2022年晶体应用培训材料.doc

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1、晶体应用根底知识石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通讯系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。一、石英晶体振荡器的根本原理1、石英晶体振荡器的构造石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的根本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它能够是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚 上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳

2、、陶瓷或塑料封装的。2、压电效应假设在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产活力械变形。反之，假设在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。假如在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产活力械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅特别微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分类似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。3、符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图2所示。当晶体不振动时，可把它看成

3、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的值特别小，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100。由于晶片的等效电感特别大，而C特别小，R也小，因而回路的质量因数Q特别大，可达100010000。加上晶片本身的谐振频率根本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且能够做得准确，因而利用石英谐振器组成的振荡电路可获得特别高的频率稳定度。4、谐振频率从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有

4、两个谐振频率，即（1）当L、C、R支路发生串联谐振时，它的等效阻抗最小（等于R）。串联揩振频率用fs表示，石英晶体关于串联揩振频率fs呈纯阻性，（2）当频率高于fs时L、C、R支路呈感性，可与电容C。发生并联谐振，其并联频率用fd表示。依照石英晶体的等效电路，可定性画出它的电抗频率特性曲线如图2e所示。可见当频率低于串联谐振频率fs或者频率高于并联揩振频率fd时，石英晶体呈容性。仅在fsffd极窄的范围内，石英晶体呈感性。二、石英晶体振荡器类型特点石英晶体振荡器是由质量要素极高的石英晶体振子（即谐振器和振荡电路组成。晶体的质量、切割取向、晶体振子的构造及电路方式等，共同决定振荡器的功能。国际电

5、工委员会（IEC）将石英晶体振荡器分为4类：一般晶体振荡（SPXO），电压操纵式晶体振荡器（VCXO），温度补偿式晶体振荡（TCXO），恒温操纵式晶体振荡（OCXO）。目前开展中的还有数字补偿式晶体振荡器（DCXO）等。一般晶体振荡器（SPXO）可产生10(-5)10(-4)量级的频率精度，标准频率1100MHZ，频率稳定度是100ppm。SPXO没有采纳任何温度频率补偿措施，价格低廉，通常用作微处理器的时钟器件。封装尺寸范围从21146mm及53.21.5mm。电压操纵式晶体振荡器（VCXO）的精度是10(-6)10(-5)量级，频率范围130MHz。低容差振荡器的频率稳定度是50ppm。通

6、常用于锁相环路。封装尺寸14103mm。温度补偿式晶体振荡器（TCXO）采纳温度敏感器件进展温度频率补偿，频率精度到达10(-7)10(-6)量级，频率范围160MHz，频率稳定度为12.5ppm，封装尺寸从303015mm至11.49.63.9mm。通常用于手持、蜂窝、双向无线通讯设备等。恒温操纵式晶体振荡器（OCXO）将晶体和振荡电路置于恒温箱中，以消除环境温度变化对频率的妨碍。OCXO频率精度是10(-10)至10(-8)量级，对某些特别应用甚至到达更高。频率稳定度在四品种型振荡器中最高。三、石英晶体振荡器的主要参数晶振的主要参数有标称频率，负载电容、频率精度、频率稳定度等。不同的晶振标

7、称频率不同，标称频率大都标明在晶振外壳上。如常用一般晶振标称频率有：48kHz、500 kHz、503.5 kHz、1MHz40.50 MHz等，关于特别要求的晶振频率可到达1000 MHz以上，也有的没有标称频率，如CRB、ZTB、Ja等系列。负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同。标称频率一样的晶振，负载电容不一定一样。由于石英晶体振荡器有两个谐振频率，一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振：另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。因而，标称频率一样的晶振互换时还必需要求负载电容一致，不能冒然互换，否则会

