不同類型的Crystal Oscillator工作與電路知識(shí)盤點(diǎn)
　　市場(chǎng)上常見(jiàn)的石英晶體振蕩器有很多種,比較熟悉的是SPXO,TCXO,VCXO,OCXO,VC-TCXO等系列,雖然是常用的一種電子元器件,但是你對(duì)它的了解有多少呢?大多數(shù)人都不知道振蕩器是如何工作的,以及如何設(shè)計(jì)它們的電路,今天康華爾電子就給大家?guī)?lái)一波干貨,如何認(rèn)為有用的請(qǐng)收藏.
　　晶體振蕩器是一種電子振蕩器電路,用于壓電材料振動(dòng)晶體的機(jī)械共振.它將創(chuàng)建給定頻率的電信號(hào).該頻率通常用于跟蹤時(shí)間,例如手表用于數(shù)字集成電路中以提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào),還用于穩(wěn)定無(wú)線電發(fā)射器和接收器的頻率.石英晶體主要用于射頻(RF)振蕩器.石英晶體是壓電諧振器中最常見(jiàn)的類型,在振蕩器電路中,我們正在使用它們,因此它被稱為晶體振蕩器.晶體振蕩器必須設(shè)計(jì)成提供負(fù)載電容.
　　使用的振蕩器電子電路有不同類型,分別是:線性振蕩器-Hartley振蕩器,相移振蕩器,Armstrong振蕩器,Clapp振蕩器,Colpitts振蕩器.張弛振蕩器-羅耶振蕩器,環(huán)形振蕩器,多諧振蕩器和壓控晶體振蕩器(VCO).不久,我們將詳細(xì)討論晶體振蕩器,例如晶體振蕩器的工作和應(yīng)用.

什么是石英晶體?
　　石英晶體具有非常重要的特性,稱為壓電效應(yīng).當(dāng)在晶體表面上施加機(jī)械壓力時(shí),與機(jī)械壓力成比例的電壓出現(xiàn)在晶體上.該電壓會(huì)導(dǎo)致晶體失真.失真的量將與施加的電壓成正比,并且與施加到晶體上導(dǎo)致其以固有頻率振動(dòng)的交流電壓成正比.

不同類型的Crystal Oscillator工作與電路知識(shí)盤點(diǎn)

石英晶體電路:
　　通常,在晶體振蕩器電路的構(gòu)造中使用雙極型晶體管或FET.這是因?yàn)檫\(yùn)算放大器可以在低于100KHz的不同低頻振蕩器電路中使用,但是運(yùn)算放大器沒(méi)有工作帶寬.在與高于1MHz的晶振匹配的更高頻率下,這將是一個(gè)問(wèn)題.為了克服這個(gè)問(wèn)題,設(shè)計(jì)了Colpitts晶體振蕩器.它將在更高的頻率下工作.在該振蕩器中,提供反饋振蕩的LC振蕩電路已由石英晶體代替.

體振蕩器電路圖

晶體振蕩器工作:
　　晶體振蕩器電路通常根據(jù)逆壓電效應(yīng)原理工作.施加的電場(chǎng)將在某些材料上產(chǎn)生機(jī)械變形.因此,它利用了由壓電材料制成的振動(dòng)晶體的機(jī)械共振來(lái)產(chǎn)生特定頻率的電信號(hào).通常,石英晶體振蕩器是高度穩(wěn)定的,由良好的品質(zhì)因數(shù)(Q)組成,它們的尺寸小且與經(jīng)濟(jì)相關(guān).因此,與其他諧振器(例如LC電路,音叉)相比,石英晶體振蕩器電路更為優(yōu)越.通常,在微處理器和微控制器中,我們使用8MHz晶體振蕩器.等效電路還描述了晶體的晶體作用.只需看上面顯示的等效電路圖即可.電路中使用的基本組件,電感L代表晶體質(zhì)量,電容C2代表柔度,C1代表由于晶體的機(jī)械模制而形成的電容,電阻R代表晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)摩擦,有源晶振電路該圖包括兩個(gè)諧振,例如串聯(lián)和并聯(lián)諧振,即兩個(gè)諧振頻率.

