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简单的晶体振荡器电路和不同频率的值

作者:爱普生代理江苏南山 发布时间:2021-02-26分类:基础知识浏览:13次

晶体振荡器用于电子的许多领域。使用晶体振荡器电路使得可以非常便宜且容易地构建高性能高稳定性振荡器。

晶体振荡器可用于电子和无线电的大量应用中。在某些情况下,可以使用晶体振荡器来提供廉价的时钟信号,以用于数字或逻辑电路。在其他情况下,可以使用晶体振荡器来提供稳定且准确的RF信号源。结果,无线电发射器电路中的无线电火腿或无线电爱好者经常使用晶体振荡器,在那里它们可能特别有效。

什么是水晶

顾名思义,它们是由石英制成的,石英是一种天然存在的硅,尽管如今用于电子应用的大多数硅都是人工合成的。这些组件依靠石英的优秀性能进行操作。当放置到电子电路中时,晶体可作为高质量的调谐电路。除此之外,它们非常稳定,谐振频率(晶体谐振器XTAL)不会随时间或温度变化很大。

晶体取决于压电效应的作用。这种效应将晶体中的机械应力转换为电压,反之亦然。通过这种方式,压电效应将电脉冲转换为机械应力,该机械应力会受到晶体非常高的Q机械共振的影响,进而又被链接回电路。

虽然不是可以从任何电子零售商那里购买的组件,但可以从射频组件零售商那里购买,也可以直接从制造商那里购买。多数国家/地区都设有插座。

科尔皮兹晶体振荡器

有很多不同类型的电路可用于晶体振荡器,每种电路都有其自身的优点和缺点。晶体振荡器常用的电路之一是Colpitts配置,如下所示。

该电路使用一个包括C1和C2的电容分压器网络来提供反馈,并且输出如图所示从发射极获取。或者,可以在集电极电路中放置一个电阻或扼流圈,并从那里获取输出。无论哪种情况,明智的做法是在晶体振荡器电路之后使用一个缓冲器,以确保施加*小的负载。

在这种配置中,晶体以并联模式工作。当以这种模式运行时,应为晶体提供一个负载电容,以使其在正确的频率上工作。该负载电容由晶体指定,通常为20或30 pF。晶体振荡器电路将被设计为向晶体提供此电容。尽管电路的其余元件将提供一定的电容,但大部分电容将由两个电容器C1和C2组成。

colpitts.jpg

典型的Colpitts晶体管晶体振荡器电路

该电路的缺点是电阻偏置链使C1和C2的串联组合以及晶体分流。这意味着在晶体振荡器电路中需要额外的增益和电流来克服这个问题,并且稳定性可能会受到一定程度的影响。偏置电阻的另一个作用是降低晶体的Q。通过在有源器件中使用场效应晶体管,可以在某种程度上解决该问题,但是这些器件通常不如双极型器件稳定,并且它们通常需要更高的工作电流。

在晶体上放置一个小型微调电容器也是很常见的。这样,可以将晶体振荡器的频率微调到所需的确切频率。

晶体振荡器元件值优化

电路条件基本上由电容器C1和C2以及偏置电阻R1和R2以及发射极电阻R3决定。由于电路是频率相关的,因此值将根据工作频率而变化。典型值如下。

pinglv.jpg

这些值将为许多情况提供良好的解决方案。该晶体管可以是BC109或类似的通用晶体管。

晶体振荡器增益和驱动电平

为了从晶体振荡器获得*佳性能,必须确保晶体以正确的电平驱动。如果晶体的驱动电平过高,则可能会激发晶体的寄生谐振。或者,晶体振荡器甚至可能以错误的频率运行。另外,如果驱动电平太高,则晶体振荡器的相位噪声性能将降低

另外,如果驱动电平太高,晶振可能会损坏。特别是微型类型容易损坏。即使没有造成长期性损坏,晶体振荡器内的高驱动电平也会增加老化速度,并可能引起频率偏移。因此,重要的是要确保晶体振荡器电路中的驱动电平大致正确。

考虑到需要确保晶体振荡器本身的正确工作条件,有必要针对稳定性,增益和驱动电平来优化电路。这可能会导致较低的输出水平,但是可以在以下阶段中克服。

概括

所描述的晶体管晶体振荡器电路提供了良好的稳定参考信号,这对于许多应用而言将是令人满意的。在某些情况下,将需要高度稳定的振荡器,并且可能有必要使用专门设计和制造的高精度温补晶振TCXO,恒温晶体振荡器(OCXO)。它们的价格要贵得多,但在稳定性,频率精度和相位噪声方面却能提供很高的性能。如果需要这些,那么额外的费用可能是合理的。

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