什么是晶體振蕩器？晶振的原理

晶振具有壓電效應(yīng)，即在晶片兩極外加電壓后晶體會(huì)產(chǎn)生變形，反過(guò)來(lái)如外力使晶片變形，則兩極上金屬片又會(huì)產(chǎn)生電壓。如果給晶片加上適當(dāng)?shù)慕蛔冸妷海蜁?huì)產(chǎn)生諧振(諧振頻率與石英斜面傾角等有關(guān)系，且頻率一定)。晶振利用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體，在共振的狀態(tài)下工作可以提供穩(wěn)定、精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬(wàn)分之五十。利用該特性，晶振可以提供較穩(wěn)定的脈沖，廣泛應(yīng)用于微芯片的時(shí)鐘電路里。晶片多為石英半導(dǎo)體材料，外殼用金屬封裝。

將電壓施加到所述石英晶體的壓電元件(電場(chǎng)的應(yīng)用到)，變形發(fā)生在壓電體。這種現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)者，雅克和皮埃爾居里是兄弟。電性能，通常是一個(gè)電容器作為其固有頻率附近特定頻率僅頻帶線圈作為電感性電抗充當(dāng)具有。應(yīng)用此原理的電子組件是晶體諧振器。AT是一種常見(jiàn)的晶體振蕩器諧振器是壓電晶體元件具有兩個(gè)(晶體坯)電極由夾的石英振動(dòng)元件在上籠的影片。由于石英振蕩器會(huì)引起自由振動(dòng)，因此波形會(huì)變成正弦波。

振蕩器頻次

振蕩電路中，一個(gè)晶體管和一個(gè)線圈 - 電容由連接的組合是電路依賴振蕩條件(哈特萊振蕩器的Colpitts振蕩器電路，等等)。在這些電路中，當(dāng)將晶體諧振器連接到需要線圈作為振蕩條件的部分時(shí)，可以獲得固有頻率的振蕩輸出。該頻率可以很容易地以10 6的數(shù)量級(jí)獲得，并且是無(wú)與倫比的，因此被廣泛用作頻率和時(shí)間的參考。

由于晶體的大小，許多實(shí)際使用的晶體振蕩器約為1-20 MHz。當(dāng)需要更高的頻率時(shí)，將執(zhí)行泛音振蕩(或可將用于高頻的晶體單元用于泛音)，或者使用倍頻器。

由于晶體單元的振蕩頻率本身是由晶體單元的特性決定的，因此基本上不能改變。因此，在無(wú)線通信等中，可以采用根據(jù)所使用的頻率來(lái)更換晶體單元的方法。然而，通過(guò)調(diào)整外部電容，±0幾個(gè)%是約并應(yīng)用此可能微調(diào)VXO(可變晶體振蕩器)，以允許電壓控制將被替換為可變電容二極管的電容的VCXO(壓控晶體振蕩器，VCXO)具有電路，例如。此外，晶體振蕩器和電壓控制振蕩器，一個(gè)數(shù)字電路，由于計(jì)數(shù)器組合電路和相位比較器等的頻率合成器通過(guò)，所以能夠獲得任意的頻率穩(wěn)定的輸出信號(hào)。

下面具體的介紹一下晶振的作用以及原理，晶振一般采用如圖1a的電容三端式(考畢茲) 交流等效振蕩電路;實(shí)際的晶振交流等效電路如圖1b，其中Cv是用來(lái)調(diào)節(jié)振蕩頻率，一般用變?nèi)荻O管加上不同的反偏電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，這也是壓控作用的機(jī)理;把晶體的等效電路代替晶體后如圖1c。其中Co，C1，L1，RR是晶體的等效電路。

分析整個(gè)振蕩槽路可知，利用Cv來(lái)改變頻率是有限的：決定振蕩頻率的整個(gè)槽路電容C=Cbe，Cce，Cv三個(gè)電容串聯(lián)后和Co并聯(lián)再和C1串聯(lián)?？梢钥闯觯篊1越小，Co越大，Cv變化時(shí)對(duì)整個(gè)槽路電容的作用就越小。因而能“壓控”的頻率范圍也越小。實(shí)際上，由于C1很小(1E-15量級(jí))，Co不能忽略(1E-12量級(jí)，幾PF)。所以，Cv變大時(shí)，降低槽路頻率的作用越來(lái)越小，Cv變小時(shí)，升高槽路頻率的作用卻越來(lái)越大。這一方面引起壓控特性的非線性，壓控范圍越大，非線性就越厲害;另一方面，分給振蕩的反饋電壓(Cbe上的電壓)卻越來(lái)越小，最后導(dǎo)致停振。通過(guò)晶振的原理圖你應(yīng)該大致了解了晶振的作用以及工作過(guò)程了吧。采用泛音次數(shù)越高的晶振，其等效電容C1就越小;因此頻率的變化范圍也就越小。

微控制器的時(shí)鐘源可以分為兩類：基于機(jī)械諧振器件的時(shí)鐘源，如晶振、陶瓷諧振槽路;RC(電阻、電容)振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置，適用于晶振和陶瓷諧振槽路 。另一種為簡(jiǎn)單的分立RC振蕩器。

用萬(wàn)用表測(cè)量晶體振蕩器是否工作的方法：測(cè)量?jī)蓚€(gè)引腳電壓是否是芯片工作電壓的一半，比如工作電壓是51單片機(jī)的+5V則是否是2.5V左右。另外如果用鑷子碰晶體另外一個(gè)腳，這個(gè)電壓有明顯變化，證明是起振了的。