晶振的負(fù)載電容
晶振有一個重要的參數(shù),那就是負(fù)載電容值,選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容,就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。
一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器(注意是放大器不是反相器)的兩端接入晶振,再有兩個電容分別接到晶振的兩端,每個電容的另一端再接到地,這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容,請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容,這個不能忽略。
一般的晶振的負(fù)載電容為15p或12.5p ,如果再考慮元件引腳的等效輸入電容,則兩個22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。負(fù)載電容+等效輸入電容=22pF。
晶體振蕩器的電路
晶體振蕩器電路通過從石英諧振器獲取電壓信號,對其進(jìn)行放大并將其反饋回諧振器來維持振蕩。石英的膨脹和收縮速率是諧振頻率,由晶體的切割和尺寸決定。當(dāng)產(chǎn)生的輸出頻率的能量與電路中的損耗匹配時,可以維持振蕩。
振蕩器晶體具有兩個導(dǎo)電板,在它們之間夾有一塊石英片或音叉。在啟動期間,控制電路會將晶體置于不穩(wěn)定的平衡狀態(tài),并且由于系統(tǒng)中的正反饋,因此任何微小的噪聲被放大,增加振蕩。晶體諧振器也可以看作是該系統(tǒng)中的高頻率選擇濾波器:它僅使諧振頻帶周圍的頻率范圍很窄,從而使其他所有信號衰減。只有諧振頻率有效。當(dāng)振蕩器放大從晶體發(fā)出的信號時,晶體頻帶中的信號變得更強,主導(dǎo)了振蕩器的輸出。石英晶體的窄共振帶濾除了所有不需要的頻率。
晶體諧振器的等效電路
石英晶體諧振器的等效電路。當(dāng)晶體不振動時,可把它看成一個平板電容器稱為靜電電容C,它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關(guān),一般約幾個PF到幾十PF。當(dāng)晶體振蕩時,機械振動的慣性可用電感L來等效。一般L的值為幾十mH到幾百mH。晶片的彈性可用電容C來等效,C的值很小,一般只有0.00020.1pF。晶片振動時因摩擦而造成的損耗用R來等效,它的數(shù)值約為100Ω。由于晶片的等效電感很大,而C很小,R也小,因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q很大,可達(dá)1000~10000。加上晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關(guān),而且可以做得準(zhǔn)確,因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。
晶振的分類
這類型晶振對溫度穩(wěn)定性的解決方案采用了恒溫槽技術(shù),將晶體置于恒溫槽內(nèi),通過設(shè)置恒溫工作點,使槽體保持恒溫狀態(tài),在一定范圍內(nèi)不受外界溫度影響,達(dá)到穩(wěn)定輸出頻率的效果。這類晶振主要用于各種類型的通信設(shè)備,包括交換機、SDH傳輸設(shè)備、移動通信直放機、GPS接收機、電臺、數(shù)字電視等領(lǐng)域。根據(jù)用戶需要,該類型晶振可以帶壓控引腳。
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