晶體振蕩器被廣泛應(yīng)用到軍、民用通信電臺,微波通信設(shè)備,程控電話交換機,無線電綜合測試儀,BP機、發(fā)射臺,頻率計數(shù)器、GPS、衛(wèi)星通信、遙控移動設(shè)備等。它有多種封裝,特點是電氣性能規(guī)范多種多樣。它有好幾種不同的類型:電壓控制晶體振蕩器(VCXO)、溫度補償晶體振蕩器(TCXO)、恒溫晶體振蕩器(OCXO),以及數(shù)字補償晶體振蕩器(MCXO或DTCXO),每種類型都有自己的*性能。如果需要使設(shè)備即開即用,您就必須選用VCXO或溫補晶振,如果要求穩(wěn)定度在0.5ppm以上,則需選擇數(shù)字溫補晶振(MCXO)。模擬溫補晶振適用于穩(wěn)定度要求在5ppm~0.5ppm之間的需求。VCXO只適合于穩(wěn)定度要求在5ppm以下的產(chǎn)品。在不需要即開即用的環(huán)境下,如果需要信號穩(wěn)定度超過0.1ppm的,可選用OCXO。
晶振在電氣上可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò),電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點,以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振,較高的頻率為并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?,在這個極窄的頻率范圍內(nèi),晶振等效為一個電感,所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路,由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄,所以即使其他元件的參數(shù)變化很大,這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振有一個重要的參數(shù),那就是負(fù)載電容值,選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容,就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器(注意是放大器不是反相器)的兩端接入晶振,再有兩個電容分別接到晶振的兩端,每個電容的另一端再接到地,這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容,請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容,這個不能忽略。一般的晶振的負(fù)載電容為15p或12.5p,如果再考慮元件引腳的等效輸入電容,則兩個22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。
晶體振蕩器的主要特性之一是工作溫度內(nèi)的穩(wěn)定性,它是決定振蕩器價格的重要因素。穩(wěn)定性愈高或溫度范圍愈寬,器件的價格亦愈高。工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的-40~ 75℃這個范圍往往只是出于設(shè)計者們的習(xí)慣,倘若-30~ 70℃已經(jīng)夠用,那么就不必去追求更寬的溫度范圍。設(shè)計工程師要慎密決定特定應(yīng)用的實際需要,然后規(guī)定振蕩器的穩(wěn)定度。指標(biāo)過高意味著花錢愈多。晶體老化是造成頻率變化的又一重要因素。根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的預(yù)期壽命不同,有多種方法可以減弱這種影響。晶體老化會使輸出頻率按照對數(shù)曲線發(fā)生變化,也就是說在產(chǎn)品使用的年,這種現(xiàn)象才為顯著。例如,使用10年以上的晶體,其老化速度大約是年的3倍。采用特殊的晶體加工工藝可以改善這種情況,也可以采用調(diào)節(jié)的辦法解決,比如,可以在控制引腳上施加電壓(即增加電壓控制功能)等。
隨著電視技術(shù)的發(fā)展,近 來 彩電多采用500kHz或503kHz的晶體振蕩器作為行、場電路的振蕩源,經(jīng)1/3的分頻得到15625Hz的行頻,其穩(wěn)定性和可靠性大為提高。而且晶振價格便宜,更換容易。