晶体振荡器的电路
晶体振荡器电路通过从石英谐振器获取电压信号,对其进行放大并将其反馈回谐振器来维持振荡。石英的膨胀和收缩速率是谐振频率,由晶体的切割和尺寸决定。当产生的输出频率的能量与电路中的损耗匹配时,可以维持振荡。
振荡器晶体具有两个导电板,在它们之间夹有一块石英片或音叉。在启动期间,控制电路会将晶体置于不稳定的平衡状态,并且由于系统中的正反馈,国产化晶振,因此任何微小的噪声被放大,增加振荡。晶体谐振器也可以看作是该系统中的高频率选择滤波器:它仅使谐振频带周围的频率范围很窄,从而使其他所有信号衰减。只有谐振频率有效。当振荡器放大从晶体发出的信号时,晶体频带中的信号变得更强,主导了振荡器的输出。石英晶体的窄共振带滤除了所有不需要的频率。
晶体振荡器的选用
晶体振荡器被广泛应用到军、民用通信电台,国产化晶振原厂,微波通信设备,程控电话交换机,无线电综合测试仪,BP机、移动电话发射台,频率计数器、GPS、遥控移动设备等。它有多种封装,特点是电气性能规范多种多样。它有好几种不同的类型:电压控制晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、恒温晶体振荡器(OCXO),以及数字补偿晶体振荡器(MCXO或DTCXO),每种类型都有自己的性能。如果需要使设备即开即用,您就必须选用VCXO或温补晶振,如果要求稳定度在0.5ppm以上,则需选择数字温补晶振(MCXO)。模拟温补晶振适用于稳定度要求在5ppm~0.5ppm之间的需求。VCXO只适合于稳定度要求在5ppm以下的产品。在不需要即开即用的环境下,如果需要信号稳定度超过0.1ppm的,可选用OCXO。 晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性,它是决定振荡器价格的重要因素。稳定性愈高或温度范围愈宽,器件的价格亦愈高。工业级标准规定的-40~+75℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯,倘若-30~+70℃已经够用,那么就不必去追求更宽的温度范围。设计工程师要慎密决定特定应用的实际需要,然后规定振荡器的稳定度。指标过高意味着花钱愈多。晶体老化是造成频率变化的又一重要因素。根据目标产品的预期寿命不同,有多种方法可以减弱这种影响。晶体老化会使输出频率按照对数曲线发生变化,也就是说在产品使用的一年,国产化晶振价格,这种现象才较为显著。例如,使用10年以上的晶体,其老化速度大约是一年的3倍。采用特殊的晶体加工工艺可以改善这种情况,也可以采用调节的办法解决,比如,可以在控制引脚上施加电压(即增加电压控制功能)等。
串联型晶体振荡器的类型与电路的振荡过程
因为信号是反馈到VT1发射极,现假设VT1发射极电压瞬时极性为“+”,集电极电压极性为“+”(发射极与集电极是同相关系,当发射极电压上升时集电极电压也上升),VT2的基极电压极性为“+”,发射极电压极性也为“+”,该极性的电压通过X1反馈到VT1的发射极,反馈电压极性与假设的电压极性相同,故该反馈为正反馈。
接通电源后,三极管VT1、VT2导通,VT2发射极输出变化的Ie电流中包含各种频率的信号,石英晶体X1对其中的f0信号阻抗很小,国产化晶振加工,f0信号经X1、RP1反馈到VT1的发射极,该信号经VT1放大后从集电极输出,又加到VT2放大后从发射极输出,然后又通过X1反馈到VT1放大,如此反复进行,VT2输出的f0信号幅度越来越大,VT1、VT2组成的放大电路放大倍数越来越小,当放大倍数等于反馈衰减系数时,输出f0信号幅度不再变化,电路输出稳定的f0信号。
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