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简单到复杂的晶体振荡器电路分类应用解说

来源：http://www.konuaer.net 作者：康华尔电子 2020年03月21

简单到复杂的晶体振荡器电路分类应用解说
　　Euroquartz Ltd公司是英国一家知名的频率控制元器件制造商,几十年来坚持走自主创新和设计的道路,每一颗发布的石英晶体振荡器,都是经过严谨的设计和流程打造出来的.在振荡器模块里,EUROQUARTZ晶振绝对拥有话语权,知晓许多工程技术人员和同行,想要了解更多关于振荡器电路的资料.Euroquartz公司非常乐于分享自己的经验和技术知识,以下是行业里常用和非常用的一些晶体振荡器电路设计图和解说.
兼容IC的振荡器电路
　　在该电路中,电阻器R1和R2使NAND门的温度稳定,并确保门处于线性区域以进行启动.电容器C1是一个DC块,并且在工作频率下必须具有<0.1Ω的阻抗.晶体以串联模式运行,因此其串联电阻低很重要.1MHz至10MHz范围内的AT切割晶体工作良好,占空比接近50％,上升时间受芯片限制.电路可在0℃至70℃的温度范围内良好启动.

低噪声晶体振荡器
　　该石英晶体振荡器可提供高光谱纯度的输出,而不会降低稳定性.除了确定振荡器频率外,该晶体还用作有害谐波的低通滤波器和边带噪声的带通滤波器.噪声带宽小于100Hz.对于4MHz基本振荡器频率的三次谐波,所有高次谐波都被抑制了-60dB.

施密特触发器晶体振荡器
　　施密特触发器提供良好的输出平方,有时甚至不需要额外的输出级.为防止杂散振荡,请确保C2=1/1x104(频率以Hz为单位).

泛音振荡器50MHz~100MHz
　　在该电路中,晶体被AT切割并以泛音模式工作.L1和C2调谐到工作频率,而L2和晶体的并联电容应在振荡器输出频率谐振.(例如,在90MHz时,L2约为0.5µH.这对于调出晶体C0是必需的.)调节C3以匹配振荡器输出.

精密时钟发生器
　　CMOSIC从两个缓冲输出之一直接驱动5个TTL负载.该器件的工作频率为10MHz,并且兼容双极性,MOS和CMOS.

基频晶体振荡器
　　对于低于20MHz的频率,可以使用基频晶体,并且不再需要谐振槽.同样在这个较低的频率范围内,典型的MECL10,0002ns的传播延迟与振荡周期相比也变小,因此必须使用同相输出.因此,MC10116振荡器部分仅用作放大器.1.0kΩ电阻将线路接收器偏置在Vss附近,而0.1µF电容器是Vbb电源的滤波电容器.与晶体串联的电容器可提供较小的频率调整.MC10116的第二部分作为施密特触发器电路连接,可确保从低于20MHz的慢速输入信号获得良好的MECL沿.MC10116的第三级用作缓冲器,并提供晶体振荡器电路的互补输出.该电路的最大工作频率约为20MHz,最小约为1MHz.使用基本模式晶体.

易于启动的晶体振荡器
　　这是一种使用一个TTL门的低成本晶体控制振荡器.通过将”与非”门G1,G2和G3连接到不稳定的逻辑配置和三个反相器的高环路增益,可以确保启动.选择R1,R2,C1和C2的值,使有源晶振的工作频率比断开晶体时所需的频率高70％至90％.对于1MHz到2MHz的工作,建议使用低功耗54L00IC.适用于2MHz至6MHz(标准5400类型),适用于6MHz至50MHz(54H00或54S00).

CMOS晶体振荡器
　　该电路的频率范围为0.5MHz至2.0MHz.可以使用微调电容器C2将频率调整为精确值.第二或非门用作输出缓冲器.

温度补偿晶体振荡器
　　对于5MHzAT切割晶体,C=3pF至8pF(精细频率微调器)C2=4pF至24pFN500(温度补偿)C3=8pF至48pFN1500(温度补偿)和C4=120pF银云母.混合电容器以产生所需的电容变化,以抵消或补偿晶体”正常”AT切割特性的频率降低.

泛音晶体振荡器
　　该电路中的晶体直接连接在晶体管的基极和地之间.由于晶体管的内部电容,电容器C1用于改善反馈.该电容器应尽可能靠近晶体管安装.晶体管集电极中的LC储能电路被调谐到晶体的泛音频率.发射极电阻电容器在工作频率下必须具有大约90Ω的容抗.电感器L1上的抽头用于匹配晶体管集电极的阻抗.通常,此抽头的位置距离线圈冷端约三分之一.陷阱的放置是在稳定性和最大功率输出之间的权衡.输出信号取自链接耦合线圈L2,并通过变压器作用进行工作.

VXO晶体振荡器
　　该电路使用6MHz或8MHz晶体提供稳定的VCXO晶振.通过使用电容器和电感器可以实现串联谐振任一侧的频率牵引.

泛音晶体振荡器
　　这种设计在很宽的温度范围内具有很高的可靠性,并使用了第五和第七泛音晶体.与晶体并联的电感器会引起晶体C0的反谐振,从而将负载降至最低.这是泛音晶体的常用技术.

压控晶体振荡器
　　电压可变电容调谐二极管与晶体反馈路径串联放置.改变Vr上的电压会改变调谐二极管的电容并调谐振荡器.510kΩ电阻R1从反馈环路和0.1µF电容建立参考电压.C2提供交流耦合到调谐二极管.该电路在0至25V的调谐范围内工作.可以通过反转调谐二极管D1将调谐范围从0更改为25V.中心频率由2-60pF的微调电容器设置.上表显示了几种测试晶体的测量偏差.

泛音晶体振荡器
　　该电路使用可调谐振电路,以确保在所需的晶体泛音下工作.C1和L1构成谐振回路电路,该回路具有指定为谐振频率的值,可在大约50MHz到100MHz的范围内调节.通过将振荡电路的频率调整为所需频率或接近所需频率,可以实现泛音操作.振荡电路对截止频率的振荡表现出低阻抗分流,对所需频率的表现出高阻抗,这允许来自输出的反馈.以这种方式操作可确保石英晶体振荡器始终以正确的泛音开始.

水晶时基
　　板载振荡器和17级分频器组成IC1.如图所示,通过连接标准的3.58MHz电视色同步晶体,可在IC输出的引脚1上产生60Hz方波的精确信号源.然后将这些脉冲馈入4024七级波纹计数器IC2.它的输出直接连接到IC3中的不同门,IC3是双四输入NAND门.根据脉冲选择开关S2占据哪个位置,这些门之一将提供选定宽度的输出/复位脉冲.

　　使用不同的电路设计制造出来的振荡器性能,功能,应用,封装尺寸都不一样,现在也有越来越多的新型电路出现,康华尔电子后续会再为大家总结一些相关的信息.还想了解哪方面的晶振知识,可以到http://www.konuaer.net/官网上留言,我们竭诚为广大新老客户服务.
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