第二章晶体振荡器概述 当在谐振模式i发生振动时，其他串联RLC支路可以忽略。由于晶体的高Q值， 即使晶体两端的电压存在很强的失真，流过支路的电流仍是很好的正弦信号。 从图2-2中可以看到，晶体存在两个振荡频率，分别是它的串联谐振频率f和 并联谐振频率f。 1 f3= (2.4) 2TTLCa o=- (2.5) CCo +Co 晶体的机械振动频率也即本振频率为，它只同晶体本身的参数有关，同供压 波动及其他外部影响相对无关。我们希望电路的工作频率越接近本振频率越好， 因为并联谐振频率同外部引入的电容相关，是一个不可控制的量。 谐振器的串联阻抗为 Z@)=R+juL+=R+1“2-w iwC:W2) (2.6) jwCsi 把振荡器的“牵引”定义为相对于wm的相对频率偏移，即p=(w-wm)lwmi。由 于谐振时的频率w非常接近wmi,故p<1,将牵引系数p公式代入式(2.6)得 到， Zmi(w)≈R+j 2p Csi (2.7) 25MHz晶体的参数值如表2-1所示。根据图2-2的等效模型和式(2.6)的 阻抗表达式，可以得到晶体阻抗随频率的变化曲线，如图2-3所示。 表2-125MHz晶体参数 Rs Ls Cs Co 40ΩMAX 13.0mH±25% 2.8ff±20% 0.9pF±20% 当频率由低到高变化时，晶体大致可以看作一个电容，其阻抗随频率的升 高而降低。但是在谐振频率附近，情况发生变化。在谐振频率处，晶体呈现90 度的相移特性，因此可以把晶体看作一个感性元件，当我们的外接电路呈容性 时，发生振荡。这种振荡器的电路图如图2-4所示，将一个（非线性）电路连接 到谐振器上，这个电路的作用是提供一个负阻，能量以谐振器的谐振频率（或者 很接近谐振频率)在电路和谐振器之间无损地来回传递，从而维持这个频率的振 荡。该电路的阻抗分离模型见图2-5。 >第二章 晶体振荡器概述 7 当在谐振模式 i 发生振动时，其他串联 RLC 支路可以忽略。由于晶体的高 Q 值， 即使晶体两端的电压存在很强的失真，流过支路的电流 ii 仍是很好的正弦信号。 从图 2-2 中可以看到，晶体存在两个振荡频率，分别是它的串联谐振频率 fs和 并联谐振频率 fp。 s si si 1 2π f L C = (2.4) p si 0 si si 0 1 2π f C C L C C = + (2.5) 晶体的机械振动频率也即本振频率为 fs，它只同晶体本身的参数有关，同供压 波动及其他外部影响相对无关。我们希望电路的工作频率越接近本振频率越好， 因为并联谐振频率 fp同外部引入的电容相关，是一个不可控制的量。 谐振器的串联阻抗为 2 2 mi mi si si si 2 si si mi 1 1 () j ( ) j j ω ω Z ω R ωL R ωC ωC ω − =+ + =+ (2.6) 把振荡器的“牵引”定义为相对于 ωmi 的相对频率偏移，即 p=(ω-ωmi)/ωmi。由 于谐振时的频率 ω 非常接近 ωmi，故 p<<1，将牵引系数 p 公式代入式(2.6)得 到， mi si si 2 () j p Z ω R ωC ≈ + (2.7) 25 MHz 晶体的参数值如表 2-1 所示。根据图 2-2 的等效模型和式(2.6)的 阻抗表达式，可以得到晶体阻抗随频率的变化曲线，如图 2-3 所示。 表 2-1 25 MHz 晶体参数 Rs Ls Cs C0 40 Ω MAX 13.0 mH ± 25% 2.8 fF ± 20% 0.9 pF ± 20% 当频率由低到高变化时，晶体大致可以看作一个电容，其阻抗随频率的升 高而降低。但是在谐振频率附近，情况发生变化。在谐振频率处，晶体呈现 90 度的相移特性，因此可以把晶体看作一个感性元件，当我们的外接电路呈容性 时，发生振荡。这种振荡器的电路图如图 2-4 所示，将一个(非线性)电路连接 到谐振器上，这个电路的作用是提供一个负阻，能量以谐振器的谐振频率(或者 很接近谐振频率)在电路和谐振器之间无损地来回传递，从而维持这个频率的振 荡。该电路的阻抗分离模型见图 2-5