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一、什么是晶體振蕩器電路?
晶體振蕩器電路由放大器和反饋網絡組成。反饋網絡從放大器獲取特定輸出，然后將其發送回放大器輸入。繪制出來時看起來很簡單。
但是越深入，復雜性就越大。緊緊抓住!為了使晶體振蕩器電路有效運行，必須滿足兩個關鍵條件：
(1)環路功率增益必須等于一致;
(2)環路相移必須等于0、2Pi，4Pi等弧度。
引導回放大器輸入的功率必須足以提供放大器輸入，振蕩器的成品率并克服電路損耗。
振蕩器的精確頻率由振蕩器電路內的環路相移確定。相移的任何變化都將導致頻率變化。減少凈相移的最佳方法之一是在反饋環路中使用石英晶體。我們在Bliley這里制造的所有晶體都包括石英晶體(石英晶體振蕩器)。
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當在振蕩器的反饋環路中使用石英晶體時，振蕩器的頻率輸出實際上會對其進行調節。石英晶體產生的電抗滿足相環要求。
足以充分理解晶體振蕩器設計的基礎。讓我們繼續進入晶體振蕩器電路設計的7個主要考慮因素。
二、晶體振蕩器電路設計的7個主要注意事項
1.串聯電路
串聯電路晶體振蕩器使用設計為以其自然諧振頻率工作的晶體。對于這種類型的電路，在反饋回路中不需要電容器。串聯諧振振蕩器電路是相當基本的，并且由于其元件數量少而通常被使用。
串聯電路可以提供除通過晶體以外的反饋路徑。這意味著即使在晶體故障期間，電路也可能繼續以主觀頻率振蕩。
串聯電路的一個重大缺陷是，如果系統需要修改，則無法調整輸出頻率。串聯諧振晶體的設計具有最佳的頻率，容差和穩定性，并且無需調整即可固定。
2.負載電容
負載電容可以在振蕩器電路設計中發揮關鍵作用。在下一個設計注意事項中，您將看到一個負載電容重要性的示例，但現在，讓我們仔細研究一下負載電容本身。
負載電容被描述為 在電路中晶體端子兩端測量或計算的 電容量。
對于串聯電路，晶振電路的連接點之間沒有電容。因此，電路中沒有負載電容。并聯電路則是另一回事。
要確定并聯電路中的負載電容(在設計考慮因素3中進行了描述)，請使用以下便捷公式：
在該公式中，LC1和LC2代表負載電容器。Cs是電路游蕩電容(通常在3至5 pF之間)。
3.并聯電路
并聯諧振振蕩器電路是用晶體設計的，該晶體可以在特定的負載電容下工作。這會導致晶體振蕩器以高于串聯諧振頻率但低于真正的并聯諧振頻率的頻率工作。
為了完成這種類型的電路中的反饋環路，必須設計通過晶振的路由。如果晶體失效，電路將不再振蕩。
那么確定振蕩器頻率的“負載電容”從何而來呢?該電路實際上使用了一個孤立的逆變器，該逆變器在反饋環路中具有兩個電容，這些電容包含了負載電容。如果負載電容改變，振蕩器產生的頻率也會改變。
話雖如此，需要注意的是，如果需要調整，這種電路類型對于輕松調整頻率而言并不理想。此外，還需要精確的頻率控制和負載電容的精確規范。
例如，如果將一個容量為20 pF的20 MHz晶體放置在評估值為30 pF的電路中，則該晶體將低于指定值。但是，如果電路的評估值僅為10 pF，則頻率將高于指定值。
4.驅動等級
驅動電平是晶體在工作時消耗的電量。功率通常以毫瓦或微瓦來描述。
將石英晶體指定為驅動電平的特定最大值，該最大值會影響振蕩器的頻率和工作模式。與您的晶體振蕩器供應商合作，確定石英振蕩器可以承受的最大驅動水平非常重要。
那么，如果晶體振蕩器超過最大驅動電平會怎樣?
(1)可能導致振蕩器變得不穩定
(2)加快年齡
(3)導致關鍵應用中的通信或時間丟失。
要計算晶體的驅動電平，請使用以下方程式(基本上只是歐姆定律，但要考慮功率)。
驅動等級=(有效值2 x R)
Irms =測得的流經石英晶體的均方根電流
R = 石英晶體的最大電阻
要測量晶體振蕩器電路的實際驅動電平，可以在晶體電路中插入一個電阻。然后可以讀取電阻兩端的壓降，以計算電流和功耗。當然，請確保在此測量之后將電阻器移除。
5.頻率與模式
晶體振蕩器的頻率可能受到物理尺寸的限制。有時，這可能是某些應用程序的長度和寬度。其他時候，它可能是石英晶體本身的厚度。石英晶片越薄，頻率越高。石英晶片的厚度通常太薄，以至于無法在30 MHz左右的水平上進行處理。
如果需要頻率高于極限頻率的振蕩器，則可以利用“基本頻率”。基本頻率是“ 由整個物體的振動產生的最低頻率，與較高頻率的諧波不同。” 如果晶體的基本頻率為10 MHz，它也可能以基本頻率的3、5、7等振蕩。因此，振蕩器可以在30 MHz，50 MHz，70 MHz等頻率下振蕩。這是頻率的泛音。
當需要使用泛音頻率時，晶體制造商必須將晶體設計為以所需的泛音頻率工作。切勿嘗試訂購基本模式晶體，然后在另一個所需的泛音下操作它，因為基本晶體和泛音晶體的晶體制造工藝不同。
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6.設計注意事項
為了使振蕩器電路達到最佳工作狀態，應遵循一些設計注意事項。始終建議的一件事是在電路中避免并行走線。這樣做會減少雜散電容。所有走線應保持盡可能短，以防止耦合。通過使用接地層使組件保持隔離也可以幫助實現這一點。
7.負面抵抗
必須設計振蕩器以增強“負電阻”以獲得最佳性能。負電阻通常也稱為“振蕩余量”。
這是6個簡單步驟，可幫助您計算振蕩器電路中的負電阻
(1)臨時安裝與晶體串聯的可變電阻器
(2)將電阻設置為最低設置(接近零歐姆)
(3)接通振蕩器電源并監控示波器的輸出
(4)隨著您不斷監視示波器信號，開始使用可變電阻器增加電路中的電阻
(5)一旦振蕩停止，請記下可變電阻以確定歐姆值
(6)將晶體的最大電阻值(由供應商指定)與步驟5中測得的歐姆值相加
計算出的總值為“負電阻”或“振蕩余量”。根據一般經驗，為了可靠，負電阻應至少為晶體規定最大電阻值的5倍。
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