晶體振蕩器工作原理

晶振具有壓電效應(yīng)，即在晶片兩極外加電壓后晶體會產(chǎn)生變形，反過來如外力使晶片變形，則兩極上金屬片又會產(chǎn)生電壓。如果給晶片加上適當(dāng)?shù)慕蛔冸妷海蜁a(chǎn)生諧振（諧振頻率與石英斜面傾角等有關(guān)系，且頻率一定）。晶振利用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體，在共振的狀態(tài)下工作可以提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率精度可達(dá)百萬分之五十。利用該特性，晶振可以提供較穩(wěn)定的脈沖，廣泛應(yīng)用于微芯片的時(shí)鐘電路里。晶片多為石英半導(dǎo)體材料，外殼用金屬封裝。

晶振常與主板、南橋、聲卡等電路連接使用。晶振可比喻為各板卡的“心跳”發(fā)生器，如果主卡的“心跳”出現(xiàn)問題，必定會使其他各電路出現(xiàn)故障。

串聯(lián)型晶體振蕩器的類型與電路的振蕩過程

因?yàn)樾盘柺欠答伒絍T1發(fā)射極，現(xiàn)假設(shè)VT1發(fā)射極電壓瞬時(shí)極性為“+”，集電極電壓極性為“+”（發(fā)射極與集電極是同相關(guān)系，當(dāng)發(fā)射極電壓上升時(shí)集電極電壓也上升），VT2的基極電壓極性為“+”，發(fā)射極電壓極性也為“+”，該極性的電壓通過X1反饋到VT1的發(fā)射極，反饋電壓極性與假設(shè)的電壓極性相同，故該反饋為正反饋。

接通電源后，三極管VT1、VT2導(dǎo)通，VT2發(fā)射極輸出變化的Ie電流中包含各種頻率的信號，石英晶體X1對其中的f0信號阻抗很小，f0信號經(jīng)X1、RP1反饋到VT1的發(fā)射極，該信號經(jīng)VT1放大后從集電極輸出，又加到VT2放大后從發(fā)射極輸出，然后又通過X1反饋到VT1放大，如此反復(fù)進(jìn)行，VT2輸出的f0信號幅度越來越大，VT1、VT2組成的放大電路放大倍數(shù)越來越小，當(dāng)放大倍數(shù)等于反饋衰減系數(shù)時(shí)，輸出f0信號幅度不再變化，電路輸出穩(wěn)定的f0信號。

晶體振蕩器的電路

晶體振蕩器電路通過從石英諧振器獲取電壓信號，對其進(jìn)行放大并將其反饋回諧振器來維持振蕩。石英的膨脹和收縮速率是諧振頻率，由晶體的切割和尺寸決定。當(dāng)產(chǎn)生的輸出頻率的能量與電路中的損耗匹配時(shí)，可以維持振蕩。

振蕩器晶體具有兩個(gè)導(dǎo)電板，在它們之間夾有一塊石英片或音叉。在啟動(dòng)期間，控制電路會將晶體置于不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，并且由于系統(tǒng)中的正反饋，因此任何微小的噪聲被放大，增加振蕩。晶體諧振器也可以看作是該系統(tǒng)中的高頻率選擇濾波器：它僅使諧振頻帶周圍的頻率范圍很窄，從而使其他所有信號衰減。只有諧振頻率有效。當(dāng)振蕩器放大從晶體發(fā)出的信號時(shí)，晶體頻帶中的信號變得更強(qiáng)，主導(dǎo)了振蕩器的輸出。石英晶體的窄共振帶濾除了所有不需要的頻率。