簡單到復(fù)雜的晶體振蕩器電路分類應(yīng)用解說
來源：http://m.huaxiaqing.com 作者：康華爾電子 2020年03月21
簡單到復(fù)雜的晶體振蕩器電路分類應(yīng)用解說
Euroquartz Ltd公司是英國一家知名的頻率控制元器件制造商,幾十年來堅(jiān)持走自主創(chuàng)新和設(shè)計(jì)的道路,每一顆發(fā)布的石英晶體振蕩器,都是經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)和流程打造出來的.在振蕩器模塊里,EUROQUARTZ晶振絕對擁有話語權(quán),知曉許多工程技術(shù)人員和同行,想要了解更多關(guān)于振蕩器電路的資料.Euroquartz公司非常樂于分享自己的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)知識,以下是行業(yè)里常用和非常用的一些晶體振蕩器電路設(shè)計(jì)圖和解說.
兼容IC的振蕩器電路
在該電路中,電阻器R1和R2使NAND門的溫度穩(wěn)定,并確保門處于線性區(qū)域以進(jìn)行啟動(dòng).電容器C1是一個(gè)DC塊,并且在工作頻率下必須具有<0.1Ω的阻抗.晶體以串聯(lián)模式運(yùn)行,因此其串聯(lián)電阻低很重要.1MHz至10MHz范圍內(nèi)的AT切割晶體工作良好,占空比接近50％,上升時(shí)間受芯片限制.電路可在0℃至70℃的溫度范圍內(nèi)良好啟動(dòng).
低噪聲晶體振蕩器
該石英晶體振蕩器可提供高光譜純度的輸出,而不會(huì)降低穩(wěn)定性.除了確定振蕩器頻率外,該晶體還用作有害諧波的低通濾波器和邊帶噪聲的帶通濾波器.噪聲帶寬小于100Hz.對于4MHz基本振蕩器頻率的三次諧波,所有高次諧波都被抑制了-60dB.
施密特觸發(fā)器晶體振蕩器
施密特觸發(fā)器提供良好的輸出平方,有時(shí)甚至不需要額外的輸出級.為防止雜散振蕩,請確保C2=1/1x104(頻率以Hz為單位).
泛音振蕩器50MHz~100MHz
在該電路中,晶體被AT切割并以泛音模式工作.L1和C2調(diào)諧到工作頻率,而L2和晶體的并聯(lián)電容應(yīng)在振蕩器輸出頻率諧振.(例如,在90MHz時(shí),L2約為0.5µH.這對于調(diào)出晶體C0是必需的.)調(diào)節(jié)C3以匹配振蕩器輸出.
精密時(shí)鐘發(fā)生器
CMOSIC從兩個(gè)緩沖輸出之一直接驅(qū)動(dòng)5個(gè)TTL負(fù)載.該器件的工作頻率為10MHz,并且兼容雙極性,MOS和CMOS.
基頻晶體振蕩器
對于低于20MHz的頻率,可以使用基頻晶體,并且不再需要諧振槽.同樣在這個(gè)較低的頻率范圍內(nèi),典型的MECL10,0002ns的傳播延遲與振蕩周期相比也變小,因此必須使用同相輸出.因此,MC10116振蕩器部分僅用作放大器.1.0kΩ電阻將線路接收器偏置在Vss附近,而0.1µF電容器是Vbb電源的濾波電容器.與晶體串聯(lián)的電容器可提供較小的頻率調(diào)整.MC10116的第二部分作為施密特觸發(fā)器電路連接,可確保從低于20MHz的慢速輸入信號獲得良好的MECL沿.MC10116的第三級用作緩沖器,并提供晶體振蕩器電路的互補(bǔ)輸出.該電路的最大工作頻率約為20MHz,最小約為1MHz.使用基本模式晶體.
易于啟動(dòng)的晶體振蕩器
這是一種使用一個(gè)TTL門的低成本晶體控制振蕩器.通過將”與非”門G1,G2和G3連接到不穩(wěn)定的邏輯配置和三個(gè)反相器的高環(huán)路增益,可以確保啟動(dòng).選擇R1,R2,C1和C2的值,使有源晶振的工作頻率比斷開晶體時(shí)所需的頻率高70％至90％.對于1MHz到2MHz的工作,建議使用低功耗54L00IC.適用于2MHz至6MHz(標(biāo)準(zhǔn)5400類型),適用于6MHz至50MHz(54H00或54S00).
CMOS晶體振蕩器
該電路的頻率范圍為0.5MHz至2.0MHz.可以使用微調(diào)電容器C2將頻率調(diào)整為精確值.第二或非門用作輸出緩沖器.
溫度補(bǔ)償晶體振蕩器
對于5MHzAT切割晶體,C=3pF至8pF(精細(xì)頻率微調(diào)器)C2=4pF至24pFN500(溫度補(bǔ)償)C3=8pF至48pFN1500(溫度補(bǔ)償)和C4=120pF銀云母.混合電容器以產(chǎn)生所需的電容變化,以抵消或補(bǔ)償晶體”正常”AT切割特性的頻率降低.
泛音晶體振蕩器
該電路中的晶體直接連接在晶體管的基極和地之間.由于晶體管的內(nèi)部電容,電容器C1用于改善反饋.該電容器應(yīng)盡可能靠近晶體管安裝.晶體管集電極中的LC儲能電路被調(diào)諧到晶體的泛音頻率.發(fā)射極電阻電容器在工作頻率下必須具有大約90Ω的容抗.電感器L1上的抽頭用于匹配晶體管集電極的阻抗.通常,此抽頭的位置距離線圈冷端約三分之一.陷阱的放置是在穩(wěn)定性和最大功率輸出之間的權(quán)衡.輸出信號取自鏈接耦合線圈L2,并通過變壓器作用進(jìn)行工作.
VXO晶體振蕩器
該電路使用6MHz或8MHz晶體提供穩(wěn)定的VCXO晶振.通過使用電容器和電感器可以實(shí)現(xiàn)串聯(lián)諧振任一側(cè)的頻率牽引.
泛音晶體振蕩器
這種設(shè)計(jì)在很寬的溫度范圍內(nèi)具有很高的可靠性,并使用了第五和第七泛音晶體.與晶體并聯(lián)的電感器會(huì)引起晶體C0的反諧振,從而將負(fù)載降至最低.這是泛音晶體的常用技術(shù).
壓控晶體振蕩器
電壓可變電容調(diào)諧二極管與晶體反饋路徑串聯(lián)放置.改變Vr上的電壓會(huì)改變調(diào)諧二極管的電容并調(diào)諧振蕩器.510kΩ電阻R1從反饋環(huán)路和0.1µF電容建立參考電壓.C2提供交流耦合到調(diào)諧二極管.該電路在0至25V的調(diào)諧范圍內(nèi)工作.可以通過反轉(zhuǎn)調(diào)諧二極管D1將調(diào)諧范圍從0更改為25V.中心頻率由2-60pF的微調(diào)電容器設(shè)置.上表顯示了幾種測試晶體的測量偏差.
泛音晶體振蕩器
該電路使用可調(diào)諧振電路,以確保在所需的晶體泛音下工作.C1和L1構(gòu)成諧振回路電路,該回路具有指定為諧振頻率的值,可在大約50MHz到100MHz的范圍內(nèi)調(diào)節(jié).通過將振蕩電路的頻率調(diào)整為所需頻率或接近所需頻率,可以實(shí)現(xiàn)泛音操作.振蕩電路對截止頻率的振蕩表現(xiàn)出低阻抗分流,對所需頻率的表現(xiàn)出高阻抗,這允許來自輸出的反饋.以這種方式操作可確保石英晶體振蕩器始終以正確的泛音開始.
水晶時(shí)基
板載振蕩器和17級分頻器組成IC1.如圖所示,通過連接標(biāo)準(zhǔn)的3.58MHz電視色同步晶體,可在IC輸出的引腳1上產(chǎn)生60Hz方波的精確信號源.然后將這些脈沖饋入4024七級波紋計(jì)數(shù)器IC2.它的輸出直接連接到IC3中的不同門,IC3是雙四輸入NAND門.根據(jù)脈沖選擇開關(guān)S2占據(jù)哪個(gè)位置,這些門之一將提供選定寬度的輸出/復(fù)位脈沖.
