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晶体振荡器的基本原理 |
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| 晶体振荡器的基本原理 |
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作者：佚名 文章来源：网络 点击数： 更新时间：2008-5-17  |
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常用振動器
LC振荡电路:输出功率大、频率高。
RC振荡电路:输出功率小、频率低。
石英晶体振荡电路：频率稳定度高。 晶體振蕩器
石英晶片所以能作為振蕩元件，是由於在一定條件下會產生壓電效應︰若極板間加上交變電壓，晶片就會產生機械振動，同時這種機械振動又會產生交變電場。
陶瓷器的振動器 和石英晶體相似，是一個壓電器件。
但是晶体振子和陶瓷振子比较Q值高，可以维持稳定的频率，一旦振动就可以不衰减的持续振动。
晶體振蕩器分類
無源晶體 ──需要處理器內部提供振蕩器無源晶體沒有電壓的問題，信號電平是可變的，也就是說是根據起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓。
有源晶振 ──有源晶振不需要內部振蕩器，信號質量好，比較穩定，而且連接模式相對簡單不需要複雜的配置電路。有源晶振通常的用法︰一腳懸空，二腳接地，三腳接輸出，四腳接電壓。
有源晶振分類 ︰
XTAL必須搭配振蕩線路使用價格較低 必須配合振蕩電路對穩定度有影響Consumer(如電視 錄影機PDA，Computer等產品 PXO XO產品為石英晶片搭配振蕩線路XO產品價格比XTAL高, 但是使用者只需將電源接上,振蕩頻率就會產生用于通訊或頻率穩定度要求較嚴之產品,如交換機,網路傳輸某些電 腦外圍設備 等 VCXO VCXO是可由控制電壓來控制頻率偏差的振蕩器可經由控制電壓來獲得精準的頻率輸出用于通訊上,如交換機,網路傳輸,XDSL?等. TCXO VCTCXO利用電子線路補償石英的溫度曲線,以達到較好的頻率穩定度；較好頻率穩定度。 ppm(1/106一百萬分鐘之一)等級；通訊上、如手機、GPS Base Station之頻率參考源
OCXO VCOCXO外加第一個溫控Oven、使XO 保持恆溫；頻率穩定度可达到ppb(1/109十億分鐘之一)等級 ； Base Station或是精密儀器之頻率參考源
晶振的作用
為系統提供基本的時鐘信號。通常一個系統共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振，而透過電子調整頻率的方法保持同步。
晶振通常與鎖相環電路配合使用，以提供系統所需的時鐘頻率。如果不同子系統需要不同頻率時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環來提供。 常见问题分析
1：如何选择晶体？ 对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显，原因时上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容，激励功率，温度特性，长期稳定性。 2：如何判断晶振是否被过分驱动？ 电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升。可用一台示波器检测OSC输出脚，如果检测一非常清晰的正弦波，且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要，则晶振未被过分驱动；相反，如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波形成为方形，则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动。判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，一直到正弦波不再被削平为止。通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。 3：如何选择电容C1，C2？ （1）：因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。 （2）：在许可范围内，C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。 （3）：应使C2值大于C1值，这样可使上电时，加快晶振起振。PIC芯片晶振设计
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