晶振电路及工作原理
晶体振荡器是一种用于压电材料的振动晶体的机械共振的电子振荡器电路。它会产生一个特定频率的电信号。这个频率通常用于跟踪时间,例如手表被用于数字集成电路中,以提供一个稳定的时钟信号,也用于稳定无线电发射机和接收机的频率。石英晶体主要用于射频振荡器。石英晶体是最常见的一种压电谐振器在振荡器电路中,我们使用它们,所以它被称为晶体振荡器。晶体振荡器必须设计成提供负载电容。
有不同类型的振荡器电子电路它们是:线性振荡器-哈特利振荡器,相移振荡器,阿姆斯特朗振荡器,克拉普振荡器,科耳皮兹振荡器.弛豫振荡器-罗耶振荡器,环形振荡器,多谐振荡器和电压控制的振荡器(VCO)。很快我们将详细讨论晶体振荡器,如晶体振荡器的工作和应用。
什么是石英晶体?
石英晶体具有一种非常重要的特性,称为压电效应。当机械压力施加在晶体的表面时,一个与机械压力成比例的电压出现在晶体上。那个电压会使晶体变形。畸变量将正比于所施加的电压,也正比于它使晶体以其固有频率振动的交变电压。
下图代表电子元件一种压电晶体谐振器,也指电子振荡器中的石英晶体,它由电阻器、电感器和电容器组成。
晶体振荡器电路图
上图是一个20psc的新型16MHz石英晶体振荡器,它是一种工作频率为16MHz的晶体振荡器。
一般来说,双极晶体管或fet被用于晶体振荡器电路的构造。这是因为运算放大器s可用于100KHz以下的各种低频振荡电路,但可正常工作放大器没有足够的带宽进行操作。这将是一个问题,在更高的频率,是匹配晶体以上1MHz。
为了克服这一问题,设计了科尔皮茨晶体振荡器。它将在更高的频率下工作。在这个振荡器中LC振荡回路这就使得反馈振荡被石英晶体所取代。
晶体振荡器工作
晶体振荡器电路通常采用逆压电效应原理。外加电场会在某些材料上产生机械变形。因此,它利用了由压电材料制成的振动晶体的机械共振来产生特定频率的电信号。
通常石英晶体振荡器具有稳定性好、质量因数(Q)高、体积小、经济性强等特点。因此,石英晶体振荡器电路比其他谐振器,如LC电路,音叉更优越。通常在微处理器和微控制器我们使用的是8MHz的晶体振荡器。
相当于电路还描述了晶体的作用。只要看看上面所示的等效电路图。电路中使用的基本元件,电感L表示晶体质量,电容C2表示柔度,C1表示的电容这是由于晶体的机械成型,电阻R表示晶体内部结构摩擦,石英晶体振荡器电路图包含串联谐振和并联谐振两种谐振频率,即两种谐振频率。
串联谐振发生时产生的电抗电容C1is大小相等,方向相反,产生的电抗电感l . fr和fp分别代表了串联和并联共振频率,和“fr”和“外交”的值可以由使用以下方程如下图所示。
上图描述了一个等效电路,谐振频率的曲线图,谐振频率的公式。
晶体振荡器的用途
一般来说,我们知道,在微处理器和微控制器的设计中,晶体振荡器是用来提供时钟信号的。例如,让我们考虑一下8051微控制器,在这个特定的控制器外部晶体振荡器电路将与12 MHz是至关重要的,即使这8051单片机(基于模型)能够在40 MHz (max)必须提供12 MHz,在大部分情况下,因为对于一个机器周期8051需要12个时钟周期,使有效周期率从1兆赫(12兆赫时钟)到3.33兆赫(最大40兆赫时钟)。这个特殊的晶体振荡器具有1兆赫兹到3.33兆赫兹的周期率,用于产生所有内部操作同步所需的时钟脉冲。
晶体振荡器的应用
晶体振荡器在各个领域有各种各样的应用,下面给出一些晶体振荡器的应用
科尔皮茨晶体振荡器的应用
科耳皮兹振荡器用于产生非常高频率的正弦输出信号。该振荡器可用于不同类型的传感器如温度传感器由于我们在科尔皮茨电路中使用的SAW装置,它可以直接从表面感知。
科尔皮茨振荡器的应用主要涉及频率范围较宽的领域。也适用于无阻尼和连续振荡条件。利用Colpitts电路中的一些器件,可以实现更高的温度稳定性和更高的频率。
用于移动通信和无线电通信的发展。bob的是什么网站
阿姆斯特朗晶体振荡器的应用
这个赛道在20世纪40年代以前很流行。这些器件广泛应用于再生式无线电接收机中。在这个输入中,来自天线的射频信号通过一个额外的绕组磁耦合到水箱电路中,反馈被减少,以在反馈回路中获得控制。最后,制作窄带射频滤波器和放大器。在该晶体振荡器中,用反馈回路取代了LC谐振电路。
在军事和航天领域
为了实现高效的通信系统,晶体振荡器被bob的是什么网站广泛应用于军事和航空航天领域。的bob的是什么网站通信系统是为了建立和用于导航和电子战的制导系统吗
研究与测量
晶体振荡器用于天文导航和空间跟踪目的的研究和测量,用于医疗设备和测量仪器。
晶体振荡器的工业应用
晶体振荡器有许多工业应用。它们广泛应用于计算机、仪器仪表、数字系统、锁相环系统、调制解调器、船舶、电信、传感器和磁盘驱动器。bob的是什么网站
晶体振荡器也被用于发动机控制,时钟和旅行计算机,立体声,和在GPS系统。这是一个汽车应用。
晶体振荡器被用于许多消费品。例如,有线电视系统、摄像机、个人电脑、玩具和视频游戏、移动电话、无线电系统。这是晶体振荡器的消费者应用。
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