晶體振蕩器工作原理

晶振具有壓電效應(yīng)，即在晶片兩極外加電壓后晶體會(huì)產(chǎn)生變形，反過(guò)來(lái)如外力使晶片變形，則兩極上金屬片又會(huì)產(chǎn)生電壓。如果給晶片加上適當(dāng)?shù)慕蛔冸妷海蜁?huì)產(chǎn)生諧振（諧振頻率與石英斜面傾角等有關(guān)系，且頻率一定）。晶振利用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體，在共振的狀態(tài)下工作可以提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率精度可達(dá)百萬(wàn)分之五十。利用該特性，晶振可以提供較穩(wěn)定的脈沖，廣泛應(yīng)用于微芯片的時(shí)鐘電路里。晶片多為石英半導(dǎo)體材料，外殼用金屬封裝。

晶振常與主板、南橋、聲卡等電路連接使用。晶振可比喻為各板卡的“心跳”發(fā)生器，如果主卡的“心跳”出現(xiàn)問(wèn)題，必定會(huì)使其他各電路出現(xiàn)故障。

并聯(lián)型晶體振蕩器電路振蕩過(guò)程

接通電源后，三極管VT導(dǎo)通，有變化Ic電流流過(guò)VT，它包含著微弱的0～∞各種頻率的信號(hào)。這些信號(hào)加到C1、C2、X1構(gòu)成的選頻電路，選頻電路從中選出f0信號(hào)，在X1、C1、C2兩端有f0信號(hào)電壓，取C2兩端的f0信號(hào)電壓反饋到VT的基-射極之間進(jìn)行放大，放大后輸出信號(hào)又加到選頻電路，C1、C2兩端的信號(hào)電壓增大，C2兩端的電壓又送到VT基-射極，如此反復(fù)進(jìn)行，VT輸出的信號(hào)越來(lái)越大，而VT放大電路的放大倍數(shù)逐漸減小，當(dāng)放大電路的放大倍數(shù)與反饋電路的衰減系數(shù)相等時(shí)，輸出信號(hào)幅度保持穩(wěn)定，不會(huì)再增大，該信號(hào)再送到其他的電路。

選擇晶體振蕩器的要素

1、外觀檢測(cè)。通過(guò)檢查外觀看產(chǎn)品外觀標(biāo)記文字是否清晰規(guī)范、外觀表面是否存在裂痕、引腳上是否已經(jīng)焊過(guò)錫。如果從外表上發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)品不完善，就不應(yīng)拿來(lái)使用。

2、頻率。客戶(hù)根據(jù)產(chǎn)品需求來(lái)選擇適合的頻率，頻率較為重要，不能隨便替換頻率。一定要經(jīng)過(guò)合格驗(yàn)證或者測(cè)試通過(guò)的情況下，再進(jìn)行協(xié)商。如果實(shí)際電路要求的頻率是4.43MHZ，在沒(méi)有貨源的情況下，切勿隨便更換差不多的頻率來(lái)使用。

3、晶體振蕩器輸出模式。在選用晶體振蕩器時(shí)，要考慮到電路需要的晶體振蕩器輸出類(lèi)型，一般分電平輸出和差分輸出；電平輸出：CMOS是常用的一種輸出類(lèi)型，而差分輸出：LVPECL，LVDS常用差分輸出類(lèi)型。不同的輸出類(lèi)型之間可不隨便變換，特別是差分跟普通晶體振蕩器。

4、型號(hào)。應(yīng)用晶體振蕩器要看清外殼的型號(hào)標(biāo)記，型號(hào)表明了晶體振蕩器的多項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，根據(jù)客戶(hù)的產(chǎn)品需求來(lái)對(duì)應(yīng)產(chǎn)品參數(shù)，而找出我們的型號(hào)。再把詳細(xì)的參數(shù)規(guī)格書(shū)發(fā)給客戶(hù)確認(rèn)，才能正常出貨。如果晶體振蕩器型號(hào)選擇不當(dāng)，將導(dǎo)致應(yīng)用錯(cuò)誤。

5、晶體振蕩器的代換原則。一個(gè)晶體振蕩器如果損壞了，原則上應(yīng)選用原型號(hào)晶振代換。在沒(méi)有原型號(hào)時(shí)，經(jīng)過(guò)測(cè)試后，可以考慮用其他型號(hào)或其他類(lèi)型的晶體振蕩器來(lái)代換。

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(dòng)時(shí)，可把它看成一個(gè)平板電容器稱(chēng)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(gè)PF到幾十PF。當(dāng)晶體振蕩時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性可用電感L來(lái)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(lái)等效，C的值很小，一般只有0.00020.1pF。晶片振動(dòng)時(shí)因摩擦而造成的損耗用R來(lái)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。