8、造成电器工作不正常。频率精度和频率稳定度：由于一般晶振的功能根本都能到达一般电器的要求，关于高档设备还需要有一定的频率精度和频率稳定度。频率精度从10(-4)量级到10(-10)量级不等。稳定度从1到100ppm不等。这要依照详细的设备需要而选择适宜的晶振，如通讯网络，无线数据传输等系统就需要更高要求的石英晶体振荡器。因而，晶振的参数决定了晶振的质量和功能。在实际应用中要依照详细要求选择适当的晶振，因不同功能的晶振其价格不同，要求越高价格也越贵，一般选择只要满足要求即可。四、石英晶体振荡器的开展趋势1、小型化、薄片化和片式化：为满足挪动为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求，石英晶体振荡器的封装

9、由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。例如TCXO这类器件的体积缩小了30100倍。采纳SMD封装的TCXO厚度缺乏2mm，目前53mm尺寸的器件已经上市。2、高精度与高稳定度，目前无补偿式晶体振荡器总精度也能到达25ppm，VCXO的频率稳定度在1070范围内一般可达20100ppm，而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为0.00015ppm，VCXO操纵在25ppm以下。3、低噪声，高频化，在GPS通讯系统中是不同意频率颤抖的，相位噪声是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。目前OCXO主流产品的相位噪声功能有特别大改善。除VCXO外，其它类型的晶体振荡器最高输出频率不超过200MH

10、z。例如用于GSM等挪动的UCV4系列压控振荡器，其频率为6501700 MHz，电源电压2.23.3V，工作电流810mA。4、低功能，快速启动，低电压工作，低电平驱动和低电流耗费已成为一个趋势。电源电压一般为3.3V。目前许多TCXO和VCXO产品，电流损耗不超过2 mA。石英晶体振荡器的快速启动技术也获得打破性进展。例如日本精工消费的VG2320SC型VCXO，在0.1ppm规定值范围条件下，频率稳定时间小于4ms。日本东京陶瓷公司消费的SMD TCXO，在振荡启动4ms后则可到达额定值的90%。OAK公司的1025 MHz的OCXO产品，在预热5分钟后，则能到达0.01 ppm的稳定度

11、。五、石英晶体振荡器的应用1、石英钟走时准、耗电省、经久耐用为其最大优点。不管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核心电路，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为反应电阻，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。但如今我们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。依照电子钟表走时的快慢，调整电

12、容有两种接法：假设走时偏快，则可在石英晶体两端并接电容C，如图4所示。如今系统总电容加大，振荡频率变低，走时减慢。假设走时偏慢，则可在晶体支路中串接电容C。如图5所示。如今系统的总电容减小，振荡频率变高，走时增快。只要通过耐心的反复试验，就能够调整走时精度。因而，晶振可用于时钟信号发生器。2、随着电视技术的开展，近来彩电多采纳500kHz或503 kHz的晶体振荡器作为行、场电路的振荡源，经1/3的分频得到 15625Hz的行频，其稳定性和可靠性大为提高。面且晶振价格廉价，更换容易。3、在通讯系统产品中，石英晶体振荡器的价值得到了更广泛的表达，同时也得到了更快的开展。许多高功能的石英晶振主要应

13、用于通讯网络、无线数据传输、高速数字数据传输等。晶体谐振器简介一、 石英晶体原理介绍：（一） 石英晶体的工作原理：1 压电效应：沿某些晶体的特定方向施加压应力作用时，晶体产生形变，同时产生电极化，其极化强度与压力成正比，称之为正压电效应；反之，在电场作用下，晶体产生应变，应变大小与场强成正比，称之为负压电效应。压电效应的原理是：外力作用下晶格变形引起正负电荷中心别离而产生的。施加应力时，在一个方向上产生脉冲电流，取消时，在相反方向产生。2稳频原理： 石英晶片是弹性体，有其固有频率，同时又由于其为压电体，当外加电场的交变频率与石英晶片的固有频率相接近时，由于负压电效应，石英晶片产活力械谐振，如今