使用不同的電路設(shè)計(jì)制造出來的振蕩器性能,功能,應(yīng)用,封裝尺寸都不一樣,現(xiàn)在也有越來越多的新型電路出現(xiàn),康華爾電子后續(xù)會(huì)再為大家總結(jié)一些相關(guān)的信息.還想了解哪方面的晶振知識,可以到http://m.huaxiaqing.com/官網(wǎng)上留言,我們竭誠為廣大新老客戶服務(wù).
簡單到復(fù)雜的晶體振蕩器電路分類應(yīng)用解說
Euroquartz Ltd公司是英國一家知名的頻率控制元器件制造商,幾十年來堅(jiān)持走自主創(chuàng)新和設(shè)計(jì)的道路,每一顆發(fā)布的石英晶體振蕩器,都是經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)和流程打造出來的.在振蕩器模塊里,EUROQUARTZ晶振絕對擁有話語權(quán),知曉許多工程技術(shù)人員和同行,想要了解更多關(guān)于振蕩器電路的資料.Euroquartz公司非常樂于分享自己的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)知識,以下是行業(yè)里常用和非常用的一些晶體振蕩器電路設(shè)計(jì)圖和解說.
兼容IC的振蕩器電路
在該電路中,電阻器R1和R2使NAND門的溫度穩(wěn)定,并確保門處于線性區(qū)域以進(jìn)行啟動(dòng).電容器C1是一個(gè)DC塊,并且在工作頻率下必須具有<0.1Ω的阻抗.晶體以串聯(lián)模式運(yùn)行,因此其串聯(lián)電阻低很重要.1MHz至10MHz范圍內(nèi)的AT切割晶體工作良好,占空比接近50％,上升時(shí)間受芯片限制.電路可在0℃至70℃的溫度范圍內(nèi)良好啟動(dòng).
該石英晶體振蕩器可提供高光譜純度的輸出,而不會(huì)降低穩(wěn)定性.除了確定振蕩器頻率外,該晶體還用作有害諧波的低通濾波器和邊帶噪聲的帶通濾波器.噪聲帶寬小于100Hz.對于4MHz基本振蕩器頻率的三次諧波,所有高次諧波都被抑制了-60dB.
施密特觸發(fā)器提供良好的輸出平方,有時(shí)甚至不需要額外的輸出級.為防止雜散振蕩,請確保C2=1/1x104(頻率以Hz為單位).
在該電路中,晶體被AT切割并以泛音模式工作.L1和C2調(diào)諧到工作頻率,而L2和晶體的并聯(lián)電容應(yīng)在振蕩器輸出頻率諧振.(例如,在90MHz時(shí),L2約為0.5µH.這對于調(diào)出晶體C0是必需的.)調(diào)節(jié)C3以匹配振蕩器輸出.
CMOSIC從兩個(gè)緩沖輸出之一直接驅(qū)動(dòng)5個(gè)TTL負(fù)載.該器件的工作頻率為10MHz,并且兼容雙極性,MOS和CMOS.
對于低于20MHz的頻率,可以使用基頻晶體,并且不再需要諧振槽.同樣在這個(gè)較低的頻率范圍內(nèi),典型的MECL10,0002ns的傳播延遲與振蕩周期相比也變小,因此必須使用同相輸出.因此,MC10116振蕩器部分僅用作放大器.1.0kΩ電阻將線路接收器偏置在Vss附近,而0.1µF電容器是Vbb電源的濾波電容器.與晶體串聯(lián)的電容器可提供較小的頻率調(diào)整.MC10116的第二部分作為施密特觸發(fā)器電路連接,可確保從低于20MHz的慢速輸入信號獲得良好的MECL沿.MC10116的第三級用作緩沖器,并提供晶體振蕩器電路的互補(bǔ)輸出.該電路的最大工作頻率約為20MHz,最小約為1MHz.使用基本模式晶體.
