该章节继续由CEOB2B晶振平台跟着上个章节《LC振荡器的工作原理》继续讲解。
基本的LC振荡器储能电路
该电路由一个电感线圈L和一个电容器C组成。电容器以静电场的形式存储能量,并且在其板上产生电势(静态电压),而感应线圈以电磁场的形式存储其能量。电容器被充电至直流电源电压,V通过将开关在位置甲。当电容器完全充电开关改变位置乙。
带电电容器现在并联在感应线圈两端,电容器开始通过线圈自行放电。随着通过线圈的电流开始上升,C两端的电压开始下降。
这个上升的电流在线圈周围建立一个电磁场,阻止电流的流动。当电容器C完全放电了原先存储在电容器中的能量时,作为静电场的C现在存储在感应线圈L中,作为围绕线圈绕组的电磁场。
由于电路中没有外部电压来维持线圈内的电流,因此当电磁场开始崩溃时开始下降。在线圈中引入反电动势(e = -Ldi / dt),保持电流以原始方向流动。
该电流对电容C充电,其极性与其原始电荷相反。C继续充电直到电流减小到零并且线圈的电磁场完全崩溃。
最初通过开关引入电路的能量已经返回到电容器,该电容器仍然具有静电电压,尽管它现在具有相反的极性。电容器现在开始通过线圈再次放电,整个过程重复进行。随着能量在电容器和电感器之间来回传递,电压的极性改变,产生AC型正弦电压和电流波形。
这个过程形成了LC石英晶体振荡器储能电路的基础,理论上来回循环将无限期地持续下去。然而,事情并不完美,每次能量从电容器C传递到电感器L并且从L返回到C时,会发生一些能量损失,这会随着时间的推移将振荡衰减到零。
如果不是电路内部的能量损失,这种在电容器C与电感器L之间来回传递能量的振荡行为将无限期地持续下去。在电感器线圈的直流电阻或实际电阻中,电容器的电介质中以及来自电路的辐射中,电能会丢失,因此振荡稳步减少,直到它们完全消失并且过程停止。
然后,在实际的LC电路中,振荡电压的振幅在振荡的每个半周期处减小,并且将最终消失为零。然后据说振荡被“衰减”,衰减量由电路的质量或Q因子决定。
阻尼振荡
振荡电压的频率取决于LC谐振电路中电感和电容的值。我们现在知道,对于石英晶振发生在储能电路中,必须有一个频率点是XC的值,容抗与XL的值相同,感抗(XL=XC)和因此它们会相互抵消,只留下电路中的直流电阻以阻止电流流动。
如果我们现在将电感的感抗设置曲线放在电容容抗的曲线顶部,以使两条曲线位于相同的频率轴上,则交点将给出我们的共振频率点(fr或ωr),如下所示。
共振频率
其中:ƒ - [R的单位是赫兹,大号是在亨利和?单位是法拉。
那么发生这种情况的频率如下: