什么是晶體振蕩器？

晶體振蕩器是一種特殊的振蕩器，它采用石英晶體作為頻率控制元件。在石英晶體上按照一定方位角切下薄片，這個(gè)薄片稱為晶片或石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振。在封裝內(nèi)部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。

晶體振蕩器具有高精度和高穩(wěn)定度的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種電路中，如彩電、計(jì)算機(jī)、遙控器等振蕩電路，以及通信系統(tǒng)中的頻率發(fā)生器，為數(shù)據(jù)處理設(shè)備提供時(shí)鐘信號(hào)和特定系統(tǒng)的基準(zhǔn)信號(hào)。

晶體振蕩器一般采用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。總頻差是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的晶體振蕩器頻率與給定標(biāo)稱頻率的最大頻差。

總之，晶體振蕩器是一種采用石英晶體作為頻率控制元件的高精度、高穩(wěn)定度的振蕩器，廣泛應(yīng)用于各種電路和通信系統(tǒng)中。

晶體振蕩器的應(yīng)用

晶體振蕩器在各個(gè)領(lǐng)域有多種應(yīng)用，下面給出一些晶體振蕩器的應(yīng)用。

1、Colpitts晶體振蕩器應(yīng)用

考畢茲振蕩器用于生成非常高頻率的正弦輸出信號(hào)。該振蕩器可用作不同類型的傳感器，例如溫度傳感器，因?yàn)槲覀冊(cè)?Colpitts 電路中使用 SAW 器件，它直接從其表面進(jìn)行感應(yīng)。

考畢茲振蕩器的應(yīng)用主要涉及使用較寬頻率范圍的情況。也可用于無(wú)阻尼和連續(xù)振蕩條件。使用考畢茲電路中的一些器件，我們可以實(shí)現(xiàn)更高的溫度穩(wěn)定性和高頻。

2、阿姆斯壯晶體振蕩器的應(yīng)用

這條賽道一直流行到 20 世紀(jì) 40 年代。這些廣泛用于再生無(wú)線電接收器。在該輸入中，來(lái)自天線的射頻信號(hào)通過(guò)附加繞組磁耦合到儲(chǔ)能電路中，并且反饋被減少以在反饋環(huán)路中進(jìn)行增益控制。最后，它產(chǎn)生窄帶射頻濾波器和放大器。在此晶體振蕩器中，LC 諧振電路被反饋環(huán)路取代。

接下來(lái)小編給大家分享一些晶體振蕩器電路圖，以及簡(jiǎn)單分析它們的工作原理。

晶體振蕩器電路圖分享

1、簡(jiǎn)單的晶體振蕩器電路圖

為了構(gòu)建串聯(lián)諧振晶體振蕩器，將晶體元件和耦合電容器放置在共發(fā)射極配置電路的集電極和基極端子之間，我們可以從集電極端子獲得振蕩器輸出。

對(duì)于并聯(lián)諧振晶體振蕩器，晶體元件放置在集電極和發(fā)射極端子之間，并且輸出取自集電極端子，此處晶體管配置為共發(fā)射極。

開(kāi)關(guān)元件可以是FET或MOSFET的晶體管，大多數(shù)微控制器、微處理器都提供外部端子連接晶體元件，不需要外部振蕩電路。具體范圍的晶體元件與數(shù)字IC連接。

2、低失真晶體振蕩器電路圖

這是一個(gè)低失真晶體振蕩器電路。該電路生成具有低相位噪聲和失真的正弦波。該電路可用于實(shí)現(xiàn)晶體耗散小于 1mV 的晶體。晶體用于過(guò)濾信號(hào)電流。如果阻抗負(fù)載較低，JFET 將驅(qū)動(dòng)阻抗。當(dāng)負(fù)載在50歐姆左右時(shí)，最好采用射極跟隨器結(jié)合降壓變壓器或匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步緩沖。