14、振幅最大，阻抗最小,电流最大。假设外加交变电场的频率偏离石英晶片的固有频率时，阻抗迅速增大,电流也随之迅速减小,故其有特别好的稳频(对频率的选择)作用。5谐振等效工作电路： 石英晶片通过被电极，上架、封装即成为压电谐振器。当外加电场的交变频率与石英晶片的固有频率相接近,且外加电压的角频率等于石英机械振动的固有谐振角频率时(取决于石英晶体的几何尺寸和切型),晶片产活力械谐振，弹性振动通过压电效应与路相耦合,其效果等于由L1，C1，R1的串联臂和C0并联组成的谐振回路。如今机械振动的幅度最大，相应地晶体外表所产生的电荷量最大，外电路中电流最大。（二） 石英晶体的使用：1 石英晶体谐振器的使用回路：

15、 在振荡电路中，石英晶体谐振器作为电感使用，与负载电容构成本质上的LC振荡电路，这一电路称为哈特莱电路。 振荡电路的起振条件电路相应构成1正反应条件：相位角为360O，产生正反应回路振荡电路为哈特莱电路2起振时，放大器的放大倍数1反应回路，谐振器作为电感，与负载电容构成LC路3有选频网络选频元件为谐振器4有由非线性元器件组成的限幅电路负阻抗-R 在第一个起振条件中,由于谐振回路不是理想矩形,故存在不均匀性,具有一定频带的信号作用于回路时,回路的电流或回路端电压频率失真(在通频带范围内产生的频率失真被认为是同意的).同样,由于回路的电流或端电压对各个频率分量产生的相位移不成线性关系,故不可防止地

16、产生相位失真,这是谐振回路的相频特性,此特性不仅仅与谐振器条件有关，还与振荡电路本身有关。2 负载电容特性：(1) 谐振器工作频率范围： (2) 串联时,L1和C1的电抗值相等且符号相反。Fs=(1/2)*(L1*C1)1/2.只有在Fs和Fp之间的阴影区，谐振器方表现为感性，可组成振荡回路。(3) 振荡电路是等效电路是由负阻抗-R和电容CL构成的，CL是由石英晶体谐振器两端向振荡器看的有效电容量，通常称为负载电容。(4) Fs和Fp之间的间隔代表石英谐振器的可调带宽,通过CL可使晶体工作在Fs和Fp之间的 某一点,谐振器在这一区域呈现感性，谐振器与负载串联后,FL=FS1+C1/(C0+C1

17、).3.鼓励功率依赖性 鼓励功率偏小时，信噪比下降，谐振器不易起振，其短期稳定性和可靠性下降；鼓励功率偏大时谐振器中晶片温度上升，频率稳定度下降，且由于鼓励功率偏大，可能引起机械形变超过弹性限度使晶格产生永久位移，甚至产生不振，同时阻抗上升，温度频差和温度阻抗不稳定。半导体回路需要的正常工作鼓励功率日益减小，一般而言，谐振器的鼓励功率以0.1mw为佳。 随着鼓励功率的上升，谐振器的频率也不断上升。4.寄生响应 所有的石英谐振器都有寄生响应（主振频率之外的非需要频率），寄生响应的频率值高于主振频率，但其振幅比主振频率小。寄生响应的大小用公式Anw=Ig(RNW/Rr)表示。关于谐振器而言，通常寄

18、生响应的大小要求在3-6DB，而滤波器则要求大于40DB，这要求一些特别的技术参数包括具有特别小的C1值。 随着频率的上升和泛音次数的增加，寄生响应减小。 因而在应用晶体谐振器时应对其匹配的电容进展确认，一般IC厂家都会在给出典型电路的同时也给出晶体的规格及负载要求，只不过杂散电容的妨碍会造成频率的漂移和相位的不稳定，因而晶体也要做出相应的更改，因而在使用前要进展匹配测试，主要有几个留意要点：1、 鼓励功率确实定，在电路中IC提供给晶体的鼓励大小直截了当妨碍到晶体工作的稳定性，鼓励过大会导致晶体共振的破坏或蒸镀电极的蒸发，频率漂移或晶体损坏；2、 最正确电容值确实定，保证准确的频率输出；3、

