晶体振荡器的组成

晶体振荡器由品体振荡电路和输岀电路两部分

构成

1.振荡电路

品体振荡电路分为并联晶体振荡电路和串联品体振荡电路两种。这里,常用的为并联晶体振荡电路。晶体工作在串联谐振频率⊙和并联谐振频率cp之间,即呈现感抗。而振荡性能的优劣由晶体的品质、切割取向、振子结构及振荡电路共同决定。图1画出了AT切割和SC切割的频率一温度特性曲线。可以看出,SC切割有高的静态和动态ft稳定性、良好的老化率和相位噪声,但缺点是频率牵引灵敏度低,成本昂贵。常用的振荡电路如图2所示。采用人们所熟悉的,最稳定的一种电容反馈三点式振荡器或称为克拉泼振荡电路。与考必兹振荡电路不同的是电感支路有个电容。此电容减弱了三极管与回路间的耦合,即减小了三极管对回路的影响,进一步提高了振荡电路的频率稳定性。图3是其等效电路。电路的环路增益等于三极管跨导,谐振电路等效并联电阻、反馈系数之积。反馈系数F算式如下

F值偏大时,环路增益大、易起振。但过大时振荡稳定性差。

F值偏小时,振荡稳定性好。但是,波形虚起振困难。一般而言,要经过折衷处理。根据我们的经验,图2电路中的三极管射极LC谐振回路调谐在0.78f0,使用电容与基射极所接电容比取1.2~2.4。标频fo要求高的选大,低的选小。电路的振荡幅度跟三极管发射极直流电流和谐振电路等效并联电阻乘积成正比。要求振荡波形良好,在牺牲振幅的情况下可由射极输出。

2.输出电路

输岀电路的作用是对振荡获得的正弦信号进行缓冲、放大、整形,得到图4所要求的某种标准输出,驱动负载或后级门电路。这里,还经常用到逻辑电平转换电路和分频、倍频电路。

输出正弦波的电平VPp、VRMs或dBm表IBm的算式如下

必要时,还须注上谐波抑制比。

方波或矩形波输出电平应注明TT、CMoS、HCMOS还是ECL,要不要直流。并且,表示出占空比、上升时同、下降时间、上冲等脉冲波形其它参数。标准输出负载为50g2、1kg2、10k2//10PF或用驱动几个门电路表示,如驱动2个门,5个门电路晶体振荡器的噪声系数有特殊要求时,振荡、放大电路及电源要严格设计。如主振选用低噪声

管、低噪声压控电压并使振荡在低电压工作,各级电路必须匹配以保证无反射、辐射。

晶体振荡器的分类根据振荡电路调频、稳频方法将晶体振荡器分

为以下5种

①简式晶振PXO( Packaged x-tal osillator

②压控晶振VCⅹO( Voltage Controlled xtal os dilator

③温补晶振TCXO( Temperature Compensated x-tal Osillator)

④恒温晶振OCXO( Oven Controlled Xtal Osillator)

⑤组合晶振VCⅹO、VCTCⅹO、 VCOCXO

体振荡器常用标频、术语及电源

晶体振荡器常用标频(MHz包括倍频/分频)

标称频率

工作温度范围

温度变化的频率稳定度

负载变化的频率稳定度

电源电压变化的频率稳定度

短期频率稳定度

日老化率

年老化率

控制电压

控制线性

调整误差

牵引范围或牵引灵敏度

起动电流

稳态电流

相位噪声

电源

晶体振荡器应选用稳压性能好,温度漂移小的直流电源。输入电压变化±5%或±10%时,输出电压变化在10~100ppm/℃挑选。常用电源电压为3.3V、5V、9V、12V,24V、-5.2V或.5V。

简式晶体振荡电路

晶体振荡频率固定、温度性能完全由晶体温度性能决定的晶体振荡器谓之简式晶振。此种晶振电路简单,但频率稳定度低,常用作时钟振荡器。晶体等效电路如图5,通常L:10mH~1000mH C:0.0002pF~0.lpF