在这个简单的电路中,晶体决定振荡频率并以其串联谐振频率运行,fs在输出和输入之间提供低阻抗路径。谐振时有 180 o相移,使反馈为正。输出正弦波的幅度被限制在漏极端子的电压范围内。
电阻器R1控制反馈量和晶体驱动,而射频扼流圈RFC两端的电压在每个周期内反转。大多数数字时钟、手表和计时器都以某种形式使用皮尔斯振荡器,因为它可以使用少的组件来实现。
除了使用
晶体管和 FET 之外,我们还可以通过使用 CMOS 反相器作为增益元件来创建一个简单的基本并联谐振
晶体振荡器,其操作类似于皮尔斯振荡器。基本石英晶体振荡器由单个反相施密特触发逻辑门(例如 TTL 74HC19 或 CMOS 40106、4049 类型)、一个电感晶体和两个电容器组成。这两个电容器决定晶体负载电容的值。串联电阻有助于限制晶体中的驱动电流,并将逆变器输出与电容器晶体网络形成的复阻抗隔离。 CMOS晶体振荡器
CMOS晶体振荡器
晶体以其串联谐振频率振荡。CMOS 反相器初由反馈电阻器R1偏置到其工作区域的中间。这确保了逆变器的Q点处于高增益区域。这里使用1MΩ阻值的电阻,但其值并不重要,只要大于1MΩ即可。额外的反相器用于缓冲从振荡器到连接负载的输出。
逆变器提供 180 °的相移,晶体电容网络提供振荡所需的额外 180 °相移。CMOS晶体振荡器的优点是它总是会自动重新调整自己以维持振荡的360 °相移。
与之前基于晶体管的晶体振荡器产生正弦输出波形不同,由于 CMOS 逆变器振荡器使用数字逻辑门,因此输出是在高电平和低电平之间振荡的方波。当然,工作频率取决于所使用的逻辑门的开关特性。
微处理器水晶石英钟
如果不提及微处理器晶体时钟,我们就无法完成石英晶体振荡器教程。事实上,所有微处理器、微控制器、PIC 和 CPU 通常都使用石英晶体振荡器作为其频率确定设备来生成时钟波形,因为众所周知,与
电阻电容相比,晶体振荡器提供的精度和频率稳定性,( RC)或电感电容(LC)振荡器。
CPU 时钟决定了处理器运行和处理数据的速度,微处理器、PIC 或微控制器的时钟速度为 1MHz,这意味着它可以在每个时钟周期每秒在内部处理数据一百万次。一般来说,产生微处理器时钟波形所需的只是一个晶体和两个值在 15 到 33pF 之间的
陶瓷电容器,如下所示。 微处理器振荡器
微处理器振荡器
大多数微处理器、微控制器和 PIC 都有两个标记为OSC1和OSC2 的振荡器引脚,用于连接到外部石英晶体电路、标准RC振荡器网络甚至陶瓷谐振器。在这种类型的微处理器应用中,石英晶体振荡器产生一系列连续的方波脉冲,其基频由晶体本身控制。该基频调节控制处理器设备的指令流。例如,主时钟和系统定时。