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石英晶體振蕩器的基本原理與電路設(shè)計(jì)分析

作者： 揚(yáng)興晶振 日期：2021-09-27 瀏覽量：
常見(jiàn)的石英振蕩電路形式有并聯(lián)和串聯(lián)兩種類型，這兩種電路形式最直觀的區(qū)別就是諧振器的出現(xiàn)形式，并聯(lián)晶體振蕩器是以并聯(lián)諧振的形式出現(xiàn)，而串聯(lián)晶體振蕩器則是以串聯(lián)諧振的形式出現(xiàn)。
為了更好的進(jìn)行石英晶體振蕩器的基本原理與電路設(shè)計(jì)分析，我們分別對(duì)石英晶體振蕩器電路的組成設(shè)計(jì)和水晶材料基本特性進(jìn)行講解。

振蕩電路的工作原理

一、石英晶體振蕩器電路的組成與設(shè)計(jì)
為了更高效的發(fā)揮晶振的特性，石英振蕩電路的組成往往比較復(fù)雜，其中主要的幾種組件包括電容、電阻、負(fù)載、xtal和pcm，這些組件在振蕩電路中的作用各不相同。
1、電容
電路學(xué)對(duì)電路的解釋是給定電勢(shì)差，電容器儲(chǔ)存電荷的能力被稱之為電容。電容的選擇要根據(jù)用戶需要選用片式或傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，NP0系列的溫度系數(shù)產(chǎn)品具備高頻、低損耗的特性，適用的場(chǎng)合比較多。
2、電阻
電阻的尺寸并非越小越好，考慮尺寸的同時(shí)，功耗也能滿足振蕩電路的要求才是最好的。
3、負(fù)載
振蕩電路(除去CRYSTAL) 具有一個(gè)負(fù)阻特性(用網(wǎng)絡(luò)頻譜分析儀) ，振蕩電路負(fù)阻值(絕對(duì)值) 必須大于3倍的CRTSTAL電阻值( CRYS2TAL ESR/ RR)，振蕩電路才可以穩(wěn)定的振蕩。
4、石英諧振器XTAL
晶體的外形尺寸和封裝需要恰到好處，可以根據(jù)用戶需求來(lái)決定，頻率大于1MHz 的諧振器應(yīng)選用ATMODE。
石英晶體振蕩器

5、PCB
接地的方式是大面積還是一點(diǎn)式需要依照具體的場(chǎng)合來(lái)設(shè)計(jì)，高頻的使用場(chǎng)合應(yīng)該盡量降低線路的分布參數(shù)，必要的時(shí)候應(yīng)注意EMI 的防護(hù)。
二、水晶材料基本特性
石英晶體制成的器件被廣泛用在頻率控制和頻率選擇電路中，石英片的取向不同，其壓電特性、彈性特性和強(qiáng)度特性就不同，用它來(lái)制造的諧振器的性能也不一樣，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了幾十種有用的切割方式。
石英晶體在壓力和電場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生變形，在壓力的作用下產(chǎn)生的變形會(huì)同時(shí)產(chǎn)生電極化，極化強(qiáng)度和壓力成正比關(guān)系，這種現(xiàn)象就是正壓電效應(yīng)；在電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的變形大小和電場(chǎng)強(qiáng)度也成正比關(guān)系，這種現(xiàn)象稱之為逆壓電效應(yīng)。
石英晶體的機(jī)械強(qiáng)度高，它具備穩(wěn)定的物理化學(xué)性能、內(nèi)損耗低，在常見(jiàn)的具有壓電效應(yīng)的晶體材料中，石英晶體無(wú)疑是為無(wú)線通訊設(shè)備量身定做的一種。

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