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有源晶体振荡器的制成以及应用领域须知

来源：http://www.hneyq.com 作者：亿金电子 2019年06月20

原子,分子,离子以三个空间维度的顺序堆积,具有重复图案以形成可称为晶体的固体.通过使用适当的电传感器,几乎任何由弹性材料制成的物体都可以制造晶振晶体.由于每个物体都由振动的自然共振频率组成,钢铁由高速声音组成,而且非常有弹性.

因此,在机械过滤器中经常使用钢代替石英.该共振频率取决于不同的参数,例如尺寸,弹性,声速和晶体的形状.通常,高频晶体的形状是简单的矩形板,低频晶体的形状是音叉形状,如下图所示.

高频矩形板晶体和低频调谐叉形晶体

石英晶体振荡器电路基于逆压电效应的原理工作,即,通过在某些材料上施加电场产生机械变形.因此,它利用振动石英晶体的机械共振,该机械共振由压电材料制成,用于产生特定频率的电信号.

这些石英晶体振荡器非常稳定,具有良好的品质因数,尺寸小,精度高.因此,与诸如LC电路,转向叉等的其他谐振器相比,石英晶体振荡器电路是优越的.通常,8MHz晶体振荡器用于微处理器和微控制器.

等效电路也代表晶振晶体的晶体作用.电路中使用的基本元件,电感L1代表晶体质量,电容C1代表柔量,电阻R1代表晶体的内部结构摩擦,C0代表晶体机械成型所形成的电容.

石英晶体振荡器电路图由串联谐振和并联谐振组成,即两个谐振频率.如果由电容C1产生的电抗等于并且与由电感L1产生的电抗相反,则发生串联谐振.串联和并联谐振频率分别由fs和fp表示,fs和fp的值可以通过使用下图所示的下列公式确定.

串联谐振频率和并联谐振频率

因此,在这种情况下阻抗大约等于电阻R1.如果串联谐振腿电抗等于由电容C0引起的电抗,则发生并联谐振.因此,如果在这种情况下晶体提供非常高的阻抗,则外部电路.

阻抗与频率图

上图显示了石英晶体振荡器电路的阻抗和频率之间的关系图.通常,有源晶体振荡器的频率范围为32KHz至200MHz.

晶体振荡器在各个领域有许多应用

我们知道,晶体振荡器用于微处理器和微控制器以提供时钟信号.让我们考虑8051微控制器,其中12MHz的外部有源晶体振荡器电路是必不可少的,即使(基于型号)8051微控制器能够以40 MHz(最大值)运行.8051在一个机器周期内需要12个时钟周期,以便在1MHz(考虑12MHz时钟)到3.33MHz(考虑最大40MHz时钟)时提供有效循环速率.该晶体振荡器用于产生所有内部操作同步所需的时钟脉冲.

有源晶体振荡器在各个领域有许多应用,一些晶体振荡器应用如下所示：

晶体振荡器在军事和航天领域的应用：在军事和航空航天中使用晶体振荡器,是建立一种高效的通信系统,用于导航目的,电子战,引导系统等.

晶体振荡器在研究和测量中的应用：有源晶振,晶体振荡器用于天文导航,空间跟踪,测量仪器和医疗设备等的研究和测量.

有源晶体振荡器的工业应用：晶体振荡器有大量的工业应用,例如计算机,数字系统,仪器仪表,锁相环系统,船舶,调制解调器,传感器,电信,磁盘驱动器等.

在汽车中使用晶体振荡器：晶体振荡器用于发动机控制,立体声,时钟和行程计算机,以及GPS系统.

晶体振荡器的消费类应用：有源晶体振荡器用于许多消费品中,例如有线电视系统,个人计算机,摄像机,玩具和视频游戏,无线电系统,蜂窝电话等.

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