石英晶體振蕩器的概述
　　石英晶體作為濾波,振蕩元件已廣泛應(yīng)用在廣播,通信,電子測(cè)量、航空、航天等方面。其發(fā)展歷史只有短短幾十年,美國(guó)是發(fā)展石英晶體最早的國(guó)家之一,最近一、二十年來(lái),由于PCS、GSM、GPS、PDC、CDMA等諸多移動(dòng)通信和基站的需求,石英晶體振蕩器中的石英晶體諧振器不再是單個(gè)元件。它已發(fā)展成為組件,而且?guī)缀跞恳约苫?、全集成化、全?shù)字化形式作成振蕩器展現(xiàn)出來(lái),振蕩器的體積比過(guò)去單個(gè)諧振器的體積縮小了數(shù)倍乃至數(shù)十倍。

晶體振蕩器的組成和分類
晶體振蕩器的組成
晶體振蕩器由晶體振蕩電路和輸岀電路兩部分
構(gòu)成
1.振蕩電路

　　晶體振蕩電路分為并聯(lián)晶體振蕩電路和串聯(lián)晶體振蕩電路兩種。這里,常用的為并聯(lián)晶體振蕩電路。晶體工作在串聯(lián)諧振頻率⊙和并聯(lián)諧振頻率cp之間,即呈現(xiàn)感抗。而振蕩性能的優(yōu)劣由晶體的品質(zhì)、切割取向、振子結(jié)構(gòu)及振蕩電路共同決定。圖1畫出了AT切割和SC切割的頻率一溫度特性曲線?？梢钥闯?SC切割有高的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)ft穩(wěn)定性、良好的老化率和相位噪聲,但缺點(diǎn)是頻率牽引靈敏度低,成本昂貴。常用的振蕩電路如圖2所示。采用人們所熟悉的,最穩(wěn)定的一種電容反饋三點(diǎn)式振蕩器或稱為克拉潑振蕩電路。與考必茲振蕩電路不同的是電感支路有個(gè)電容。此電容減弱了三極管與回路間的耦合,即減小了三極管對(duì)回路的影響,進(jìn)一步提高了振蕩電路的頻率穩(wěn)定性。圖3是其等效電路。電路的環(huán)路增益等于三極管跨導(dǎo),諧振電路等效并聯(lián)電阻、反饋系數(shù)之積。反饋系數(shù)F算式如下

F值偏大時(shí),環(huán)路增益大、易起振。但過(guò)大時(shí)振蕩穩(wěn)定性差。
　　F值偏小時(shí),振蕩穩(wěn)定性好。但是,波形虛起振困難。一般而言,要經(jīng)過(guò)折衷處理。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),圖2電路中的三極管射極LC諧振回路調(diào)諧在0.78f0,使用電容與基射極所接電容比取1.2~2.4。標(biāo)頻fo要求高的選大,低的選小。電路的振蕩幅度跟三極管發(fā)射極直流電流和諧振電路等效并聯(lián)電阻乘積成正比。要求振蕩波形良好,在犧牲振幅的情況下可由射極輸出。
2.輸出電路
　　輸岀電路的作用是對(duì)振蕩獲得的正弦信號(hào)進(jìn)行緩沖、放大、整形,得到圖4所要求的某種標(biāo)準(zhǔn)輸出,驅(qū)動(dòng)負(fù)載或后級(jí)門電路。這里,還經(jīng)常用到邏輯電平轉(zhuǎn)換電路和分頻、倍頻電路。

輸出正弦波的電平VPp、VRMs或dBm表IBm的算式如下

必要時(shí),還須注上諧波抑制比。
　　方波或矩形波輸出電平應(yīng)注明TT、CMoS、HCMOS還是ECL,要不要直流。并且,表示出占空比、上升時(shí)同、下降時(shí)間、上沖等脈沖波形其它參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)輸出負(fù)載為50g2、1kg2、10k2//10PF或用驅(qū)動(dòng)幾個(gè)門電路表示,如驅(qū)動(dòng)2個(gè)門,5個(gè)門電路晶體振蕩器的噪聲系數(shù)有特殊要求時(shí),振蕩、放大電路及電源要嚴(yán)格設(shè)計(jì)。如主振選用低噪聲管、低噪聲壓控電壓并使振蕩在低電壓工作,各級(jí)電路必須匹配以保證無(wú)反射、輻射。
晶體振蕩器的分類根據(jù)振蕩電路調(diào)頻、穩(wěn)頻方法將晶體振蕩器分為以下5種
①簡(jiǎn)式晶振OPXO( Packaged x-tal osillator
②壓控晶振VCXO( Voltage Controlled xtal os dilator
③溫補(bǔ)晶振TCXO( Temperature Compensated x-tal Osillator)
④恒溫晶振OCXO( Oven Controlled Xtal Osillator)
⑤組合晶振VCⅹO、VCTCⅹO、 VCOCXO
晶體振蕩器常用標(biāo)頻、術(shù)語(yǔ)及電源
晶體振蕩器常用標(biāo)頻(MHz包括倍頻/分頻)

標(biāo)稱頻率
工作溫度范圍
溫度變化的頻率穩(wěn)定度
負(fù)載變化的頻率穩(wěn)定度
電源電壓變化的頻率穩(wěn)定度
短期頻率穩(wěn)定度
日老化率
年老化率
控制電壓
控制線性
調(diào)整誤差
牽引范圍或牽引靈敏度
起動(dòng)電流
穩(wěn)態(tài)電流
相位噪聲
電源

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