咱搞硬件的,应该都使用过晶振,上次写开关电源环路的零极点的时候,忽然想到晶振是自己起振的,如果从环路的角度看,应该就是利用的环路不稳定的特性,产生自激振荡。
除此之外,我又想到下面这些问题:
那么我们使用晶体的时候,电路的环路的传递函数是怎么样的呢?
为什么只有晶振的固有频率能振荡起来?
为什么改变匹配电容,就能改变频偏?
为什么晶振电路有的要串电阻,有的没有?有的要并联1M电阻,有的没有?
既然有了兴致,那就借这个机会把晶振的内容好好梳理一下,先从基础开始吧。
晶振分类
首先,晶振一般分为两种,一种叫有源晶振,一种叫无源晶振。
有源晶振也叫晶体振荡器,Oscillator;无源晶振有时也叫无源晶体,Crystal,晶体谐振器。至于哪个名字更专业,更准确,我觉得无需争论,名字只是代号而已,大家工作中沟通能知道说的是什么就行。
简单说有源晶振自己供上电就能输出振荡信号,无源晶体必须额外增加电路才能振荡起来。
以上分类是从使用上面来说的。如果我们单看晶振的内部构造,就会发现,有源晶振内部是包含了一个无源晶振,然后再将阻容,放大等电路也包含进去,整体封装好再给我们用。
关于晶体内部结构,我在B站上看到一个非常清晰的拆解视频,有兴趣可以看看,链接是这个:
https://www.bilibili.com/video/BV1D5411L7aG
有源晶振内部构造包含了无源晶振,所以,一般来说,有源晶振是比无源晶振是要贵的。另外一方面,我们只要了解了无源晶振的特性,有源晶振也就差不多了,毕竟,有源晶振可以看成是无源晶振做成的一个具体电路,供上电,就能输出振荡信号了。
所以,下面我们就只看无源晶振(晶体谐振器)
晶体谐振器构造
首先,晶体谐振器里面的晶体,是指的石英晶体,化学式是二氧化硅SiO2。石英的特点是:热膨胀系数小,Q值高,绝缘。