荡器能与晶振、电容构成一个性能非常好的时钟信号源。

2、晶振=晶体振荡器=有源晶振=oscillator晶体振荡器的内部除了有晶体之外,还有一些电路,来驱动晶体,是把“晶体+IC”封装在一块的。晶体振荡器只要通上电源(需要单独提供电源),就有持续稳定的振荡信号输出.这种器件才是"晶体振荡器",简称"晶振"。

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某产生方波的晶振内部电路,可能是下图

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晶振分类:

(1)普通晶体振荡器(SPXO)可产生10^(-5)~10^(-4)量级的频率精度,标准频率1—100MHZ,频率稳定度是±100ppm。SPXO没有采用任何温度频率补偿措施,价格低廉,通常用作微处理器的时钟器件。封装尺寸范围从21×14×6mm及5×3.2×1.5mm。

(2)电压控制式晶体振荡器(VCXO)的精度是10^(-6)~10^(-5)量级,频率范围1~30MHz。低容差振荡器的频率稳定度是±50ppm。通常用于锁相环路。封装尺寸14×10×3mm。

(3)温度补偿式晶体振荡器()采用温度敏感器件进行温度频率补偿,频率精度达到10^(-7)~10^(-6)量级,频率范围1—60MHz,频率稳定度为±1~±2.5ppm,封装尺寸从30×30×15 mm至11.4×9.6×3.9mm。通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备等。

(4)恒温控制式晶体振荡器(OCXO)将晶体和振荡电路置于恒温箱中,以消除环境温度变化对频率的影响。OCXO频率精度是10^(-10)至10^(-8)量级,对某些特殊应用甚至达到更高。频率稳定度在四种类型振荡器中最高。

3、无源晶振输出波形为正弦波,有源晶振输出波形为正弦波或方波。 有源晶振本身输出是正弦波,在其内部加了整形电路,所以输出是方波,正弦波一般用的很少,普遍用的都是方波输出

4、晶体的好处是,体积小,重量轻,成本低,无需单独供电;
晶振的好处是,工作可靠,频率稳定,信号驱动能力强,受负载影响小。

5、振荡电路,不仅有石英晶体振荡电路,还有RC振荡电路,LC振荡电路等等,各有优缺点。


二、 
锁相环 
应用: 倍频,分频,频率合成,相干通信,跟踪 等等。
分类: 模拟锁相环 和 数字锁相环

原理


分频、倍频


 

 

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