石英晶体振荡器的工作原理

石英晶体振荡器的工作原理

石英晶体振荡器简介
　　石英谐振器简称为晶振，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与田英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。

晶体稳频的多谐振荡器：为了得到频率比较稳定的信号，需要晶体稳频形式有多种，但单反相器方式最为简单，也最常用，许多MCU都用这种形式

　　石英谐振器按引出电极情况来分有双电极型、三电极型和双对电极型几种。图l为双电极型石英谐振器的外形，尽管它们的体积有大有小、固有振荡频率有高有低，但在电路图中均用图1(b)符号表示。三电极型和双对电极型石英谐振器的符号见图。2。
　　石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件，如彩电的色副载波振荡器、电子钟表的时基振荡器及游戏机中的时钟脉冲振荡器等，石英晶体成本较高，故在要求不太高的电路中一般采用陶瓷谐振元件。

  PXO工作原理

    放大网络----- 对所加的信号进行放大； 反馈网络------相位校正网络
                   

                                  PXO基本工作原理的功能图
     振荡电路的两项条件：
     <1>电路的闭环增益必须等于1，这可以通过放大器网络的自限幅特性实现；
     <2>围绕电路的网络相移量必须等于2πn，通常n为1或2。
                   

  VCXO工作原理

     VCX由石英谐振器、变容二极管和振荡电路组成,通过控制变容二极管的电压来改变变容二极管的电容，从而“牵引”石英谐振器的频率，以达到频率调制的目的。

    技术规范：控制电压–交流信号时，也称调制电压

    压控范围 -电压变化范围内的频率变化量

    压控极性 – 随电压的增加而上升的极性为“+”，反之为“-”
                   

    线性度 -频率偏移（ error）与压控范围的比例

                    

TCXO工作原理

     基本上是一个VCXO和温度补偿网络构成，补偿网络有热敏电阻等组成，通过调节不同温度下变容二级管的电压来改变晶体的负载，从而调整晶体的频率。
                           

   变容二极管反向电压的温度特性控制方法：

    ----1~3个热敏电阻构成的网络
   ----数字逻辑器件或微处理器依据写入memory中的晶体的F/T特性值，计算并通过D/A器件发出。0.1 PPM的准确度可以达到，但1 PPM是批量生产的分水岭。
               

                                          TCXO工作基本工作原理

　石英晶体振荡器特点
　　???? 在振荡频率上，闭合回路的相移为2nπ。
　　???? 当开始加电时，电路中唯一的信号是噪声。满足振荡相位条件的频率噪声分量以增
　　大的幅度在回路中传输，增大的速率由附加分量，即小信号，回路益增和晶体网络
　　的带宽决定。
　　???? 幅度继续增大，直到放大器增益因有源器件（自限幅）的非线性而减小或者由于某
　　一自动电平控制而被减小。
　　???? 在稳定状态下，闭合回路的增益为1。