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晶體振蕩器的的穩(wěn)定度
晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度是振蕩電路的重要技術指標,在一般LC振蕩電路中,盡管采取各種穩(wěn)頻措族,其頻率穩(wěn)定僅能達到10負4次方~10負5次方量級。如果要求頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10負5次方量級,就必須采用晶體振蕩電路。晶體振蕩電路是采用石英諧振器作為振蕩回路元件的電路,它是利用石英諧振器的諧振特性控制和穩(wěn)定振蕩電路的振蕩頻率。石英諧振器是從石英晶體中按一定方位角切下為AT、BT、CT、DT、ET、GT和X 5等切型。常用的幾種切型的主要性能見表5.3-3石英片的振動具有多諧性,除基頻振動外,上偏晶振,還有奇次諧波的泛音振動。一個石英諧振器既可利用其基頻振動,也可利用其泛音振動,前者稱為基音晶體,后者稱為泛音晶體。泛音晶體和基音晶體的等效電路(見圖5.1-10)相同,但參數值不同。泛音頻率與基音頻率不成整數倍關系,只在奇數倍附近,且不能同時存在。泛音晶體一般利用3次和5次的泛音振動,上偏晶振現(xiàn)貨,而很少采用9次以上的泛音振動。由于石英諧振器具有極高的Q值,很小的P值,良好的物理與化學穩(wěn)定性以及很高的回路標準性,因而,晶體振蕩電路具有很高的頻率穩(wěn)定度。一般采用低精度石英諧振器時,頻率穩(wěn)定度可達10負5次方量級。
石英晶體振蕩器的應用
石英鐘走時準、耗電省為其優(yōu)點。不論是老式石英鐘或是新式多功能石英鐘都是以石英晶體振蕩器為電路,其頻率精度決定了電子鐘表的走時精度。石英晶體振蕩器原理的示意如圖3所示,上偏晶振生產廠家,其中V1和V2構成CMOS反相器石英晶體Q與振蕩電容C1及微調電容C2構成振蕩系統(tǒng),這里石英晶體相當于電感。振蕩系統(tǒng)的元件參數確定了振頻率。一般Q、C1及C2均為外接元件。另外R1為反饋電阻,上偏晶振單價,R2為振蕩的穩(wěn)定電阻,它們都集成在電路內部。故無法通過改變C1或C2的數值來調整走時精度。但此時仍可用加接一只電容C有方法,來改變振蕩系統(tǒng)參數,以調整走時精度。根據電子鐘表走時的快慢,調整電容有兩種接法:若走時偏快,則可在石英晶體兩端并接電容C,如圖4所示。此時系統(tǒng)總電容加大,振蕩頻率變低,走時減慢。若走時偏慢,則可在晶體支路中串接電容C。如圖5所示。此時系統(tǒng)的總電容減小,振蕩頻率變高,走時增快。只要經過耐心的反復試驗,就可以調整走時精度。因此,晶振可用于時鐘信號發(fā)生器。
石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件
石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應來起振,而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內置IC來共同作用來工作的。
振蕩器直接應用于電路中,諧振器工作時一般需要提供3.3V電壓來維持工作。振蕩器比諧振器多了一個重要技術參數為:諧振電阻(RR),諧振器沒有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能,也是各商家競爭的一個重要參數。
可能有些初學者會對晶振的頻率感到奇怪,12M、24M之類的晶振較好理解,選用如11.0592MHZ的晶振給人一種奇怪的感覺,這個問題解釋起來比較麻煩,如果初學者在練習串口編程的時候就會對此有所理解,這種晶振主要是可以方便和準確的設計串口或其它異步通訊時的波特率。
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