石英晶體振蕩器的操作理論
位于美國佛羅里達(dá)州的福克斯電子是美國領(lǐng)先的高精度,高可靠性頻率控制產(chǎn)品供應(yīng)商,在全球擁有1W家以上的客戶.從1988年開創(chuàng)了石英晶體振蕩器利用可編程PLL和定制存儲器結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)高精準(zhǔn)度,并由此研發(fā)出10天即時交付方式開發(fā).
反饋到放大器輸入端的功率必須足以提供振蕩器輸出,放大器輸入,并克服電路損耗.振蕩器工作的確切頻率取決于振蕩器電路內(nèi)的環(huán)路相位角度偏移.相角的任何凈變化都將導(dǎo)致輸出頻率的變化.由于有源晶體振蕩器的通常目標(biāo)是提供基本上與變量無關(guān)的頻率,因此必須采用一些最小化凈相移的方法.也許最好的,當(dāng)然最常見的最小化凈相移的方法是在反饋回路中使用石英晶體單元.
隨著施加頻率的變化,SMD石英晶體的阻抗發(fā)生顯著變化,所有其他電路元件可被認(rèn)為具有基本恒定的電抗.因此,當(dāng)在振蕩器的反饋回路中使用晶體單元時,晶體單元的頻率將自身調(diào)節(jié),使得晶體單元呈現(xiàn)滿足環(huán)路相位要求的電抗.以下示出石英晶體單元的電抗與頻率的關(guān)系.
從圖2.0可以看出,石英晶體單元具有兩個零相位頻率.兩者中的第一個或更低的是串聯(lián)諧振頻率,通常縮寫為Fs.零相位的兩個頻率中的第二個或更高頻率是并聯(lián)或反諧振頻率,通??s寫為Fa.串聯(lián)和并聯(lián)諧振頻率在振蕩器電路中都呈電阻性.在串聯(lián)諧振點處,電阻最小并且電流最大.在平行點處,電阻是最大的并且電流是最小的.因此,并聯(lián)諧振頻率不應(yīng)該用作振蕩器電路的控制頻率.
通過在2016貼片晶振電路的反饋回路中包括無功分量(通常是電容器),可以使石英晶振單元在沿串聯(lián)和并聯(lián)諧振點之間的線的任何點處振蕩.在這種情況下,振蕩頻率將高于串聯(lián)諧振頻率但低于并聯(lián)諧振頻率.由于增加電容產(chǎn)生的頻率高于串聯(lián)諧振頻率,因此通常稱為并聯(lián)頻率,盡管它低于真實的并聯(lián)頻率.
正如存在與石英晶體單元相關(guān)的兩個零相位頻率,存在兩個主振蕩器電路.這些電路通常由要使用的晶體單元的類型描述,即“串聯(lián)”或“并聯(lián)”.
串聯(lián)諧振振蕩器電路使用設(shè)計為以其自然串聯(lián)諧振頻率工作的晶體.在這樣的電路中,反饋回路中將不存在電容器.串聯(lián)諧振振蕩器電路的使用主要是因為它們的元件數(shù)量最少.然而,這些電路可以提供除通過晶體單元之外的反饋路徑.因此,在晶體故障的情況下,這種電路可以繼續(xù)以某個任意頻率振蕩.下面給出基本串聯(lián)諧振振蕩器電路的描述.
從圖3.0可以看出,如果需要調(diào)整,串聯(lián)諧振振蕩器電路不提供調(diào)節(jié)輸出頻率的方法.在上述電路中,電阻器R1用于偏置逆變器并使其在其線性區(qū)域中工作.該電阻還為逆變器提供負(fù)反饋.電容器C1是耦合電容器,用于阻止直流電壓.電阻器R2用于偏置晶體單元.該電阻強烈影響晶體單元看到的驅(qū)動電流,因此必須注意不要選擇太小的值.晶體單元Y1是串聯(lián)諧振晶體單元,被指定以所需頻率工作并具有所需的頻率容差和穩(wěn)定性.
??怂闺娮幼?/span>1979年創(chuàng)立以來,經(jīng)過不斷的發(fā)展創(chuàng)新,已經(jīng)提供了超過200種不同的產(chǎn)品,包括石英晶體,時鐘振蕩器,溫補晶體振蕩器,TCXO晶振,OCXO晶振等優(yōu)質(zhì)晶振產(chǎn)品.廣泛的用于無線通信設(shè)備,電信設(shè)備,計算機和外圍設(shè)備,儀器儀表等產(chǎn)業(yè).