石英晶振作为滤波,振荡元件已广泛应用在广播,通信,电子测量、航空、航天等方面。其发展历史只有短短几十年,美国是发展石英晶体最早的国家之一,最近一、二十年来,由于PCS、GSM、GPS、PDC、CDMA等诸多移动通信和基站的需求,石英晶体振荡器中的石英晶体谐振器不再是单个元件。它已发展成为组件,而且几乎全部以集成化、全集成化、全数字化形式作成振荡器展现出来,振荡器的体积比过去单个谐振器的体积缩小了数倍乃至数十倍。

晶体振荡器的组成和分类

石英晶体振荡器的组成

  晶体振荡器由晶体振荡电路和输岀电路两部分

构成

1.振荡电路

  石英晶体振荡电路分为并联晶体振荡电路和串联品体振荡电路两种。这里,常用的为并联晶体振荡电路。晶体工作在串联谐振频率⊙和并联谐振频率cp之间,即呈现感抗。而振荡性能的优劣由贴片晶振的品质、切割取向、振子结构及振荡电路共同决定。

  图1画出了AT切割和SC切割的频率一温度特性曲线。可以看出,SC切割有高的静态和动态ft稳定性、良好的老化率和相位噪声,但缺点是频率牵引灵敏度低,成本昂贵。常用的振荡电路如图2所示。采用人们所熟悉的,最稳定的一种电容反馈三点式振荡器或称为克拉泼振荡电路。与考必兹振荡电路不同的是电感支路有个电容。此电容减弱了三极管与回路间的耦合,即减小了三极管对回路的影响,进一步提高了振荡电路的频率稳定性。图3是其等效电路。有源晶振电路的环路增益等于三极管跨导,谐振电路等效并联电阻、反馈系数之积。反馈系数F算式如下

  F值偏大时,环路增益大、易起振。但过大时振荡稳定性差。

  F值偏小时,振荡稳定性好。但是,波形虚起振困难。一般而言,要经过折衷处理。根据我们的经验,图2电路中的三极管射极LC谐振回路调谐在0.78f0,使用电容与基射极所接电容比取1.2~2.4。标频fo要求高的选大,低的选小。电路的振荡幅度跟三极管发射极直流电流和谐振电路等效并联电阻乘积成正比。要求振荡波形良好,在牺牲振幅的情况下可由射极输出。

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