這是一種使用一個(gè)TTL門的低成本晶體控制振蕩器.通過將”與非”門G1,G2和G3連接到不穩(wěn)定的邏輯配置和三個(gè)反相器的高環(huán)路增益,可以確保啟動(dòng).選擇R1,R2,C1和C2的值,使有源晶振的工作頻率比斷開晶體時(shí)所需的頻率高70％至90％.對于1MHz到2MHz的工作,建議使用低功耗54L00IC.適用于2MHz至6MHz(標(biāo)準(zhǔn)5400類型),適用于6MHz至50MHz(54H00或54S00).
該電路的頻率范圍為0.5MHz至2.0MHz.可以使用微調(diào)電容器C2將頻率調(diào)整為精確值.第二或非門用作輸出緩沖器.
對于5MHzAT切割晶體,C=3pF至8pF(精細(xì)頻率微調(diào)器)C2=4pF至24pFN500(溫度補(bǔ)償)C3=8pF至48pFN1500(溫度補(bǔ)償)和C4=120pF銀云母.混合電容器以產(chǎn)生所需的電容變化,以抵消或補(bǔ)償晶體”正常”AT切割特性的頻率降低.
該電路中的晶體直接連接在晶體管的基極和地之間.由于晶體管的內(nèi)部電容,電容器C1用于改善反饋.該電容器應(yīng)盡可能靠近晶體管安裝.晶體管集電極中的LC儲能電路被調(diào)諧到晶體的泛音頻率.發(fā)射極電阻電容器在工作頻率下必須具有大約90Ω的容抗.電感器L1上的抽頭用于匹配晶體管集電極的阻抗.通常,此抽頭的位置距離線圈冷端約三分之一.陷阱的放置是在穩(wěn)定性和最大功率輸出之間的權(quán)衡.輸出信號取自鏈接耦合線圈L2,并通過變壓器作用進(jìn)行工作.
該電路使用6MHz或8MHz晶體提供穩(wěn)定的VCXO晶振.通過使用電容器和電感器可以實(shí)現(xiàn)串聯(lián)諧振任一側(cè)的頻率牽引.
這種設(shè)計(jì)在很寬的溫度范圍內(nèi)具有很高的可靠性,并使用了第五和第七泛音晶體.與晶體并聯(lián)的電感器會(huì)引起晶體C0的反諧振,從而將負(fù)載降至最低.這是泛音晶體的常用技術(shù).
電壓可變電容調(diào)諧二極管與晶體反饋路徑串聯(lián)放置.改變Vr上的電壓會(huì)改變調(diào)諧二極管的電容并調(diào)諧振蕩器.510kΩ電阻R1從反饋環(huán)路和0.1µF電容建立參考電壓.C2提供交流耦合到調(diào)諧二極管.該電路在0至25V的調(diào)諧范圍內(nèi)工作.可以通過反轉(zhuǎn)調(diào)諧二極管D1將調(diào)諧范圍從0更改為25V.中心頻率由2-60pF的微調(diào)電容器設(shè)置.上表顯示了幾種測試晶體的測量偏差.
該電路使用可調(diào)諧振電路,以確保在所需的晶體泛音下工作.C1和L1構(gòu)成諧振回路電路,該回路具有指定為諧振頻率的值,可在大約50MHz到100MHz的范圍內(nèi)調(diào)節(jié).通過將振蕩電路的頻率調(diào)整為所需頻率或接近所需頻率,可以實(shí)現(xiàn)泛音操作.振蕩電路對截止頻率的振蕩表現(xiàn)出低阻抗分流,對所需頻率的表現(xiàn)出高阻抗,這允許來自輸出的反饋.以這種方式操作可確保石英晶體振蕩器始終以正確的泛音開始.
板載振蕩器和17級分頻器組成IC1.如圖所示,通過連接標(biāo)準(zhǔn)的3.58MHz電視色同步晶體,可在IC輸出的引腳1上產(chǎn)生60Hz方波的精確信號源.然后將這些脈沖饋入4024七級波紋計(jì)數(shù)器IC2.它的輸出直接連接到IC3中的不同門,IC3是雙四輸入NAND門.根據(jù)脈沖選擇開關(guān)S2占據(jù)哪個(gè)位置,這些門之一將提供選定寬度的輸出/復(fù)位脈沖.
簡單到復(fù)雜的晶體振蕩器電路分類應(yīng)用解說
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