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无源晶体振荡器(晶体谐振器)的工作原理

2022-09-28 10:39:21 浏览数:612
无源晶体振荡器是一种晶体,它必须与外围电路结合形成一个振荡器来输出特定频率的信号,而这个振荡器需要提供电源。比如单片机可以用无源晶振,因为其内部电路集成形成振荡器,所以晶振不容易集成,所以不得不加。

无源晶体振荡器内部结构:

1.在无源晶体振荡器的底部,黄色部分是晶体振荡器的焊盘。根据焊盘的数量,一般有两种:两个或四个。

2.无源晶体振荡器的基本结构分为四个部分:上盖、导电胶、应时芯片和底座。

无源晶体振荡器(晶体谐振器)的工作原理:

电极镀在应时晶体的两侧,并在两个电极上施加一定的电压。由于应时的压电效应,形成电压,电压会自然变形,从而给ic提供正弦波形。经过IC的内部整形和PLL电路后,产生一个方波,然后输入到下层电路。有源晶振是将频率部分和驱动PLL电路集成在IC外部,自成一体,直接输出方波给下层电路。

无源晶体振荡器的主要参数是:

温度特性、频率范围、频率稳定度、频率老化率、输出波形、标称频率、温度频差、调整频差、参考温度、工作温度、温度稳定度、负载电容和激励电平。

频率温度特性

在电路设计和晶体振荡器选择中,良好的频率和温度特性是工程师主要考虑的因素之一。根据环境的不同,石英晶体振荡器可以根据温度参数分为不同的等级,如民用、企业、工业、航空航天等等级,温度范围为-40℃~+150℃。因此,无源晶体振荡器(石英晶体谐振器)石英晶体谐振器具有其频率随温度变化的特性。温度特性的好坏一般用温度频差的大小来表示。

频率范围

频率由电路上的应时晶体振荡器产生,晶体输出频率的标称值在频率范围内选择。

频率稳定度

任何晶体振荡器在工作时的频率不稳定都是绝对的,只是程度不同。晶体振荡器的输出频率随时间变化。影响频率不稳定的因素:老化、漂移和短稳等。在环境条件不变的情况下,测量振荡器频率时,振荡器频率与时间的关系,即频率偏差率。这种长期的频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的参数的缓慢变化引起的。可以用规定时限后的最大变化率或规定时限内的最大总频率变化来表示。晶体的老化是由于应力、污染物、残留物、结构和工艺缺陷等问题。

输出波形

无源晶体振荡器的输出波形一般是正弦波。

标称频率

指石英晶体谐振器元件规格书中规定的频率,即用户在电路设计和元件选择中想要的理想工作频率。

温度频率差

在规定条件下,工作频率在一定温度范围内与参考温度(25℃)的最大偏差值。

调整频率差

在规定条件下,参考温度(25℃)下工作频率与标称频率的最大偏差。

总频率差

在规定条件下,工作温度范围内工作频率与标称频率的最大偏差。

基准温度

测量石英晶体谐振器参数时规定的环境温度。恒温晶体谐振器一般是工作温度范围的中心:非恒温石英晶体谐振器是25±3℃。

工作温度

能保证振荡器输出频率和其它特性满足指标要求的一个温度范围(如-40℃~+85℃)。

温度稳定性

该参数实际上代表了晶体振荡器的频率-温度特性,以及在规定条件下,工作频率在一定温度范围内与参考温度(25℃)的最大偏差。

富足点融

振荡器的工作频率精度由负载和谐振器共同决定。从石英谐振器引脚两端到振荡器电路方向的所有有效电容都是由振荡器添加到石英晶体谐振器的负载电容。

激励电平

输入功率直接影响晶振本身的性能,所以电路设计者必须严格按照要求,在晶振的规定激励功率内输入所需的功率,才能充分保证晶振的正常工作。
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