19、负性阻抗的测试，假如负阻过小，而晶体谐振阻抗偏大，则会造成晶体难起振或工作不稳定，负阻至少要在晶体谐振阻抗的5-10倍以上。注：在应用晶体谐振器时应由消费厂家对其规格进展确认，一般IC厂家都会在给出典型电路的同时也给出晶体的规格及负载要求，只不过杂散电容的妨碍会造成频率的漂移和相位的不稳定，因而晶体也要做出相应的更改，因而在使用前要进展匹配测试，主要有几个留意要点：4、 鼓励功率确实定，在电路中IC提供给晶体的鼓励大小直截了当妨碍到晶体工作的稳定性，鼓励过大会导致晶体共振的破坏或蒸镀电极的蒸发，频率漂移或晶体损坏，对高频鼓励大晶体应考虑泛音晶体；5、 最正确电容值确实定，保证准确的频率输出；6

20、、 负性阻抗的测试，假如负阻过小，而晶体谐振阻抗偏大，则会造成晶体难起振或工作不稳定，负阻至少要在晶体谐振阻抗的5-10倍以上。理解今天的可编程振荡器内容 -明白它们的功能和应用将令您更迅捷地评估及选用适宜的可编程振荡器 在加速产品开发周期和追求准时消费的时代，定时确实是一切。对一个设计工程师或工程开发工程师来说，几乎没有什么事情比花六个星期等待一个样机部件更令人恼怒的了，或许更糟的是，在紧张的消费过程中缺少一个关键部件，而这个部件恰好是晶体振荡器。 说到可编程振荡器，它的最大特点是几分钟内就能定置它的频率。这种“一种型号全部搞定”器件的引诱力是可想而知的。以单个多用处部件代替库存几百种部件的

21、方式为设计者、承包加工厂和其它从事大批量消费的电子公司带来宏大的灵敏性，并制造出潜在的节约效果。 但是，实在可行地实现可编程振荡器替代固定频率元件只不过是最近才出现的。象每一种新兴技术一样，可编程振荡器也经历了成长的磨练。一致性咨询题就曾困扰了整整第一代设计产品。1998年，一家厂商风风火火地推出了第二代可编程振荡器，可由于过高的抖动使其在一些对噪声敏感的应用中失败了。 幸亏关于可编程振荡器可靠性的指责是完全不符合实际的，除掉一些特例，如今的可编程振荡器能满足大多数样机的需要，合适大多数消费应用。理解以下内容将有助于各位工程师充分享用可编程振荡器拥有的几乎是即时交货的时间优势，并保证它能默默地

22、、连续可靠地工作。 把抖动困扰降到最小 可编程振荡器几乎在每一类、每一项技术标准上都能与固定频率的器件相匹敌，但抖动（相位噪声）却是个例外。可编程器件的抖动有一部份来源于编程过程，或者更详细地说，来源于编程算法。 当算法中用到乘法时，抖动值忽然明显增大，这主要是由于抖动被乘上了编程算法设置特定频率时所用的系数。尽管为了得到所要的振荡器输出频率，算法中通常既需要用到乘法也需要用到除法，但除法并不加大抖动。通过把编程算法的乘法系数减到最小，来自可编程器件的相位噪声能够做到和传统的固定频率器件特别接近，这主要是晶体及振荡器电路产生的抖动。 SaRonix公司已标准了类似的编程过程。保证可编程振荡器的

23、每件产品都具有稳定一致的功能这也同样具有重要意义，Sa Ronix公司通过采纳自动设计流程以保证一样的编程算法用于有一样输出频率的所有部件。 由于有了如此的技术进步，如今几乎每个电路上都可采纳可编程振荡元件甚至可用于通讯设备的某些电路中，例如，XDSL调制解调器。尽管振荡器可能妨碍一个对抖动敏感的通讯链路，但就在同一块电路板上，也可能有一个由振荡器驱动的DSP芯片，这个芯片则完全不受抖动的妨碍。 由于本身研制周期短，这些可编程振荡器能跟上保证设计计划按期完成的日程。尽管有这个灵敏性，但在大批量条件下，固定频率的器件仍然比拟廉价。另一方面，在进展样机消费时，可编程器件要比固定频率器件廉价。 因而

