更全面的分析Oscillator的工作原理提升應用效率

Oscillator雖然在多年以前就已經開始生產了,但是應用產品比較少,也就在一些要求比較高的電子產品上才會應用得上,比如GPS定位系統,通信產品,以及一些大型家電上面;隨著電子行業的發展,各種高新技術產品層出不窮,所以當下晶體振蕩器產品(溫補晶振,壓控晶振,差分晶振等)的市場需求量越來越大;所以我們需要對其工作原理進行更詳細的了解,這樣才能夠在應用過程中提升工作效率.

晶體控制振蕩器可以被認為是由放大器和反饋網絡組成,該反饋網絡選擇放大器輸出的一部分并將其返回到放大器輸入.如下圖所示:

并且一個振蕩器電路開始工作的前提條件可分為兩個方面,一個是環路功率增益必須等于1,再一個就是環路相移必須等于0,2Pi,4Pi等弧度.而且,反饋到放大器輸入的功率必須足以提供振蕩器輸出,放大器輸入并克服電路損耗.

振蕩器工作的確切頻率取決于振蕩器電路內的環路相角偏移.相位角的任何凈變化都將導致輸出頻率的變化.由于振蕩器的通常目標是提供基本上獨立于變量的頻率,因此必須采用一些使凈相移最小的方法.最小化凈相移的最佳方法,當然也是最常見的方法,是在反饋環路中使用石英晶體單元.

石英晶體的阻抗會隨著施加頻率的變化而急劇變化,以至于所有其他電路元件都可被視為具有基本恒定的電抗.因此,當在振蕩器的反饋環路中使用晶體單元時,晶體單元的頻率將自行調整,以使貼片晶振單元呈現出滿足環路相位要求的電抗.石英晶體單元的電抗與頻率的關系圖示如下.

從圖2.0可以明顯看出,石英晶體單元具有兩個零相位頻率.第一個或兩者中的較低者是串聯諧振頻率,通常縮寫為Fs.零相位的兩個頻率中的第二個或更高頻率是并行或反諧振頻率,通常縮寫為Fa.串聯和并聯諧振頻率在振蕩器電路中都表現為電阻性.在串聯諧振點,電阻最小,電流最大.在并聯點,電阻最大,電流最小.因此,絕不能將并聯諧振頻率Fa用作振蕩器電路的控制頻率.

通過在振蕩器電路的反饋回路中包含電抗組件(通常是電容器),可以使石英晶體單元沿著串聯諧振點和并聯諧振點之間的直線在任意點處振蕩.在這種情況下,振蕩頻率將高于串聯諧振頻率,但低于并聯諧振頻率.由于添加電容所產生的頻率高于串聯諧振頻率,盡管它低于真正的并聯頻率,但通常稱為并聯頻率.

就像有兩個零相位頻率與一個石英晶振單元相關聯一樣,有兩個主振蕩器電路.這些電路通常由要使用的晶體單元的類型來描述,即”串聯”或”并聯”.

1/5