晶體起振的影響條件有哪些，又是如何保持震蕩？

Ameya360

石英晶體振蕩器是高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)用于彩電、計算機、遙控器、手機等各類振蕩電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準信號。可以說只要需要穩(wěn)定時鐘的地方，就必需要有晶體振蕩器。

圖1

我們先來認識一下本期的主角“晶體振蕩器”，常見晶體振蕩器有兩類，一類是無源晶體，也叫無源晶振，另一類是有源晶振，也叫鐘振。

HC-49S

HC-49S/SMD

無源晶體以以上兩種封裝的晶體最為常用，廣泛應(yīng)用于普通設(shè)備上，尤其是嵌入式設(shè)備，若對體積大小有要求，可以選擇更小的貼片封裝。
無源晶體說穿了就是封裝了一下晶體，在晶體兩面鍍上電極引出兩根線即可，那么有源晶振就是在無源晶體的基礎(chǔ)上加了一個晶體振蕩電路，比如采用一個74HC04或者54HC04之類的非門與晶體勾通三點式電容振蕩電路，所以它具有電源，地，時鐘輸出三個腳，有些還會增加一個腳，就是晶振工作控制腳，當不需要工作的時候，可以關(guān)掉晶振降低功耗。

圖4

晶振有一個很可貴的特性是它具有壓電效應(yīng)。如圖4所示，如果在晶體片上施加壓力時，在晶體的某個方向的兩面就會產(chǎn)生電荷：一個表面產(chǎn)生正電荷，而另一個表面產(chǎn)生負電荷；如果將壓力改為張力(拉力)時，則產(chǎn)生電荷性質(zhì)正好相反，我們把這種質(zhì)稱為石英晶體的正壓電效應(yīng)。反之，如果在晶體兩面加上電壓時，它就會產(chǎn)生伸張或收縮的運動，這種性質(zhì)稱為石英晶體的反壓電效應(yīng)。

圖5

圖5所示為晶振的等效電路和實驗電路，由于石英晶體具有反壓電效應(yīng)，在交流電壓的作用下，晶體便會發(fā)生周期性的機械振動，又因為它具有壓電效應(yīng)，在作周期性的機械振動時，又將引起晶體兩面電荷性質(zhì)的周期性變化，所以，便在電路中形成一正弦交流電流i。交流電流的大小是與機械振動的幅度成正比的，也即與外加交流電壓的幅度成正比。
石英晶體機械振的幅度及交流電流的大小是與外加交流電壓的頻率有關(guān)的，當外加交流電壓的頻率等于晶體的固有頻率時，機械振動的振幅及交流電流都為最大，這種現(xiàn)象稱為石英晶體的壓電諧振，它相當于LC回路的串聯(lián)諧振。因此，如圖5(a)所示，可以把晶振等效為一個LC串聯(lián)的諧振回路，又因在晶體片上鍍有一層金屬，這相當于在它的兩端并聯(lián)了一個附加電容C0。
基于此，晶振的應(yīng)用十分廣泛，由等效電路可知，晶體的等效電感量很大，等效電容量很小，因此它是一種具有很高Q值諧振元件。晶振常用在振蕩和濾波器電路中，它具有很高的頻率穩(wěn)定度和選頻作用，工作非常穩(wěn)定可靠。家電中彩色電視機(行振蕩、遙控器)、錄像機和游戲機應(yīng)用最多。
振蕩器的原理其實都是差不多的，都是要滿足條件Aβ=-1，因此在單片機里面一個反饋電路是肯定存在的。晶體的話是壓電感應(yīng)設(shè)備，并且只對其諧振頻率敏感（可以理解為諧振頻率時共振引起大范圍變形，從而起振）。所以應(yīng)該是上電時單片機內(nèi)部反相放大器產(chǎn)生電子擾動，多頻率發(fā)出，但是晶體只對諧振頻率反應(yīng)，起振放大再反饋再放大最終完成起振過程，起振過程的維持也是通過反饋電路來維持的。
來源：網(wǎng)絡(luò)，如侵刪