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石英晶体振荡器与外围电路关系
一、三端式LC振荡器

三端式LC振荡电路是经常被采用的，其工作频率约在几MHz到几百MHz的范围，频率稳定度也比变压器耦合振荡电路高一些，约为10–3~10–4量级，采取一些稳频措施后，还可以再提高一点。

三端式LC振荡电路以分为电感三端式和电容三端式
电容三端式又分为串联型电容三端式和并联型电容三端式（也有叫三点式）。
并联型电容三端式：

电容反馈式振荡电路,如图1a。
振荡频率　　(公式1)
　反馈系数 (公式2)
集电极等效负载： 　(公式3)

a b
图1
　在这个电路中若要提高电容反馈式振荡电路的振荡频率，势必要减小C1和C2的电容量和L的电感量。实际上不C1和C2的电容量减小到一定程度时，晶体管的极间电容和电路中的杂散电容将纳入C1和C2中，从而影响振荡频率。这些电容等效为放大电路的输入电容Ci和输出电容C。，如图1b中所标注。
电路的优点:
1. 电容反馈三端电路的优点是振荡波形好。
2. 电路的频率稳定度较高，适当加大回路的电容量，就可以减小不稳定因素对振荡频率的影响。
3. 电容三端电路的工作频率可以做得较高，可直接利用振 荡管的输出、输入电容作为回路的振荡电容。它的工作频率可做到几十MHz,采用共基放大电路可做到几百MHz的甚高频波段范围。
电路的缺点：

调C1或C2来改变振荡频率时，反馈系数也将改变。

改进型电容反馈式振荡电路，如图2：

a)

图2
在电感支路串联一个小容量电容C，而且C＜＜C1，C＜＜C2，这样

总电容约为C，因面电路的振荡频率为：
(公式4)
二、石英晶体振荡器
1 、石英晶体的压电特性
石英晶体所以能成为电谐振器，是利用了它所特有的正、反两种压电效应。所谓正压电效应，就 是当沿晶体的电轴或机械轴施以张力或压力时，就在垂直于电轴的两面上产生正、负电 荷，呈现出电压。负压电效应是指当在垂直于电轴的两面上加以交变电压时，晶体将会沿电轴或机械轴产生弹性变形（伸张或压缩），称为机械振动。
2 、石英晶体的谐振特性：
因为石英晶体和其它弹性体一样，具有弹性和惯性，因而存在着固有振动频率。当外加电信号频率在此自然频率附近时，就会发生谐振现象。它既表现为晶片的机械共振，又在电路上表现出电谐振。
3、石英晶体的阻抗频率特性
并联型石英晶体振荡电路：

石英晶振可以等效为一个串联谐振回路或一个并联谐振回路
石英晶体的等效电路如下虚线部份：

其频率特性如下：

串联谐振频率:

并联谐振频率:

当振荡频率为f＝fq 时，Lq,Cq,rq支路呈感性，与C0产生并联谐振。，石英晶体呈纯阻性。

由于Cq<<Co
　所以fp≈fs , fs越接近fp石英晶体呈感性的频带愈狭窄。
4、其它特性：

由于晶振的Q值和特性阻抗R都很高，所以晶振的谐振电阻也很高，一般可达1010Ù以上。这样即使外电路接入系数很小，此谐振电阻等效到晶体管输出端的阻抗仍很大，使晶体管的电压增益能满足振幅起振条件的要求。
5、反馈系数

反馈系数,若增大C1/C2,则一方面反馈系数数值随之增大，,环路增益大,有利于电路起振；但是其值过大时，它又使减小，，从而造成电压放大倍数数值减小，振荡稳定性会变差，不利于电路起振。因此，C1/C2既不能太大，又不能太小，具体数值应通过实验来确定。所以各个厂家在卖石英晶体时会给出一个匹配值。比值通常取1.2～2.4。标频f越高,比值趋近2.4;标频率f越低,比值趋近1.2　　
A178 谐振器测试记录
次序
晶振（M）
C1（C36 in A178）(pF)
Rext（R22）(K)
C2(C37)(pF)
起振效果
1
6
68
空
没接（空）
稍好
2
6
68
10
空
较好
3
6
68
10
10
较好
4
6
68
10
33
较好
5
6
68
10
47
较好
6
6
68
10
68
较好
7
6
33
10
47
(5:5)失败
8
6
47
10
47
(5:5)失败
9
6
47
10
空
较好
10
6
33
10
47
(5:5)失败
11
6
33
10
68
较好
12
6
33
10
33
(10:10)失败
13
6
33
10
22
(10:10)失败
14
6
33
10
空
(10:10)失败
15
6
47
10
空
较好
16
6
47
10
100
较好
16
6
100
10
100
较好
18
6
100
10
空
较好
19
6
100
空
空
较好
20
6
空
10
33
(5:5)失败
21
6
空
10
68
(10:10)失败
22
6
68
空
68
不稳定
23
6
68
空
10
(5:5)失败

