无源晶振和有源晶振虽然都叫做晶振,但二者的区别比较大,无源晶振只有MHZ和KHZ两种分类,有源晶振除了KHZ和MHZ之外,还有OSC晶振,温补晶体振荡器,压控晶体振荡器,压控温补振荡器,恒温晶体振荡器和差分晶振等分类。从每种类型的名称上可以看出,这些石英晶体振荡器都具有不同的功能,工作原理也并不一样。
SPXO工作原理:
放大网络-----对所加的信号进行放大;
反馈网络------相位校正网络;图7-1为OSC晶振工作原理图。
振荡电路的两项条件:
1、电路的闭环增益必须等于1,这可以通过放大器网络的自限幅特性实现;
2、围绕电路的网络相移量必须等于2πn,通常n为1或2。图7-2为SPXO石英晶振基本工作原理的功能图。
VCXO工作原理:
VCXO由石英晶体谐振器、变容二极管和振荡电路组成,通过控制变容二极管的电压来改变变容二极管的电容,从而“牵引”石英晶体谐振器的频率,以达到频率调制的目的。图7-3为VCX的电路组成图。
技术规范:控制电压–交流信号时,也称调制电压
压控范围-电压变化范围内的频率变化量
压控极性–随电压的增加而上升的极性为“+”,反之为“-”;图7-4为压控晶振的压控范围图。
线性度-频率偏移(error)与压控范围的比例;图7-5为VCX的线性度图。
TCXO工作原理:
基本上是一个VCXO和温度补偿网络构成,如图7-6所示,补偿网络有热敏电阻等组成,通过调节不同温度下变容二级管的电压来改变晶振的负载,从而调整晶体的频率。
变容二极管反向电压的温度特性控制方法:
1~3个热敏电阻构成的网络数字逻辑器件或微处理器依据写入memory中的晶体的F/T特性值,计算并通过D/A器件发出。0.1 PPM的准确度可以达到,但1 PPM是批量生产的分水岭。图7-7为温补晶振基本工作原理图。