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不同類(lèi)型的Crystal Oscillator工作與電路知識盤(pán)點(diǎn)

來(lái)源:http://konuaer.com 作者:康華爾電子 2020年03月13
不同類(lèi)型的Crystal Oscillator工作與電路知識盤(pán)點(diǎn)
  市場(chǎng)上常見(jiàn)的石英晶體振蕩器有很多種,比較熟悉的是SPXO,TCXO,VCXO,OCXO,VC-TCXO等系列,雖然是常用的一種電子元器件,但是你對它的了解有多少呢?大多數人都不知道振蕩器是如何工作的,以及如何設計它們的電路,今天康華爾電子就給大家帶來(lái)一波干貨,如何認為有用的請收藏.
  晶體振蕩器是一種電子振蕩器電路,用于壓電材料振動(dòng)晶體的機械共振.它將創(chuàng )建給定頻率的電信號.該頻率通常用于跟蹤時(shí)間,例如手表用于數字集成電路中以提供穩定的時(shí)鐘信號,還用于穩定無(wú)線(xiàn)電發(fā)射器和接收器的頻率.石英晶體主要用于射頻(RF)振蕩器.石英晶體是壓電諧振器中最常見(jiàn)的類(lèi)型,在振蕩器電路中,我們正在使用它們,因此它被稱(chēng)為晶體振蕩器.晶體振蕩器必須設計成提供負載電容.
  使用的振蕩器電子電路有不同類(lèi)型,分別是:線(xiàn)性振蕩器-Hartley振蕩器,相移振蕩器,Armstrong振蕩器,Clapp振蕩器,Colpitts振蕩器.張弛振蕩器-羅耶振蕩器,環(huán)形振蕩器,多諧振蕩器和壓控晶體振蕩器(VCO).不久,我們將詳細討論晶體振蕩器,例如晶體振蕩器的工作和應用.
 
什么是石英晶體?
  石英晶體具有非常重要的特性,稱(chēng)為壓電效應.當在晶體表面上施加機械壓力時(shí),與機械壓力成比例的電壓出現在晶體上.該電壓會(huì )導致晶體失真.失真的量將與施加的電壓成正比,并且與施加到晶體上導致其以固有頻率振動(dòng)的交流電壓成正比.
 
石英晶體電路:
  通常,在晶體振蕩器電路的構造中使用雙極型晶體管或FET.這是因為運算放大器可以在低于100KHz的不同低頻振蕩器電路中使用,但是運算放大器沒(méi)有工作帶寬.在與高于1MHz的晶振匹配的更高頻率下,這將是一個(gè)問(wèn)題.為了克服這個(gè)問(wèn)題,設計了Colpitts晶體振蕩器.它將在更高的頻率下工作.在該振蕩器中,提供反饋振蕩的LC振蕩電路已由石英晶體代替.
 
體振蕩器電路圖
晶體振蕩器工作:
  晶體振蕩器電路通常根據逆壓電效應原理工作.施加的電場(chǎng)將在某些材料上產(chǎn)生機械變形.因此,它利用了由壓電材料制成的振動(dòng)晶體的機械共振來(lái)產(chǎn)生特定頻率的電信號.通常,石英晶體振蕩器是高度穩定的,由良好的品質(zhì)因數(Q)組成,它們的尺寸小且與經(jīng)濟相關(guān).因此,與其他諧振器(例如LC電路,音叉)相比,石英晶體振蕩器電路更為優(yōu)越.通常,在微處理器和微控制器中,我們使用8MHz晶體振蕩器.等效電路還描述了晶體的晶體作用.只需看上面顯示的等效電路圖即可.電路中使用的基本組件,電感L代表晶體質(zhì)量,電容C2代表柔度,C1代表由于晶體的機械模制而形成的電容,電阻R代表晶體的內部結構摩擦,有源晶振電路該圖包括兩個(gè)諧振,例如串聯(lián)和并聯(lián)諧振,即兩個(gè)諧振頻率.
 
晶體振蕩器工作
  當電容C1產(chǎn)生的電抗與電感L產(chǎn)生的電抗相等且相反時(shí),會(huì )發(fā)生串聯(lián)諧振.fr和fp分別代表串聯(lián)和并聯(lián)諧振頻率,可以通過(guò)使用來(lái)確定'fr'和'fp'的值.
晶體振蕩器的用途:
  通常,我們知道,在微處理器和微控制器的設計中,為了提供時(shí)鐘信號而使用了晶體振蕩器.例如,讓我們考慮8051微控制器,在這個(gè)特定的控制器中,外部晶體振蕩器電路將以12MHz的頻率工作,這是必不可少的,即使該8051微控制器(基于型號)能夠以40MHz(最大)的頻率工作也必須提供12MHz在大多數情況下,因為一個(gè)機器周期8051需要12個(gè)時(shí)鐘周期,所以要給出1MHz(以12MHz時(shí)鐘為準)至3.33MHz(以最大40MHz時(shí)鐘為準)的有效周期速率.這種特定的晶體振蕩器的周期速率在1MHz到3.33MHz之間,用于生成所有內部操作同步所需的時(shí)鐘脈沖.
晶體振蕩器的應用
  晶體振蕩器在各個(gè)領(lǐng)域都有各種應用,下面給出了一些晶體振蕩器的應用.
科爾皮茲晶體振蕩器的應用
  Colpitts振蕩器用于產(chǎn)生非常高頻率的正弦輸出信號.該振蕩器可以用作不同類(lèi)型的傳感器,例如溫度傳感器.由于我們在Colpitts電路中使用的SAW聲表面濾波器器件,它可以直接從其表面進(jìn)行感應.
 
科爾皮茲晶體振蕩器
  Colpitts振蕩器的應用主要涉及使用廣泛頻率的地方.也用于無(wú)阻尼和連續振蕩條件.使用Colpitts電路中的某些設備,我們可以實(shí)現更高的溫度穩定性和高頻.Colpitts用于開(kāi)發(fā)移動(dòng)通信和無(wú)線(xiàn)電通信.
阿姆斯壯晶體振蕩器的應用:
  該電路一直流行到1940年代.這些被廣泛地用于再生無(wú)線(xiàn)電接收機中.在該輸入中,來(lái)自天線(xiàn)的射頻信號通過(guò)額外的繞組磁耦合到振蕩電路中,并且減少了反饋,以在反饋環(huán)路中進(jìn)行控制.最后,它產(chǎn)生了一個(gè)窄帶射頻濾波器和放大器.在該晶體振蕩器中,LC諧振電路被反饋環(huán)路取代.
 
阿姆斯特朗晶體振蕩器
在軍事和航空航天中:
  對于有效的通信系統,晶體振蕩器用于軍事和航空航天.該通信系統是建立在導航系統的導航目的和電子戰.
在研究和測量:
  石英晶體振蕩器被用于天體導航和空間跟蹤目的的研究和測量,醫療設備和測量?jì)x器中.
晶體振蕩器的工業(yè)應用:
  晶體振蕩器在工業(yè)上有許多應用.它們廣泛用于計算機,儀器儀表,數字系統,鎖相環(huán)系統,調制解調器,船舶,電信,傳感器以及磁盤(pán)驅動(dòng)器中.晶體振蕩器還用于引擎控制,時(shí)鐘以及使計算機,立體聲系統和GPS系統跳閘.這是汽車(chē)應用.晶體振蕩器用于許多消費品中.例如,有線(xiàn)電視系統,攝像機,個(gè)人計算機,玩具和視頻游戲,蜂窩電話(huà),無(wú)線(xiàn)電系統.這是晶體振蕩器的消費類(lèi)應用.
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