不同类型的Crystal Oscillator工作与电路知识盘点
　　市场上常见的石英晶体振荡器有很多种,比较熟悉的是SPXO,TCXO,VCXO,OCXO,VC-TCXO等系列,虽然是常用的一种电子元器件,但是你对它的了解有多少呢?大多数人都不知道振荡器是如何工作的,以及如何设计它们的电路,今天康华尔电子就给大家带来一波干货,如何认为有用的请收藏.
　　晶体振荡器是一种电子振荡器电路,用于压电材料振动晶体的机械共振.它将创建给定频率的电信号.该频率通常用于跟踪时间,例如手表用于数字集成电路中以提供稳定的时钟信号,还用于稳定无线电发射器和接收器的频率.石英晶体主要用于射频(RF)振荡器.石英晶体是压电谐振器中最常见的类型,在振荡器电路中,我们正在使用它们,因此它被称为晶体振荡器.晶体振荡器必须设计成提供负载电容.
　　使用的振荡器电子电路有不同类型,分别是:线性振荡器-Hartley振荡器,相移振荡器,Armstrong振荡器,Clapp振荡器,Colpitts振荡器.张弛振荡器-罗耶振荡器,环形振荡器,多谐振荡器和压控晶体振荡器(VCO).不久,我们将详细讨论晶体振荡器,例如晶体振荡器的工作和应用.

什么是石英晶体?
　　石英晶体具有非常重要的特性,称为压电效应.当在晶体表面上施加机械压力时,与机械压力成比例的电压出现在晶体上.该电压会导致晶体失真.失真的量将与施加的电压成正比,并且与施加到晶体上导致其以固有频率振动的交流电压成正比.

石英晶体电路:
　　通常,在晶体振荡器电路的构造中使用双极型晶体管或FET.这是因为运算放大器可以在低于100KHz的不同低频振荡器电路中使用,但是运算放大器没有工作带宽.在与高于1MHz的晶振匹配的更高频率下,这将是一个问题.为了克服这个问题,设计了Colpitts晶体振荡器.它将在更高的频率下工作.在该振荡器中,提供反馈振荡的LC振荡电路已由石英晶体代替.

体振荡器电路图

晶体振荡器工作:
　　晶体振荡器电路通常根据逆压电效应原理工作.施加的电场将在某些材料上产生机械变形.因此,它利用了由压电材料制成的振动晶体的机械共振来产生特定频率的电信号.通常,石英晶体振荡器是高度稳定的,由良好的品质因数(Q)组成,它们的尺寸小且与经济相关.因此,与其他谐振器(例如LC电路,音叉)相比,石英晶体振荡器电路更为优越.通常,在微处理器和微控制器中,我们使用8MHz晶体振荡器.等效电路还描述了晶体的晶体作用.只需看上面显示的等效电路图即可.电路中使用的基本组件,电感L代表晶体质量,电容C2代表柔度,C1代表由于晶体的机械模制而形成的电容,电阻R代表晶体的内部结构摩擦,有源晶振电路该图包括两个谐振,例如串联和并联谐振,即两个谐振频率.

晶体振荡器工作

　　当电容C1产生的电抗与电感L产生的电抗相等且相反时,会发生串联谐振.fr和fp分别代表串联和并联谐振频率,可以通过使用来确定'fr'和'fp'的值.
晶体振荡器的用途:
　　通常,我们知道,在微处理器和微控制器的设计中,为了提供时钟信号而使用了晶体振荡器.例如,让我们考虑8051微控制器,在这个特定的控制器中,外部晶体振荡器电路将以12MHz的频率工作,这是必不可少的,即使该8051微控制器(基于型号)能够以40MHz(最大)的频率工作也必须提供12MHz在大多数情况下,因为一个机器周期8051需要12个时钟周期,所以要给出1MHz(以12MHz时钟为准)至3.33MHz(以最大40MHz时钟为准)的有效周期速率.这种特定的晶体振荡器的周期速率在1MHz到3.33MHz之间,用于生成所有内部操作同步所需的时钟脉冲.
晶体振荡器的应用
　　晶体振荡器在各个领域都有各种应用,下面给出了一些晶体振荡器的应用.
科尔皮兹晶体振荡器的应用
　　Colpitts振荡器用于产生非常高频率的正弦输出信号.该振荡器可以用作不同类型的传感器,例如温度传感器.由于我们在Colpitts电路中使用的SAW声表面滤波器器件,它可以直接从其表面进行感应.

科尔皮兹晶体振荡器

　　Colpitts振荡器的应用主要涉及使用广泛频率的地方.也用于无阻尼和连续振荡条件.使用Colpitts电路中的某些设备,我们可以实现更高的温度稳定性和高频.Colpitts用于开发移动通信和无线电通信.
阿姆斯壮晶体振荡器的应用:
　　该电路一直流行到1940年代.这些被广泛地用于再生无线电接收机中.在该输入中,来自天线的射频信号通过额外的绕组磁耦合到振荡电路中,并且减少了反馈,以在反馈环路中进行控制.最后,它产生了一个窄带射频滤波器和放大器.在该晶体振荡器中,LC谐振电路被反馈环路取代.

阿姆斯特朗晶体振荡器

在军事和航空航天中:
　　对于有效的通信系统,晶体振荡器用于军事和航空航天.该通信系统是建立在导航系统的导航目的和电子战.
在研究和测量:
　　石英晶体振荡器被用于天体导航和空间跟踪目的的研究和测量,医疗设备和测量仪器中.
晶体振荡器的工业应用:
　　晶体振荡器在工业上有许多应用.它们广泛用于计算机,仪器仪表,数字系统,锁相环系统,调制解调器,船舶,电信,传感器以及磁盘驱动器中.晶体振荡器还用于引擎控制,时钟以及使计算机,立体声系统和GPS系统跳闸.这是汽车应用.晶体振荡器用于许多消费品中.例如,有线电视系统,摄像机,个人计算机,玩具和视频游戏,蜂窝电话,无线电系统.这是晶体振荡器的消费类应用.
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