晶體振蕩器工作

　　當(dāng)電容C1產(chǎn)生的電抗與電感L產(chǎn)生的電抗相等且相反時(shí),會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振.fr和fp分別代表串聯(lián)和并聯(lián)諧振頻率,可以通過(guò)使用來(lái)確定'fr'和'fp'的值.
晶體振蕩器的用途:
　　通常,我們知道,在微處理器和微控制器的設(shè)計(jì)中,為了提供時(shí)鐘信號(hào)而使用了晶體振蕩器.例如,讓我們考慮8051微控制器,在這個(gè)特定的控制器中,外部晶體振蕩器電路將以12MHz的頻率工作,這是必不可少的,即使該8051微控制器(基于型號(hào))能夠以40MHz(最大)的頻率工作也必須提供12MHz在大多數(shù)情況下,因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期8051需要12個(gè)時(shí)鐘周期,所以要給出1MHz(以12MHz時(shí)鐘為準(zhǔn))至3.33MHz(以最大40MHz時(shí)鐘為準(zhǔn))的有效周期速率.這種特定的晶體振蕩器的周期速率在1MHz到3.33MHz之間,用于生成所有內(nèi)部操作同步所需的時(shí)鐘脈沖.
晶體振蕩器的應(yīng)用
　　晶體振蕩器在各個(gè)領(lǐng)域都有各種應(yīng)用,下面給出了一些晶體振蕩器的應(yīng)用.
科爾皮茲晶體振蕩器的應(yīng)用
　　Colpitts振蕩器用于產(chǎn)生非常高頻率的正弦輸出信號(hào).該振蕩器可以用作不同類型的傳感器,例如溫度傳感器.由于我們?cè)贑olpitts電路中使用的SAW聲表面濾波器器件,它可以直接從其表面進(jìn)行感應(yīng).

科爾皮茲晶體振蕩器

　　Colpitts振蕩器的應(yīng)用主要涉及使用廣泛頻率的地方.也用于無(wú)阻尼和連續(xù)振蕩條件.使用Colpitts電路中的某些設(shè)備,我們可以實(shí)現(xiàn)更高的溫度穩(wěn)定性和高頻.Colpitts用于開(kāi)發(fā)移動(dòng)通信和無(wú)線電通信.
阿姆斯壯晶體振蕩器的應(yīng)用:
　　該電路一直流行到1940年代.這些被廣泛地用于再生無(wú)線電接收機(jī)中.在該輸入中,來(lái)自天線的射頻信號(hào)通過(guò)額外的繞組磁耦合到振蕩電路中,并且減少了反饋,以在反饋環(huán)路中進(jìn)行控制.最后,它產(chǎn)生了一個(gè)窄帶射頻濾波器和放大器.在該晶體振蕩器中,LC諧振電路被反饋環(huán)路取代.

阿姆斯特朗晶體振蕩器

在軍事和航空航天中:
　　對(duì)于有效的通信系統(tǒng),晶體振蕩器用于軍事和航空航天.該通信系統(tǒng)是建立在導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航目的和電子戰(zhàn).
在研究和測(cè)量:
　　石英晶體振蕩器被用于天體導(dǎo)航和空間跟蹤目的的研究和測(cè)量,醫(yī)療設(shè)備和測(cè)量?jī)x器中.
晶體振蕩器的工業(yè)應(yīng)用:
　　晶體振蕩器在工業(yè)上有許多應(yīng)用.它們廣泛用于計(jì)算機(jī),儀器儀表,數(shù)字系統(tǒng),鎖相環(huán)系統(tǒng),調(diào)制解調(diào)器,船舶,電信,傳感器以及磁盤驅(qū)動(dòng)器中.晶體振蕩器還用于引擎控制,時(shí)鐘以及使計(jì)算機(jī),立體聲系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)跳閘.這是汽車應(yīng)用.晶體振蕩器用于許多消費(fèi)品中.例如,有線電視系統(tǒng),攝像機(jī),個(gè)人計(jì)算機(jī),玩具和視頻游戲,蜂窩電話,無(wú)線電系統(tǒng).這是晶體振蕩器的消費(fèi)類應(yīng)用.
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