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晶振應(yīng)該是陪伴我們最多而我們卻并非那么熟悉的元器件之一，其頻率對于電路的運作很重要，今天我們詳細(xì)介紹晶振的諧振頻率調(diào)整與常見應(yīng)用。

晶振應(yīng)該是陪伴我們最多而我們卻并非那么熟悉的元器件之一，自從24日文章《將堅硬的石英煉化為時間》介紹完晶振的原理后，今天我們詳細(xì)介紹晶振的諧振頻率調(diào)整與常見應(yīng)用。

一、諧振頻率的調(diào)整

通常石英晶體產(chǎn)品給出的標(biāo)稱頻率是外接一個小電容Cs（在石英晶體產(chǎn)品的技術(shù)手冊中常稱為負(fù)載電容）時校正的振蕩頻率，Cs與石英晶體串接如圖1所示。利用Cs可使石英晶體的諧振頻率在一個小范圍內(nèi)調(diào)整。

Cs的值應(yīng)選擇得比C大。

圖1 石英晶體串聯(lián)諧振頻率的調(diào)整

二、常見應(yīng)用

石英晶體振蕩器電路的形式是多種多樣的，但其基本電路只有兩類，根據(jù)晶體在振蕩電路中的不同作用，晶體振蕩器有并聯(lián)型電路和串聯(lián)型電路。

并聯(lián)型電路中，石英晶體以并聯(lián)諧振的形式出現(xiàn)，工作在略高于fs呈感性的頻段內(nèi)，用來作為三點式電路中的回路電感；

串聯(lián)型電路中，石英晶體以串聯(lián)諧振的形式出現(xiàn)，工作在fs上，等效為串聯(lián)諧振電路，用作為高選擇性的短路元件。

必須強(qiáng)調(diào)指出，晶體只能工作在上述兩種方式，而不能工作在低于fs和高于fp呈容性的頻段內(nèi)，否則晶體的頻率穩(wěn)定度將明顯下降。

以并聯(lián)晶體振蕩器為例，其交流通路如圖2所示。

圖2 并聯(lián)晶體振蕩器

從相位平衡的條件出發(fā)來分析晶振，電路的振蕩頻率必須在石英晶體的fs與fp之間，即晶體在電路中起電感的作用。顯然，電路屬于電容三點式LC振蕩電路，振蕩頻率由諧振回路的參數(shù)（C1、C2、C3和石英晶體的等效電感Leq）決定。C1、C2直接并接在晶體兩端，是晶體的負(fù)載電容；CS為微調(diào)電容，可調(diào)節(jié)并接在晶體上的負(fù)載電容，從而改變振蕩器的振蕩頻率。

但應(yīng)注意，由于C1>>CS和C2>>CS，所以振蕩頻率主要取決于石英晶體與CS的諧振頻率，與石英晶體本身的諧振頻率十分接近。石英晶體作為一個等效電感Leq很大，而CS又很小，使得等效Q值極高，其它元件和雜散參數(shù)對振蕩頻率的影響極微，故頻率穩(wěn)定度很高。

對于常見的應(yīng)用場景，如IC的時鐘電路，通常采用如圖3所示的電路。

圖3 IC的時鐘電路

其中C1、C2為晶體的負(fù)載電容，其值應(yīng)該等于石英晶體產(chǎn)品的技術(shù)手冊中規(guī)定的數(shù)值。

在實際電路中，除了采用微調(diào)電容外晶振，還可采用微調(diào)電感或者同時采用微調(diào)電感和微調(diào)電容。在頻率穩(wěn)定度要求很高的場合，可將晶體或整個振蕩器置于恒溫槽內(nèi)，并將槽內(nèi)溫度控制在晶體拐點溫度附近，這樣頻率穩(wěn)定度可提高到10-10數(shù)量級。

文章由啟和科技編輯