24、，精明的战略是制造样机的时候在设计上采纳可编程器件来验证电路，同时还把可编程振荡器作为消费后备部件。随着设计评价的完成，再能够大量消费特定的固定频率器件以供批量使用。 凭借可编程器件可实现一种高效益的保险策略，以处理消费中关键部件短缺的咨询题。可编程振荡器较短的研制周期使得消费部门能在大量订购通常所用的固定频率元件之前先采办替代部件，如此就无需支付额外费用，只要在消费最后期限迫近时迅速补充标准部件就行了。 尽管可编程振荡器件不可能完全取代固定频率振荡器，但可编程的概念确信有足够的优点使得半导体消费商和主要振荡器消费公司不会放弃它的。有理由相信，它的功能和价格将一代一代地得到改善。 伴随着抖动特

25、性改善、价格进一步降低，新的优点将会使可编程器件更有吸引力。一种节电的休眠方式对依赖电池的挪动设备至关重要已经出如今能够供给现货的产品目录上。一些其它特性诸如频率范围的扩展、可编程的双路输出和多路输出以及更大选择范围的输出驱动特性，都将大大提高消费、设计的灵敏性。 理智的态度应该是关于可编程振荡器是否能在每个场合都起作用不抱成见，另方面，为了确定可编程振荡器能在什么地点有效地发挥作用，应该特别留意它们在每一个电路中的应用。在进展设计的时候就推断这个应用是不是对抖动过于敏感，同时选定一个可编程振荡器，这种方式将有助于一个工程师最大限度发挥可编程振荡器的长处，实现当初选用它的初衷。石英晶体振荡器

26、石英晶体振荡器是利用石英晶体谐振器作滤波元件构成的振荡器，其振荡频率由石英晶体谐振器决定。与LC谐振回路相比，石英晶体谐振器具有特别高的标准性和极高的质量因数，因而石英晶体振荡器具有较高的频率稳定度，采纳高精度和稳频措施后，石英晶体振荡器能够到达10-410-9的频率稳定度。一 石英晶体振荡器频率稳定度石英晶体振荡器之因而能获得特别高的频率稳定度，由第2章可知，是由于石英晶体谐振器与一般的谐振回路相比具有优良的特性，详细表现为：（1） 石英晶体谐振器具有特别高的标准性。石英晶体振荡器的振荡频率主要由于石英晶体谐振器的谐振频率决定。石英晶体的串联谐振频率fq主要取决于晶片的尺寸，石英晶体的物理功

27、能和化学功能都十分稳定，它的尺寸受外界条件如温度、湿度等妨碍特别小，因而其等效电路的Lq、Cq值特别稳定，使得fq特别稳定。（2） 石英晶体谐振器与有源器件的接入系数p特别小，一般为10-310-4。这大大减弱了有源器件的极间电容等参数和外电路中不稳定要素对石英晶体振荡器决定频率振荡系统的妨碍。（3） 石英晶体谐振器具有特别高的Q值。Q值一般为104106，与Q值仅为几百数量级的一般LC回路相比，其Q值极高，维持振荡频率稳定不变的才能极强。二 晶体振荡器电路晶体振荡器的电路类型特别多，但依照晶体在电路中的作用，能够将晶体振荡器归为两大类：并联型晶体振荡器和串联型晶体振荡器。在并联型晶体振荡器中

28、，晶体起等效电感的作用，它和其它电抗元件组成决定频率的并联谐振回路与晶体管相连。由晶体的阻抗频率特性可知，并联型晶体振荡器的振荡频率在石英晶体谐振器的fq与fp之间；在串联型晶体振荡器中，振荡器工作在邻近fq处，晶体以低阻抗接入电路，即晶体起选频短道路的作用。两类电路都能够利用基频晶体或泛音晶体。1 并联型晶体振荡器图1示出了一种典型的晶体振荡器电路，当振荡器的频率在晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时晶体呈感性，该电路满足三端式振荡器的组成原则，而且该电路与电容反应的振荡器对应，通常称为皮尔斯振荡器。C3起到微调振荡频率的作用，同时也起到减小晶体管和晶体之间的耦合作用。C1、C2既是回路一

