晶體振蕩器,簡稱晶振,廣泛用于各種電子設(shè)備中,其組成的振蕩電路可以獲得很穩(wěn)定的高頻信號。所以晶振常與主板、聲卡等電路連接使用,作為各板卡的“心跳”發(fā)生器。顯然,如果主卡的“心跳”出現(xiàn)問題,必定會使其他各電路出現(xiàn)故障。
晶振之所以能產(chǎn)生這么穩(wěn)定的高頻信號,歸功于它內(nèi)部的石英晶體,石英晶體是晶振的核心,這正是它被稱為晶體振蕩器的原因。
圖1-1 |
那么,晶振是如何獲得固定頻率的高頻信號的呢?這個問題由石英晶體來回答。
石英晶體作為晶振的核心,它具有良好的壓電特性。所謂壓電特性,簡單來說,就是若對石英晶體沿一定方向施加壓力,其兩個相對表面就會產(chǎn)生電壓,反之,若對石英晶體施加電壓,則電介質(zhì)會產(chǎn)生機械應力(發(fā)生變形),如圖1-2所示。
根據(jù)圖1-2所示,對石英晶體施加的力方向不同時,其產(chǎn)生的電壓極性也不同;對石英晶體施加電壓的極性不同時,其產(chǎn)生的機械應力(變形)也不同。另外,若施加的力消失,石英晶體就會復原;施加的電壓消失,石英晶體產(chǎn)生的機械應力也隨之消失。
在一般情況下,石英晶體機械振動的振幅和產(chǎn)生交變電壓的振幅都非常微小,但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時,其振幅會明顯變大,類似于LC電路的諧振現(xiàn)象,如圖1-4所示。
類似于LC諧振電路有自己的諧振頻率,上文所謂的特定頻率就是石英晶體的諧振頻率(固有頻率),而且有兩個,如下圖1-5所示。折兩個諧振頻率分別為fs和fp,其中fp略大于fs。
顯然,只要輸入信號的頻率等于晶振的諧振頻率,利用晶振組成的振蕩電路就處于共振狀態(tài),這時候電路中的電壓信號有著較為顯著的振幅。二當輸入信號為其他頻率時,即電路處于非共振狀態(tài)時,電路中的電壓信號比較微弱,在一定條件下可忽略不計。
綜上,晶體振蕩器是核心是一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的石英晶體,石英晶體在共振的狀態(tài)下工作可以提供穩(wěn)定、精確的單頻振蕩。
在一般工作條件下,普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。利用該特性,晶振可以提供較穩(wěn)定的脈沖,廣泛應用于微芯片的時鐘電路里。
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