一文带你了解晶体振荡器的工作原理
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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