29、部分，也是反应电路。皮尔斯振荡器的工作频率应由C1、C2、C3及晶体构成的回路决定，即由晶体电抗Xe与外部电容相等的条件决定，设外部电容为CL，则 式（1）由图有 式（2） 将式（1）用图形表示为图2的情形。图中有两个交点，靠近晶体串联频率q附近的1是稳定工作点。当1靠近q时，由图2，电抗Xe与忽略晶体损耗时的晶体电抗特别接近，因而振荡频率f1等于包括并联电容CL在内的并联谐振频率。因CL实际与晶体静电容并联，因而只要引入一等效接入系数p 式(3)则由前面并联谐振频率公式可得 式(4)由上式可见，改变CL能够微调振荡频率。通常电路中C3C1，C2，CL主要由C3决定，实际电路中用与晶体串一小电

30、容C3来微调振荡频率。通常，晶体制造厂家为便利用户，对用于并联型电路的晶体，规定一标准的负载电容CL，能够将振荡频率调整到晶体标称频率上。在几兆赫兹至几十兆赫兹范围，一般CL规定为30Pf。、反应系数F的大小为 式（5）由于晶体的质量因数Qq特别高，故其并联谐振电阻R0也特别高，尽管接入系数p较小，但等效到晶体管CE两端的阻抗RL仍较高，因而放大器的增益较高，电路特别容易满足振幅起振条件。图3是并联型晶体振荡器的实际电路，其适宜的工作频率范围为0.8515MHz。如图4示出了另一种并联型晶体振荡器电路，该电路晶体接在基极和发射极之间，只要晶体呈现感性，该电路即满足三端式振荡器的组成原则，且电路

31、类似于电感反应的振荡器，又称为密勒振荡器。由于晶体与晶体管的低输入阻抗并联，降低了有载质量因数QL，故密勒振荡器的频率稳定度较低。由于皮尔斯振荡器的频率稳定度比密勒振荡器高，故实际应用的晶体振荡器大多为皮尔斯振荡器，在频率较高时能够采纳泛音晶体构成。图5给出了一种应用泛音晶体构成的皮尔斯振荡电路。图中L、C1构成的并联谐振回路是用以破坏基频和低次泛音的相位条件，使振荡器工作在设定的泛音频率上。如电路需要工作在5次泛音频率上，应使L、C1构成的并联回路的谐振频率低于5次泛音频率，但高于所要抑制的3次泛音频率，如此对低于工作频率的低泛音频率来说，L、C1并联回路呈现一感性，不能满足三端式振荡器的组

32、成原则，电路不能振荡，但工作在所需的5次泛音上时，L、C1并联回路就呈现容性，满足三端式的组成原则，电路能工作。需要留意的是，并联型晶体振荡器电路工作的泛音不能太高，一般为3、5、7次，高泛音振荡时，由于接入系数的降低，等效到晶体管输出端的负载电阻将下降，使放大器增益减小，振荡器停振。图6是一场效应管晶体并联型振荡器线路，晶体等效成一感性，构成一等效的电容反应振荡器。2串联型晶体振荡器在串联型晶体振荡器中，晶体接在振荡器要求低阻抗的两点之间，通常接在反应电路中。图7示出了一串联型晶体振荡器的实际线路和等效电路。由图可见，假如将晶体短路，该电路即为一电容反应的振荡器。电路的工作原理为：当回路的谐

33、振频率等于晶体的串联谐振频率时，晶体的阻抗最小，近似为一短道路，电路满足相位条件和振幅条件，故能正常工作；当回路的谐振频率距串联谐振频率较远时，晶体的阻抗增大，使反应减弱，从而使电路不能满足振幅条件，电路不能工作。串联型晶体振荡器的工作频率等于晶体的串联谐振频率， 不需要外加负载电容CL，通常这种晶体标明其负载电容为无穷大，在实际制造中，假设fq有小的误差，则能够通过回路调谐来微调。串联型晶体振荡器能习惯高次泛音工作，这是由于晶体只起到操纵频率的作用，对回路没有妨碍，只要电路能正常工作，输出幅度就不受晶体操纵。3使用考前须知使用石英晶体谐振器时应留意以下几点：（1）石英晶体谐振器的标称频率都是

