什么是晶體振蕩器

有一些電子設(shè)備需要頻率高度穩(wěn)定的交流信號，而LC振蕩器穩(wěn)定性較差，頻率容易漂移（即產(chǎn)生的交流信號頻率容易變化）。在振蕩器中采用一個(gè)特殊的元件——石英晶體，可以產(chǎn)生高度穩(wěn)定的信號，這種采用石英晶體的振蕩器稱為晶體振蕩器。

在石英晶體上按一定方位切下薄片，將薄片兩端拋光并涂上導(dǎo)電的銀層，再從銀層上連出兩個(gè)電極并封裝起來，這樣構(gòu)成的元件叫石英晶體諧振器，簡稱石英晶體，在他的外圍加上起振電路就是晶體振蕩器了。

石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件

石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)來起振，而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC來共同作用來工作的。

振蕩器直接應(yīng)用于電路中，諧振器工作時(shí)一般需要提供3.3V電壓來維持工作。振蕩器比諧振器多了一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)為：諧振電阻（RR），諧振器沒有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能，也是各商家競爭的一個(gè)重要參數(shù)。

可能有些初學(xué)者會對晶振的頻率感到奇怪，12M、24M之類的晶振較好理解，選用如11.0592MHZ的晶振給人一種奇怪的感覺，這個(gè)問題解釋起來比較麻煩，如果初學(xué)者在練習(xí)串口編程的時(shí)候就會對此有所理解，這種晶振主要是可以方便和準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)串口或其它異步通訊時(shí)的波特率。

晶體振蕩器的電路

晶體振蕩器電路通過從石英諧振器獲取電壓信號，對其進(jìn)行放大并將其反饋回諧振器來維持振蕩。石英的膨脹和收縮速率是諧振頻率，由晶體的切割和尺寸決定。當(dāng)產(chǎn)生的輸出頻率的能量與電路中的損耗匹配時(shí)，可以維持振蕩。

振蕩器晶體具有兩個(gè)導(dǎo)電板，在它們之間夾有一塊石英片或音叉。在啟動期間，控制電路會將晶體置于不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，并且由于系統(tǒng)中的正反饋，因此任何微小的噪聲被放大，增加振蕩。晶體諧振器也可以看作是該系統(tǒng)中的高頻率選擇濾波器：它僅使諧振頻帶周圍的頻率范圍很窄，從而使其他所有信號衰減。只有諧振頻率有效。當(dāng)振蕩器放大從晶體發(fā)出的信號時(shí)，晶體頻帶中的信號變得更強(qiáng)，主導(dǎo)了振蕩器的輸出。石英晶體的窄共振帶濾除了所有不需要的頻率。

晶體諧振器的等效電路

石英晶體諧振器的等效電路。當(dāng)晶體不振動時(shí)，可把它看成一個(gè)平板電容器稱為靜電電容C，它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關(guān)，一般約幾個(gè)PF到幾十PF。當(dāng)晶體振蕩時(shí)，機(jī)械振動的慣性可用電感L來等效。一般L的值為幾十mH到幾百mH。晶片的彈性可用電容C來等效，C的值很小，一般只有0.00020.1pF。晶片振動時(shí)因摩擦而造成的損耗用R來等效，它的數(shù)值約為100Ω。由于晶片的等效電感很大，而C很小，R也小，因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q很大，可達(dá)1000～10000。加上晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關(guān)，而且可以做得準(zhǔn)確，因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。