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石英晶振的频率稳定性和负载电容有什么关系?

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发表于:2021/7/23 17:27:15
#0楼
通信系统的频率发生器中的晶振是石英晶振,我们的设计师利用石英晶体的压电效应制成谐振组件,这样就形成了具有高精度、高稳定度的振荡器。石英晶振的出现直接取代了LC 选频电路,被广泛应用于各类电子产品中。
石英谐振器能形成一个振荡脉冲,在系统工作的时候为数据处理设备提供一个稳定频率的时钟信号。石英晶振的频率稳定性与以下方面有关:激励电平、负载电容。
图01
激励电平有大小之分,一般来讲偏小的激励电平对长稳有利,激励电平太大的时候石英片振动变强,这样会导致振动区域温度升高,从而导致频率的稳定度降低。激励电平过大会使等效电阻增加,容易激起寄生振动,由于机械形变超过弹性限度而引起永久性的晶格位移,使频率产生永久性的变化,甚至有时会把石英片振坏。
激励电平的大小直接影响石英谐振器的性能,一般取70 -100uA 为佳,用激励功率表示时,一般取1 -100uW 为佳。电路设计者一定要严格控制石英谐振器在规定的激励电平下工作,以便充分发挥石英谐振器的特点。
图02
作为电感组件的石英谐振器在振荡电路可以通过调整负载电容将振荡电路的工作频率调整到标称值,所以负载电容的选用一定要要合理。
什么是负载电容呢?石英晶振元件两脚向振荡电路方向加持的所有有效电容,就是石英晶振从该振荡电路获得的负载电容。电路的其它组件均可等效为一个负载电容与石英谐振器的等效参数及频率稳定度带来影响。
电容的大小和杂散电容的影响成反比,电容大的时候微调率下降,杂散电容的影响减小;容值太小的时候微调率会增加,杂散电容影响和负载谐振电阻增加,甚至会导致起振困难。负载电容同石英晶振共同决定电路的工作频率。
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