C3的值決定了輸出電壓，如果需要較低的輸出電壓，則應(yīng)增大C3的值，而當(dāng)需要較大的輸出電壓時(shí)，應(yīng)減小C3的值。如果使用泛音晶體，則應(yīng)用扼流圈代替 1K 發(fā)射極電阻。該扼流圈必須與 C2 諧振，其頻率略高于三次泛音晶體的基頻。當(dāng)使用高Q值泛音晶體時(shí)，C3的值應(yīng)該較低，因?yàn)楦逹值泛音晶體的驅(qū)動(dòng)電平應(yīng)比基波晶體低得多。除此之外，輸出電平應(yīng)設(shè)置得盡可能低。

如果晶體的額定功率或電流已知，則可以測(cè)量驅(qū)動(dòng)電平。要測(cè)量驅(qū)動(dòng)電平，請(qǐng)臨時(shí)在 C3 上連接一個(gè) 100 歐姆電阻，并測(cè)量 FET 源極上的信號(hào)電平。晶體電流由V/100決定。

3、并聯(lián)型晶體振蕩器電路圖

聯(lián)型晶體振蕩器如圖所示。三極管VT與R1、R2、R3、R4構(gòu)成放大電路；C3為交流旁路電容，對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路；X1為石英晶體，在電路中相當(dāng)于電感。從交流等效圖可以看出，該電路是一個(gè)電容三點(diǎn)式振蕩器，C1、C2、X1構(gòu)成選頻電路，其選頻頻率主要由X1決定，頻率接近fp。

電路振蕩過(guò)程：接通電源后，三極管VT導(dǎo)通，有變化Ic電流流過(guò)VT，它包含著微弱的0～∞各種頻率的信號(hào)。這些信號(hào)加到C1、C2、X1構(gòu)成的選頻電路，選頻電路從中選出f0信號(hào)，在X1、C1、C2兩端有f0信號(hào)電壓，取C2兩端的f0信號(hào)電壓反饋到VT的基-射極之間進(jìn)行放大，放大后輸出信號(hào)又加到選頻電路，C1、C2兩端的信號(hào)電壓增大，C2兩端的電壓又送到VT基-射極，如此反復(fù)進(jìn)行，VT輸出的信號(hào)越來(lái)越大，而VT放大電路的放大倍數(shù)逐漸減小，當(dāng)放大電路的放大倍數(shù)與反饋電路的衰減系數(shù)相等時(shí)，輸出信號(hào)幅度保持穩(wěn)定，不會(huì)再增大，該信號(hào)再送到其他的電路。

4、串聯(lián)型晶體振蕩器電路圖

串聯(lián)型晶體振蕩器如圖所示。該振蕩器采用了兩級(jí)放大電路，石英晶體X1除了構(gòu)成反饋電路外，還具有選頻功能，其選頻頻率f0=fs，電位器RP1用來(lái)調(diào)節(jié)反饋信號(hào)的幅度。

電路振蕩過(guò)程：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(hào)，石英晶體X1對(duì)其中的f0信號(hào)阻抗很小，f0信號(hào)經(jīng)X1、RP1反饋到VT1的發(fā)射極，該信號(hào)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(guò)X1反饋到VT1放大，如此反復(fù)進(jìn)行，VT2輸出的f0信號(hào)幅度越來(lái)越大，VT1、VT2組成的放大電路放大倍數(shù)越來(lái)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(hào)幅度不再變化，電路輸出穩(wěn)定的f0信號(hào)。

5、手表晶體振蕩器電路圖

開(kāi)發(fā)該電路的目的是允許手表晶體用于現(xiàn)有的 CMOS 振蕩器電路（該電路由 12 V 電源供電）。但有一個(gè)問(wèn)題，這些晶體只能在 6V 左右的電源電壓下工作。如果電源電壓超過(guò) 6 V，則晶體將被過(guò)度驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致其破碎。

通過(guò)使用 LED 1 和 2 以及 470nF 電容器 (C3) 將晶體驅(qū)動(dòng)限制在約 4V 峰峰值，可以使用該電路解決該問(wèn)題。請(qǐng)注意，為了確保某些晶體的可靠啟動(dòng)和穩(wěn)定振蕩，可能需要調(diào)整 C1 和 C2。但是，應(yīng)保持 C1:C2 比例。另外，兩個(gè) LED 燈都會(huì)發(fā)光，以視覺(jué)方式指示振蕩器正在工作。