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有源晶體振蕩器的制成以及應用領域須知

來源：http://www.lbfp.com.cn 作者：億金電子 2019年06月20

原子,分子,離子以三個空間維度的順序堆積,具有重復圖案以形成可稱為晶體的固體.通過使用適當的電傳感器,幾乎任何由彈性材料制成的物體都可以制造晶振晶體.由于每個物體都由振動的自然共振頻率組成,鋼鐵由高速聲音組成,而且非常有彈性.

因此,在機械過濾器中經常使用鋼代替石英.該共振頻率取決于不同的參數,例如尺寸,彈性,聲速和晶體的形狀.通常,高頻晶體的形狀是簡單的矩形板,低頻晶體的形狀是音叉形狀,如下圖所示.

高頻矩形板晶體和低頻調諧叉形晶體

石英晶體振蕩器電路基于逆壓電效應的原理工作,即,通過在某些材料上施加電場產生機械變形.因此,它利用振動石英晶體的機械共振,該機械共振由壓電材料制成,用于產生特定頻率的電信號.

這些石英晶體振蕩器非常穩定,具有良好的品質因數,尺寸小,精度高.因此,與諸如LC電路,轉向叉等的其他諧振器相比,石英晶體振蕩器電路是優越的.通常,8MHz晶體振蕩器用于微處理器和微控制器.

等效電路也代表晶振晶體的晶體作用.電路中使用的基本元件,電感L1代表晶體質量,電容C1代表柔量,電阻R1代表晶體的內部結構摩擦,C0代表晶體機械成型所形成的電容.

石英晶體振蕩器電路圖由串聯諧振和并聯諧振組成,即兩個諧振頻率.如果由電容C1產生的電抗等于并且與由電感L1產生的電抗相反,則發生串聯諧振.串聯和并聯諧振頻率分別由fs和fp表示,fs和fp的值可以通過使用下圖所示的下列公式確定.

串聯諧振頻率和并聯諧振頻率

因此,在這種情況下阻抗大約等于電阻R1.如果串聯諧振腿電抗等于由電容C0引起的電抗,則發生并聯諧振.因此,如果在這種情況下晶體提供非常高的阻抗,則外部電路.

阻抗與頻率圖

上圖顯示了石英晶體振蕩器電路的阻抗和頻率之間的關系圖.通常,有源晶體振蕩器的頻率范圍為32KHz至200MHz.

晶體振蕩器在各個領域有許多應用

我們知道,晶體振蕩器用于微處理器和微控制器以提供時鐘信號.讓我們考慮8051微控制器,其中12MHz的外部有源晶體振蕩器電路是必不可少的,即使(基于型號)8051微控制器能夠以40 MHz(最大值)運行.8051在一個機器周期內需要12個時鐘周期,以便在1MHz(考慮12MHz時鐘)到3.33MHz(考慮最大40MHz時鐘)時提供有效循環速率.該晶體振蕩器用于產生所有內部操作同步所需的時鐘脈沖.

有源晶體振蕩器在各個領域有許多應用,一些晶體振蕩器應用如下所示：

晶體振蕩器在軍事和航天領域的應用：在軍事和航空航天中使用晶體振蕩器,是建立一種高效的通信系統,用于導航目的,電子戰,引導系統等.

晶體振蕩器在研究和測量中的應用：有源晶振,晶體振蕩器用于天文導航,空間跟蹤,測量儀器和醫療設備等的研究和測量.

有源晶體振蕩器的工業應用：晶體振蕩器有大量的工業應用,例如計算機,數字系統,儀器儀表,鎖相環系統,船舶,調制解調器,傳感器,電信,磁盤驅動器等.

在汽車中使用晶體振蕩器：晶體振蕩器用于發動機控制,立體聲,時鐘和行程計算機,以及GPS系統.

晶體振蕩器的消費類應用：有源晶體振蕩器用于許多消費品中,例如有線電視系統,個人計算機,攝像機,玩具和視頻游戲,無線電系統,蜂窩電話等.

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