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更全面的分析Oscillator的工作原理提升应用效率
更全面的分析Oscillator的工作原理提升应用效率
Oscillator虽然在多年以前就已经开始生产了,但是应用产品比较少,也就在一些要求比较高的电子产品上才会应用得上,比如GPS定位系统,通信产品,以及一些大型家电上面;随着电子行业的发展,各种高新技术产品层出不穷,所以当下晶体振荡器产品(温补晶振,压控晶振,差分晶振等)的市场需求量越来越大;所以我们需要对其工作原理进行更详细的了解,这样才能够在应用过程中提升工作效率.
晶体控制振荡器可以被认为是由放大器和反馈网络组成,该反馈网络选择放大器输出的一部分并将其返回到放大器输入.如下图所示:
并且一个振荡器电路开始工作的前提条件可分为两个方面,一个是环路功率增益必须等于1,再一个就是环路相移必须等于0,2Pi,4Pi等弧度.而且,反馈到放大器输入的功率必须足以提供振荡器输出,放大器输入并克服电路损耗.
振荡器工作的确切频率取决于振荡器电路内的环路相角偏移.相位角的任何净变化都将导致输出频率的变化.由于振荡器的通常目标是提供基本上独立于变量的频率,因此必须采用一些使净相移最小的方法.最小化净相移的最佳方法,当然也是最常见的方法,是在反馈环路中使用石英晶体单元.
石英晶体的阻抗会随着施加频率的变化而急剧变化,以至于所有其他电路元件都可被视为具有基本恒定的电抗.因此,当在振荡器的反馈环路中使用晶体单元时,晶体单元的频率将自行调整,以使贴片晶振单元呈现出满足环路相位要求的电抗.石英晶体单元的电抗与频率的关系图示如下.
从图2.0可以明显看出,石英晶体单元具有两个零相位频率.第一个或两者中的较低者是串联谐振频率,通常缩写为Fs.零相位的两个频率中的第二个或更高频率是并行或反谐振频率,通常缩写为Fa.串联和并联谐振频率在振荡器电路中都表现为电阻性.在串联谐振点,电阻最小,电流最大.在并联点,电阻最大,电流最小.因此,绝不能将并联谐振频率Fa用作振荡器电路的控制频率.
通过在振荡器电路的反馈回路中包含电抗组件(通常是电容器),可以使石英晶体单元沿着串联谐振点和并联谐振点之间的直线在任意点处振荡.在这种情况下,振荡频率将高于串联谐振频率,但低于并联谐振频率.由于添加电容所产生的频率高于串联谐振频率,尽管它低于真正的并联频率,但通常称为并联频率.
就像有两个零相位频率与一个石英晶振单元相关联一样,有两个主振荡器电路.这些电路通常由要使用的晶体单元的类型来描述,即”串联”或”并联”.
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