晶振振蕩頻率以及內(nèi)置LC到底有何玄機(jī)?安基前來解密
來源：http://www.lbfp.com.cn 作者：億金電子 2020年06月17
晶振振蕩頻率以及內(nèi)置LC到底有何玄機(jī)?安基前來解密
大家知道石英晶振是電子產(chǎn)品的”核心”,那么你知道石英晶振的根本又是什么嗎?石英晶振的根本就是振蕩電路,不管是有源晶振還是無源晶振,振蕩電路失效就無法輸出振蕩頻率,也就無法進(jìn)行其原有的功能;那么晶振振蕩頻率以及內(nèi)置LC到底有何玄機(jī)呢?接下來來一探究竟.
在一個振蕩電路中,石英諧振器是作為電感阻抗在工作的.而等效電路可以由電感系列的組合來表示.如圖-5所示, 圖-5(a)為串聯(lián)電路的振蕩電路,(b)為并聯(lián)式的諧振電路.
這里電容CL是從石英諧振器兩端觀察振蕩側(cè)的有效電容,通常我們也稱之為負(fù)載電容,而r和-p是振蕩側(cè)的負(fù)電阻.
在這種振蕩電路中,石英晶振工作為感應(yīng)電阻Xe和電阻Re的串聯(lián)電路,如圖6所示,根據(jù)以下公司可以計算出振蕩頻率為:
而振蕩條件就是:1)在圖5(a)所示的振蕩電路設(shè)計環(huán)境下(串聯(lián)諧振),滿足|Re|<|-R|條件方可發(fā)生起振,輸出振蕩頻率;2)在圖5(b)的振蕩電路設(shè)計環(huán)境下(并聯(lián)諧振),滿足|Rp|<|-ρ|條件方可發(fā)生起振,最終輸出振蕩頻率.再保險是串聯(lián)諧振電阻(等效串聯(lián)電阻)系列石英晶振的電路和電容CL,Rp是串聯(lián)諧振電阻(等效并聯(lián)電阻)石英諧振器的并聯(lián)電路和電容CL.
而考慮到石英諧振器在低激發(fā)時等效電阻的增大,所以為了使諧振器產(chǎn)生一定的振蕩,電路的負(fù)電阻(-R)必須比電感大得多.
因此,振蕩頻率是由石英諧振器的壓電常量以及振蕩電路中配置的負(fù)載電容決定的(工作溫度以及驅(qū)動能力分別指定),所以振蕩電路的負(fù)載電容必須定義清楚.石英諧振器于串聯(lián)負(fù)載電容CL的等效電路如圖-7所示,此時常數(shù)為:
此時振蕩頻率增加Af,如:
式中,Af為與串聯(lián)諧振頻率fo之差,將此方程重新排列,等到如下方程:
其中C0/C1稱為電容比,電容比是衡量晶振因負(fù)載電容變化而引起的振蕩頻率變化量的參考.
圖8顯示了極品諧振器和第三泛音諧振器的負(fù)載電容與頻率變化率的特性.如圖-8所示,為了通過改變負(fù)載電容得到寬頻范圍內(nèi)的變化量,需要使用一個基頻諧振器并選擇一個較小的負(fù)載電容.
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綜上所述,振蕩頻率及負(fù)載電容雖然是貼片晶振產(chǎn)品的兩個不同的參數(shù),但是振蕩頻率和負(fù)載電容之間還是有一定的聯(lián)系;振蕩頻率是由振蕩電路產(chǎn)生諧振之后所輸出的頻率,而所謂的負(fù)載電容(LC)就是振蕩電路中振蕩側(cè)的有效電容,且上文中明確提到電容比是衡量負(fù)載電容變化而引起的振蕩頻率變化量的參考,這足以說明問題.
大家知道石英晶振是電子產(chǎn)品的”核心”,那么你知道石英晶振的根本又是什么嗎?石英晶振的根本就是振蕩電路,不管是有源晶振還是無源晶振,振蕩電路失效就無法輸出振蕩頻率,也就無法進(jìn)行其原有的功能;那么晶振振蕩頻率以及內(nèi)置LC到底有何玄機(jī)呢?接下來來一探究竟.
在一個振蕩電路中,石英諧振器是作為電感阻抗在工作的.而等效電路可以由電感系列的組合來表示.如圖-5所示, 圖-5(a)為串聯(lián)電路的振蕩電路,(b)為并聯(lián)式的諧振電路.
在這種振蕩電路中,石英晶振工作為感應(yīng)電阻Xe和電阻Re的串聯(lián)電路,如圖6所示,根據(jù)以下公司可以計算出振蕩頻率為:
而考慮到石英諧振器在低激發(fā)時等效電阻的增大,所以為了使諧振器產(chǎn)生一定的振蕩,電路的負(fù)電阻(-R)必須比電感大得多.
因此,振蕩頻率是由石英諧振器的壓電常量以及振蕩電路中配置的負(fù)載電容決定的(工作溫度以及驅(qū)動能力分別指定),所以振蕩電路的負(fù)載電容必須定義清楚.石英諧振器于串聯(lián)負(fù)載電容CL的等效電路如圖-7所示,此時常數(shù)為:
圖8顯示了極品諧振器和第三泛音諧振器的負(fù)載電容與頻率變化率的特性.如圖-8所示,為了通過改變負(fù)載電容得到寬頻范圍內(nèi)的變化量,需要使用一個基頻諧振器并選擇一個較小的負(fù)載電容.
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