注：稍好：指在10次测试中，超过5次能正常振荡；
较好：测试中，每次都能正常振荡，试验次数不等（3－10次），包括冷启动和热启动。
不稳定：失败次多次数多，且要较长时间等待。
三、补充资料
1、 晶振：即所谓石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称。不过由于在消费类电子产品中，谐振器用的更多，所以一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了。后者就是通常所指时钟振荡器(振荡器)。
2、 分类。首先说一下谐振器。
谐振器一般分为插件（Dip）和贴片（SMD）。插件中又分为
1) HC-49U
2) HC-49U/S
3) 音叉型（圆柱）
HC-49U一般称49U，有些采购俗称“高型”，而HC-49U/S一般称49S，俗称“矮型”。音叉型按照体积分可分为3*8，2*6，1*5，1*4等等。贴片型是按大小和脚位来分类。例如7*5（0705）、6*3.5（0603），5*3.2（5032）等等。脚位有4pin和2pin之分。
振荡器：它需要外接电源才能正常工作。可以分为插件和贴片。插件的可以按大小和脚位来分。例如所谓全尺寸的，又称长方形或者14pin，半尺寸的又称为正方形或者8pin。不过要注意的是，这里的14pin和8pin都是指振荡器内部核心IC的脚位数，振荡器本身是4pin。而从不同的应用层面来分，又可分为SPXO （或OSC，普通钟振），TCXO（温度补偿），VCXO（压控），OCXO（恒温）等等。
1) 普通晶体振荡器(SPXO)。
这是一种简单的晶体振荡器，通常称为钟振，其工作原理为图3中去除“压控”、“温度补偿”和“AGC”部分,完全是由晶体的自由振荡完成。这类晶振主要应用于稳定度要求不高的场合。
2) 恒温晶体振荡器(以下简称OCXO)
这类型晶振对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术，将晶体置于恒温槽内，通过设置恒温工作点，使槽体保持恒温状态，在一定范围内不受外界温度影响，达到稳定输出频率的效果。这类晶振主要用于各种类型的通信设备，包括交换机、SDH传输设备、移动通信直放机、GPS接收机、电台、数字电视及军工设备等领域。根据用户需要，该类型晶振可以带压控引脚。OCXO的工作原理如下图3所示：

图3恒温晶体振荡器原理框图
OCXO的主要优点是，由于采用了恒温槽技术，频率温度特性在所有类型晶振中是最好的，由于电路设计精密，其短稳和相位噪声都较好。主要缺点是功耗大、体积大，需要5分钟左右的加热时间才能正常工作等。
3) 补偿晶体振荡器(以下简称TCXO)。
其对温度稳定性的解决方案采用了一些温度补偿手段，主要原理是通过感应环境温度，将温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率，达到稳定输出频率的效果。传统的TCXO是采用模拟器件进行补偿，随着补偿技术的发展，很多数字化补偿大TCXO开始出现，这种数字化补偿的TCXO又叫DTCXO，用单片机进行补偿时我们称之为MCXO，由于采用了数字化技术，这一类型的晶振再温度特性上达到了很高的精度，并且能够适应更宽的工作温度范围，主要应用于军工领域和使用环境恶劣的场合。其设计原理如图4。

图4 MCXO数字温补晶振原理框图
4) 压控晶体振荡器(VCXO)
这是根据晶振是否带压控功能来分类，带压控输入引脚的一类晶振叫VCXO，以上三种类型的晶振都可以带压控端口。

四、基本术语。
一些常用的谐振器术语：
Frequency Tolerance（调整频差）：在规定条件下，在基准温度（25±2℃）与标称频率允许的偏差。一般用PPm（百万分之）表示。
Frequency Stability(温度频差)：指在规定的工作温度范围内，与标称频率允许的偏差。用PPm表示。
Aging（年老化率）：在规定条件下，晶体工作频率随时间而允许的相对变化。以年为时间单位衡量时称为年老化率。
Shunt Capacitance（静电容）：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容，通常用C0表示。
Load Capacitance（负载电容）：与晶体一起决定负载谐振频率fL的有效外界电容，通常用CL表示。
一般最关注的参数有2个，即调整频差，负载电容。有一部分对温度频差有要求。如果工作温度范围比较广，则会对工作温度范围有所要求，即所谓宽温。

钟振的选择则主要决定产品电路的特性的要求，一般来说钟振在精密性以及需要达到相关应用的要求会更好。例如手机，通信机站，卫星等等。