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从石英晶体到有源晶振

来源:http://www.zhaoxiandz.com 作者:壹兆电子技术部 2017年08月03
    石英晶体,有天然的也有人造的,是一种重要的压电晶体材料。石英晶体本身并非振荡器,它只有借示意图助于有源激励和无源电抗网络方可产生振荡。只要在晶体振子板极上施加交变电压,就会使晶片产生机械变形振动,此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时,就会发生压电谐振,从而导致机械变形的振幅突然增大
    (a)石英水晶振子的结构(b)金属壳封装示图(c)等效电路           
    与金属板之间的静电电容;L、C为压电谐振的等效参量;为振动磨擦损耗的等效电阻。石英晶体谐振器存在一个串联谐振频率fos(1/2π),同时也存在一个并联谐振频率fop(1/2π)。由于Co?C,fop与fos之间之差值很小,并且R?ωOL,R?1/ωOC,所以谐振电路的品质因数Q非常高(可达数百万) ,从而使石英晶体谐振器组成的振荡器频率稳定度十分高,可达10-12/日。有源晶振的振荡频率既可近似工作于fos处,也可工作在fop附近,因此有源晶振可分串联型和并联型两种。用石英晶体谐振器及其等效电路,取代LC振荡器中构成谐振回路的电感(L)和电容(C)元件。  
    石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器(TCXO晶振)、电压控制晶体振荡器(VCXO)、恒温控制式晶体振荡器(OCXO)和数字化/μp补偿式晶体振荡器(DCXO/MCXO)等几种类型中,无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种," 在日本工业标准(JIS)中,称其为标准封装晶体振荡器(SPXO)。现以SPXO为例,简要介绍一下有源晶振的结构与工作原理。
    SPXO主要是由品质因数(Q)很高的晶体谐振器(即晶体振子)与反馈式振荡电路组成的。石英晶体振子是振荡器中的重要元件,晶体的频率(基频或n次谐波频率)及其温度特性在很大程度上取决于其切割取向 。SPXO的总精度(包括起始精度和随温度、电压及负载产生的变化)可以达到±25ppm。SPXO既无温度补偿也无温度控制措施, 其频率温度特性几乎完全由石英晶体振子的频率温度特性所决定。在0~70℃范围内,SPXO的频率稳定度通常为20~1000ppm,SPXO可以用作钟频振荡器。
    VC-TCXO晶振是什么晶体,这个问题有很多人都搞不清楚,现在我给大家简单介绍一下VC-TCXO怎么理解,分开来就是VCXO/TCXO,VCXO是压控晶体振荡器,是通过电压来控制的,频率会通过电压的大小来自动调节,TCXO呢,温补振荡器,是晶体到了一定温度的时候产生温控自动调节频率起到温度补偿的作用,所以叫温补晶体振荡器,两者合在一起就叫压控温补振荡器,英文简称VC-TCXO,下面讲讲它的工作原理。  
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