晶振在電氣上可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò),電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn),以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振,較高的頻率為并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?,在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi),晶振等效為一個(gè)電感,所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路,由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄,所以即使其他元件的參數(shù)變化很大,這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。晶振有一個(gè)重要的參數(shù),那就是負(fù)載電容值,選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容,就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器(注意是放大器不是反相器)的兩端接入晶振,再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端,每個(gè)電容的另一端再接到地,這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容,請(qǐng)注意一般IC的引腳都有等效輸入電容,這個(gè)不能忽略。一般的晶振的負(fù)載電容為15p或12.5p,如果再考慮元件引腳的等效輸入電容,則兩個(gè)22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。
恒溫晶體振蕩器簡(jiǎn)稱恒溫晶振,英文簡(jiǎn)稱為OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)。詳解恒溫晶振的調(diào)試:
1)每一個(gè)單獨(dú)指標(biāo)必須單獨(dú)測(cè)試,不能同時(shí)測(cè)試幾種指標(biāo),也不能同時(shí)測(cè)試幾只晶振。
2)測(cè)試時(shí)要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試電路和測(cè)試環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。
3)在沒(méi)有相當(dāng)?shù)臏y(cè)試設(shè)備和測(cè)試人員的情況下,不建議客戶自行測(cè)試晶振,更不能隨意調(diào)試晶振,測(cè)試設(shè)備的等級(jí)應(yīng)至少比晶振指標(biāo)高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
4)對(duì)不同廠家的產(chǎn)品,尤其是來(lái)自不同國(guó)家的產(chǎn)品,有一些指標(biāo)的測(cè)試方法不盡相同,應(yīng)提前了解各廠家的異同點(diǎn),統(tǒng)一意見(jiàn),以減少不必要的麻煩。
5)對(duì)一些短期指標(biāo)如頻率精度,開(kāi)機(jī)特性等,應(yīng)多做幾次重復(fù)的測(cè)試,以減少測(cè)試結(jié)果的偶然性。
晶振有一個(gè)重要的參數(shù),那就是負(fù)載電容值,選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容,就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。
石英鐘走時(shí)準(zhǔn)、耗電省、經(jīng)久耐用為其大優(yōu)點(diǎn)。不論是老式石英鐘或是新式多功能石英鐘都是以石英晶體振蕩器為核心電路,其頻率精度決定了電子鐘表的走時(shí)精度。其中V1和V2構(gòu)成CMOS反相器石英晶體Q與振蕩電容C1及微調(diào)電容C2構(gòu)成振蕩系統(tǒng),這里石英晶體相當(dāng)于電感。振蕩系統(tǒng)的元件參數(shù)確定了振頻率。一般Q、C1及C2均為外接元件。另外R1為反饋電阻,R2為振蕩的穩(wěn)定電阻,它們都集成在電路內(nèi)部。故無(wú)法通過(guò)改變C1或C2的數(shù)值來(lái)調(diào)整走時(shí)精度。但此時(shí)仍可用加接一只電容C有方法,來(lái)改變振蕩系統(tǒng)參數(shù),以調(diào)整走時(shí)精度。根據(jù)電子鐘表走時(shí)的快慢,調(diào)整電容有兩種接法:若走時(shí)偏快,則可在石英晶體兩端并接電容C。此時(shí)系統(tǒng)總電容加大,振蕩頻率變低,走時(shí)減慢。若走時(shí)偏慢,則可在晶體支路中串接電容C。此時(shí)系統(tǒng)的總電容減小,振蕩頻率變高,走時(shí)增快。只要經(jīng)過(guò)耐心的反復(fù)試驗(yàn),就可以調(diào)整走時(shí)精度。因此,晶振可用于時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器。