34、在出厂前，在石英晶体谐振器上并接一定负载电容条件下测定的，实际使用时也必须外加负载电容，并经微调后才能获得标称频率。为了保持晶振的高稳定性，负载电容应采纳精度较高的微调电容。（2）石英晶体谐振器的鼓励电平应在规定范围内。过高的鼓励功率会使石英晶体谐振器内部温度升高，使石英晶片的老化效应和频率漂移增大，严峻时还会使晶片因机械振动过大而损坏。（3）在并联型晶体振荡器中，石英晶体起等效电感作用，假设作为容抗，则在石英晶片失效时，石英谐振器的支架电容还存在，线路仍可能满足振荡条件而振荡，石英晶体谐振器失去了稳频作用。（4）晶体振荡器中一块晶体只能稳定一个频率，当要求在波段中得到可选择的许多频率时，就要

35、采取别的电路措施，如频率合成器，它是用一块晶体得到许多稳定频率。三 高稳定晶体振荡器前面介绍的并联、串联型晶体振荡器的频率稳定度一般可达10-5量级，假设要得到更高稳定度的信号，需要在一般晶体振荡器根底上采取专门措施来制造。妨碍晶体振荡器频率稳定度的要素仍然是温度、电源电压和负载变化，其中最主要的依然温度的妨碍。为减小温度变化对晶体频率及振荡频率的妨碍，一个方法确实是采纳温度系数低的晶体晶片，目前在几兆赫兹至几十兆赫兹范围内广泛采纳AT切片，其具有的温度特性如图8所示。由图可见，在（-2070）的正常工作温度范围内，相对频率变化小于510-6；同时在（5055）温度范围内有接近于0的温度系数（

36、在此处有一拐点，约在52处）。另一个有效的方法确实是保持晶体及有关电路在恒定温度环境中工作，即采纳恒温装置，恒温温度最好在晶片的拐点温度处，温度操纵得越准确，稳定度越高。图9是一种恒温晶体振荡器的组成框图。它由两大部分组成：晶体振荡器和恒温操纵电路。图9中虚框内表示一恒温槽，它是一绝热的小容器，晶体安放在此槽中。恒温的原理为，槽内的感温电阻（如温敏电阻）作为电桥的一臂，当温度等于所需某一温度（拐点温度）时，电桥输出直流电压经放大后，对加热电阻丝加热，以维持平衡温度；当环境温度变化，从而使槽温偏离原来温度时，通过感温电阻变化改变加热电阻的电流，从而减少槽温的变化。图中的自动增益操纵（AGC）起到

37、振幅稳定的作用，同时，由于振荡器振幅稳定，晶体的鼓励电平不变，也使得晶体的频率稳定。目前，恒温操纵的晶体振荡器已制成标准部件供用户使用。恒温晶体振荡器的频率稳定度可达10-710-9。恒温操纵的晶体振荡器频率稳定度虽高，但存在着电路复杂、体积大、重量重等缺点，应用上遭到一定限制。在频率稳定度要求不十分高而又希望电路简单、体积小、耗电省的场合，常采纳温度补偿晶体振荡器，如图示，RT为温敏电阻，当环境温度改变时，由于晶体的频率随温度变化，振荡器频率也随温度变化，温度改变时，温敏电阻改变，加在变容管上的偏置电压改变，从而使变容管电容变化，以补偿晶体频率的变化，因而整个振荡器频率随温度变化特别小，从而得到较高的频率稳定度。需要说明的是，要在整个工作温度范围内实现温度补偿，其补偿电路是特别复杂的。温度补偿晶体振荡器的频率稳定度可达10-510-6。