求一个石英晶体振荡器原理

原理图：

石英晶体振荡器凭借其高精度和高稳定度，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。下面，松季电子为你全解石英晶体振荡器的工作原理。

一、石英晶体振荡器的结构：

石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：

从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等)，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器。

二、压电效应：

若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。

三、符号和等效电路：

当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个PF到几十PF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十mH 到几百mH。

晶片的弹性可用电容C来等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效，它的数值约为100Ω。由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因数Q很大，可达1000～10000。

加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。

四、谐振频率：

从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率。

1、即当L、C、R支路发生串联谐振时，它的等效阻抗最小(等于R)。串联揩振频率用fs表示，石英晶体对于串联揩振频率fs呈纯阻性。

2、当频率高于fs时L、C、R支路呈感性，可与电容C。发生并联谐振，其并联频率用fd表示。 根据石英晶体的等效电路，可定性画出它的电抗—频率特性曲线。当频率低于串联谐振频率fs或者频率高于并联揩振频率fd时，石英晶体呈容性。

扩展资料：

晶振在应用具体起到的作用，微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC（电阻、电容）振荡器。

一种是皮尔斯振荡器配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。

RC振荡器能够快速启动，成本也比较低，但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差，会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。

但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。在使用时，陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感，但在过驱动时很容易产生频率漂移（甚至可能损坏）。

百度百科-石英晶体振荡器

振荡电流是一种大小和方向都随 周期发生变化的 电流，能产生振荡电流的电路就叫做振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。

原理

充电完毕（放电开始）： 电场能达到最大， 磁场能为零，回路中感应电流i=0。

放电完毕（充电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。

充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。

放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。

在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫电磁振荡。

技术应用

正弦波振荡器在量测、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有着广泛的应用。例如调整放大器时，我们用一个"正弦波信号发生器"和生一个频率和振幅均可以调整的正弦信号，作为放大器的输入电压，以便观察放大器输出电压的波形有没有失真，并且量测放大器的电压放大倍数和频率特性。这种正弦信号发生器就是一个正弦波振荡器。它在各种放大电路的调整测试中是一种基本的实验仪器。在无线电的发送和接收机中，经常用高频正弦信号作为音频信号的"载波"，对信号进行"调制"变换，以便于进行远距离的传输。高频振荡还可以直接作为加工的能源，例如焊接半导体器件引脚时使用的"超声波压焊机"，就是利用60KHz左右的正弦波（即超声波）作为焊接的"能源"。

那么一个正弦波振荡器为什么能够自己产生一个正弦波的振荡呢？它产生的正弦振荡又怎么能够满足我们所提出来一定频率和振幅的要求呢？最后，这个正弦振荡在外界干扰之下又怎么能够维持其确定的振荡频率和振幅呢？这些就是下面我们要讨论的基本问题。放大电路是典型的两端口网络，振荡电路是一个典型的单端口网络，只有一个射频信号的输出端口。从能量转化的角度来看射频放大电路和射频振荡电路都是直流电的能量转换到特定频率射频信号的能量。两者的区别就在于振荡电路没有射频信号的输入而放大电路必须有射频信号的输入。振荡电路的技术指标包括：出射频信号频率的准确度和稳定度；②输出射频信号振幅的准确性和稳定度；③输出射频信号的波形失真度；④射频信号输出端口的阻抗和最大输出功率。对于射频振荡电路的设计都需要按照上述技术指标进行。通常在射频信号源的参数中也可以找到上述技术指标。

振荡器通常可以分为反馈型振荡电路和负阻型振荡电路。

反馈型振荡电路是由含有两端口的射频晶体管两端口网络和一个反馈网络构成。如使用双极型晶体管或者场效应管构成的振荡电路采用在射频放大电路中引入正反馈网络和频率选择网络形成振荡电路。

负阻型振荡电路由射频负阻有源器件和频率选择网络构成，如使用雪崩二极管﹑隧道二极管﹑耿氏二极管等构成射频信号源。在负阻型振荡电路中通常不出现反馈网络，而反馈型振荡电路必须包含正反馈网络。因此，反馈网络是区分两种类型振荡电路的标志。通常反馈型振荡电路的工作频率为射频的中低端频段，负阻振荡电路的工作频率为射频的高端频段。负阻振荡电路更适合于工作在微波﹑毫米波等频率更高的频段。