大多数您所规划或运用的电子系统，都具有一或多个振荡器来供应频率以进行同步运作，作为频率参看或完结准确的定时。ic网本文将评论石英晶体振荡器的利益，以及一些可用的挑选。

    在以微处理器为基础的系统中，存在着数种不同的频率信号，用于实行指令、将数据移入和移出内存，以及外部通讯接口。

    一个简略的嵌入式控制器或许具有几MHz的时钟频率，而个人核算机中的微处理器一般预期会有15MHz的输入频率。这将在内部倍数增加，以供应CPU和其他子系统的频率。系统中的其他组件或许都各有自己的频率要求。例如，以太网络控制器需求25MHz的频率，或实时频率(RTC)需求32.768kHz。

    射频(RF)系统需求准确的频率参看，以完结端对端通讯并可过滤不需求的信号和噪声。

    要害振荡器特性

    除了供应指定频率的底子需求外，依据您的产品运用，振荡器或许还必须满意其他需求。

    例如，许多产品运用需求极为准确定义的频率。关于需求透过序列或无线接口与其他设备进行通讯的系统而言，这特别重要。准确度一般以百万分之一(ppm)为单位进行测量。

    针对手持或电池供电的设备而言，具有低功耗是非常重要的。对RTC来说特别如此，因为即便在低功耗或待机形式下，电路的此一部分也将一直处于有用状况。

    终究，您或许需求考虑例如操作环境、本钱和外形尺度等各种因素。

    完美谐振

    任何振荡器都运用某种谐振或微调电路，调配放大和回馈来产生特定频率输出。

    微调电路可以电阻电容(RC)或电感电容(LC)网络为基础。这些设备较为简略，且能在广大的规划内变更频率。不过，规划一个准确的RC或LC振荡器，需求运用宝贵的准确组件。即便如此，它们也无法满意许多产品运用所要求的最高准确度和安稳性。

    晶体(一般为石英)也可以作为谐振组件。将晶体切开为两个平行的晶面，并在其上堆积金属接点。石英具有压电效应，代表将该晶体置于压力下时，其晶面会产生电压。相反地，在晶体上施加电压时，晶体亦会改动形状。

    这种回馈会使晶体以其自然谐振频率进行振荡。这将由晶体的尺度及其切开办法决定。最常见的裁切办法称为AT。这可以用于很广泛的频率规划，并具有杰出的热安稳性。

    晶体谐振器具备很高的质量(Q)因子，这代表频率是准确定义且非常安稳，因此晶体可用作低本钱、高准确度振荡器的基础。

    图1晶体结构及等效电路

    晶体谐振器结构和等效电路如图1所示。值Cp代表两个平行电极的电容。组件Ls、Rs和Cs代表晶体的机械属性(质量、内摩擦和弹性)。

    等效电路标明存在两种或许的谐振频率：一种是因为Ls和Cs串联所引起，另一种则是因为Cp与电感并联所引起。

    串联谐振定义算式：

    并联谐振频率算式：

    这两个频率之间的距离一般小于1%， 亿配芯城 且振荡器电路

    定义运用哪种谐振形式。大多数振荡器运用并联形式。

    关于约75MHz以上的高频率而言，晶体可以基础频率或泛音的倍数进行振荡。

    振荡器电路

    振荡器电路一般会整合到需求频率信号的设备内。例如，许多微控制器和相似设备都有两个接脚，您可以在上面简略地联接一个晶体和一对陶瓷电容器来完结电路。

    图2振荡器组件和杂散电容

    电路的总负载电容(CL)需求与晶体的指定CL相符。这是由陶瓷电容器加上晶体封装、振荡器输入接脚和电路板线路的任何杂散电容组成。

    要准确核算电路中的全部杂散电容和寄生电容并不简单，因此您可以先进行预估(一般在4至6pF左右)，然后测量输出频率，以检查是否需求调整电容器的值。

    假设总CL大于指定CL，将会下降振荡频率。假设CL太低，则频率将更高。

    假设CL的凹凸过于悬殊，则振荡器或许底子无法发动。

    图3振荡器电路

    您也可以运用晶体管或反向逻辑闸极作为回馈放大器，以建构外部振荡器电路，如图3所示。可是，即便大多数晶体厂商都会供应规划攻略，但规划高质量振荡器仍具有挑战性；因此，购买现成的振荡器模块或许更为简略。振荡器模块含一个晶体，以及包括负载电容器等全部需求的组件。这可以确保您以合理的价格取得高效能振荡器。您只需供应适宜的电源供应器即可。

    图4晶体振荡器模块

    关于以太网络接口或无线通信系统等要求准确和安稳频率的产品运用，晶体振荡器模块是不错的挑选。

    主题的改动

    因为频率会随外部CL改动，使得建构能在很小规划内调度输出的晶体振荡器成为或许。例如，这在接纳器需求调整自己的频率以符合接纳信号的RF运用中非常有用。

    电压控制晶体振荡器(VCXO)运用称为变容器(或变容二极管)的设备作为负载电容器。变容器的电容会随施加的控制电压而改动，然后改动振荡频率。

    VCXO的要害参数为「牵引率」，控制电压规划和频率抖动。

    •牵引率定义给定控制电压改动时的频率改动。较大的值标明振荡器可以在较大的规划内运作，可是较小的值标明较佳的安稳性和较低的相位噪声。最大调整规划一般约为+/-200ppm。

    •控制电压一般为0V至2或3V。

    •频率抖动会高于固定频率振荡器，特别是在束缚状况运作时调整规划的极点情况下。

    假设您在操作温度规划内要求的安稳性，比一般晶体振荡器所能供应的更大，则或许需求运用温度补偿晶体振荡器(TCXO)。这些也可以作为具有广泛参数的现成模块来供应。

    TCXO包括一个测量环境温度，然后产生控制电压以调整VCXO频率的电路，以补偿温度改动所产生的影响。TCXO会依据晶体的温度频率响应曲线核算所需的控制电压。

    TCXO模块一般也包括自己的稳压器，因此振荡器不会受外部供应电压改动的影响。

    结论

    石英晶体供应高度准确、安稳且低本钱的频率参看。

    晶体和晶体振荡器具有广泛的参数和实作办法，以满意您的产品运用需求。

    许多设备都整合振荡器电路，使规划进程变得非常简略。

    作为代替方案，特别是假设需求更高质量的频率时，便可以运用晶体振荡器模块。与整合式振荡器比较，它们一般具有更高的准确度和安稳性。模块也可供应电压控制频率或温度补偿。

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