晶体振荡器的的稳定度
晶体振荡器频率稳定度是振荡电路的重要技术指标，在一般LC振荡电路中，尽管采取各种稳频措族，其频率稳定仅能达到10负4次方~10负5次方量级。如果要求频率稳定度优于10负5次方量级，就必须采用晶体振荡电路。晶体振荡电路是采用石英谐振器作为振荡回路元件的电路，它是利用石英谐振器的谐振特性控制和稳定振荡电路的振荡频率。石英谐振器是从石英晶体中按一定方位角切下为AT、BT、CT、DT、ET、GT和X+5等切型。常用的几种切型的主要性能见表5.3-3石英片的振动具有多谐性，除基频振动外，还有奇次谐波的泛音振动。一个石英谐振器既可利用其基频振动，也可利用其泛音振动，前者称为基音晶体，后者称为泛音晶体。泛音晶体和基音晶体的等效电路（见图5.1-10)相同，但参数值不同。泛音频率与基音频率不成整数倍关系，只在奇数倍附近，且不能同时存在。泛音晶体一般利用3次和5次的泛音振动，而很少采用9次以上的泛音振动。由于石英谐振器具有极高的Q值，很小的P值,良好的物理与化学稳定性以及很高的回路标准性，因而，晶体振荡电路具有很高的频率稳定度。一般采用低精度石英谐振器时，频率稳定度可达10负5次方量级。
晶体振荡器基本知识
1、概念：电路上为一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，有两个谐振点，较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。
这两个频率接近，再很窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，只要在晶振的两端并联上合适的电容就可以组成并联谐振电路。
2、选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率；
3、分类：无源晶振（crystal,晶体）、有源晶振（oscillator，振荡器）；
4、振荡原理：压电效应；
5、压电谐振：当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（决定于晶片的尺寸）相等时，机械振动的幅度急剧增加；
6、石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振，石英晶体谐振器是利用石英晶体和内置IC来共同作用工作的；
振荡器直接应用于电路中，谐振器的工作一般需要提供3.3V的电压来维持工作。
振荡器比谐振器多了一个重要的技术参数：谐振电阻（RR）；
7、Q值：衡量电感的主要参数，指电感器再某一频率的交流下工作时，所呈现的感抗与等效损耗电阻之比。
Q值越高，损耗越小，效率越高；
石英晶体振荡器的应用
石英钟走时准、耗电省为其优点。不论是老式石英钟或是新式多功能石英钟都是以石英晶体振荡器为电路，其频率精度决定了电子钟表的走时精度。石英晶体振荡器原理的示意如图3所示，其中V1和V2构成CMOS反相器石英晶体Q与振荡电容C1及微调电容C2构成振荡系统，这里石英晶体相当于电感。振荡系统的元件参数确定了振频率。一般Q、C1及C2均为外接元件。另外R1为反馈电阻，R2为振荡的稳定电阻，它们都集成在电路内部。故无法通过改变C1或C2的数值来调整走时精度。但此时仍可用加接一只电容C有方法，来改变振荡系统参数，以调整走时精度。根据电子钟表走时的快慢，调整电容有两种接法:若走时偏快，则可在石英晶体两端并接电容C，如图4所示。此时系统总电容加大，振荡频率变低，走时减慢。若走时偏慢，则可在晶体支路中串接电容C。如图5所示。此时系统的总电容减小，振荡频率变高，走时增快。只要经过耐心的反复试验，就可以调整走时精度。因此，晶振可用于时钟信号发生器。
晶体谐振器的等效电路
石英晶体谐振器的等效电路。当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个PF到几十PF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十mH到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效，C的值很小，一般只有0.00020.1pF。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效，它的数值约为100Ω。由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因数Q很大，可达1000～10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得准确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。
以上信息由专业从事替代进口压控晶体振荡器生产厂家的晶宇兴于2024/6/20 11:26:58发布
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