一文带你了解晶体振荡器的工作原理

时间： 2024-07-03 来源：扬兴晶振微博

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晶体振荡器内部电路是怎样的？它是如何让电子产品进行工作？晶体振荡器(水晶振荡器)是一种电子振荡器电路，它使用逆压电效应，即，当在某些材料上施加电场时，它将产生机械变形。因此，它利用压电材料振动晶体的机械共振来产生频率非常精确的电信号。它们具有高稳定性，品质因数，小尺寸和低成本，这使它们优于其他谐振器，例如LC电路，陶瓷谐振器，转叉等。

该图显示了微控制器和微处理器中常用的8MHz晶体振荡器。尽管晶体具有机电谐振，但是我们可以通过等效的电谐振电路来表示晶体的作用，如下所示。电感和电容L1和C1代表晶体质量和顺应性的电气当量，而电阻R1代表晶体内部结构的摩擦，而C0代表由于晶体的机械成型而形成的电容。

晶体振荡器由一个谐振器和一个放大器组成，谐振器一般由晶体振荡器中的晶体和与之相连的电容和电感组成，而放大器则是驱动谐振器的可控放大器。

晶体振荡器的工作过程可以大致描述如下：

1、在晶体振荡器电路中施加适当的直流电压，使晶体被激励。

2、当电压施加到晶体上时，晶体会发生压电效应，即产生机械振动。

3、机械振动导致晶体的压电特性引起电荷的累积和分布不均匀，从而在晶体内部产生电场。

4、当电场达到足够大的值时，它会使晶体的分子结构产生微小的区域重排现象，这种现象称为压电畴的形成。

5、压电畴则导致晶体的电导率发生变化，形成了晶体的谐振特性。

6、谐振特性使晶体振荡器的谐振频率满足共振条件，并产生一个稳定的高频信号。

7、这个高频信号经过放大器放大后，就可以被用于其他电路的工作。

需要注意的是，为了保持晶体振荡器的稳定性，还需要采取一些额外的措施，例如使用温度补偿电路、反馈电路等来抑制频率的漂移和波形的失真。

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