石英晶体振荡器的基本原理与电路设计分析

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石英晶体振荡器的基本原理与电路设计分析

作者：扬兴晶振日期：2021-09-27 浏览量：

常见的石英振荡电路形式有并联和串联两种类型，这两种电路形式最直观的区别就是谐振器的出现形式，并联晶体振荡器是以并联谐振的形式出现，而串联晶体振荡器则是以串联谐振的形式出现。
为了更好的进行石英晶体振荡器的基本原理与电路设计分析，我们分别对石英晶体振荡器电路的组成设计和水晶材料基本特性进行讲解。

振荡电路的工作原理

一、石英晶体振荡器电路的组成与设计
为了更高效的发挥晶振的特性，石英振荡电路的组成往往比较复杂，其中主要的几种组件包括电容、电阻、负载、xtal和pcm，这些组件在振荡电路中的作用各不相同。
1、电容
电路学对电路的解释是给定电势差，电容器储存电荷的能力被称之为电容。电容的选择要根据用户需要选用片式或传统结构的产品，NP0系列的温度系数产品具备高频、低损耗的特性，适用的场合比较多。
2、电阻
电阻的尺寸并非越小越好，考虑尺寸的同时，功耗也能满足振荡电路的要求才是最好的。
3、负载
振荡电路(除去CRYSTAL) 具有一个负阻特性(用网络频谱分析仪) ，振荡电路负阻值(绝对值) 必须大于3倍的CRTSTAL电阻值( CRYS2TAL ESR/ RR)，振荡电路才可以稳定的振荡。
4、石英谐振器XTAL
晶体的外形尺寸和封装需要恰到好处，可以根据用户需求来决定，频率大于1MHz 的谐振器应选用ATMODE。

石英晶体振荡器

5、PCB
接地的方式是大面积还是一点式需要依照具体的场合来设计，高频的使用场合应该尽量降低线路的分布参数，必要的时候应注意EMI 的防护。
二、水晶材料基本特性
石英晶体制成的器件被广泛用在频率控制和频率选择电路中，石英片的取向不同，其压电特性、弹性特性和强度特性就不同，用它来制造的谐振器的性能也不一样，现已发现了几十种有用的切割方式。
石英晶体在压力和电场作用下会产生变形，在压力的作用下产生的变形会同时产生电极化，极化强度和压力成正比关系，这种现象就是正压电效应；在电场的作用下产生的变形大小和电场强度也成正比关系，这种现象称之为逆压电效应。
石英晶体的机械强度高，它具备稳定的物理化学性能、内损耗低，在常见的具有压电效应的晶体材料中，石英晶体无疑是为无线通讯设备量身定做的一种。

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