晶体振荡器的的稳定度

     晶体振荡器频率稳定度是振荡电路的重要技术指标，在一般LC振荡电路中，尽管采取各种稳频措族，其频率稳定仅能达到10负4次方~10负5次方量级。如果要求频率稳定度优于10负5次方量级，就必须采用晶体振荡电路。晶体振荡电路是采用石英谐振器作为振荡回路元件的电路，它是利用石英谐振器的谐振特性控制和稳定振荡电路的振荡频率。石英谐振器是从石英晶体中按一定方位角切下为AT、BT、CT、DT、ET、GT和X+5等切型。常用的几种切型的主要性能见表5.3-3石英片的振动具有多谐性，除基频振动外，还有奇次谐波的泛音振动。一个石英谐振器既可利用其基频振动，也可利用其泛音振动，前者称为基音晶体，后者称为泛音晶体。泛音晶体和基音晶体的等效电路（见图5.1-10)相同，但参数值不同。泛音频率与基音频率不成整数倍关系，只在奇数倍附近，且不能同时存在。泛音晶体一般利用3次和5次的泛音振动，而很少采用9次以上的泛音振动。由于石英谐振器具有极高的Q值，很小的P值,良好的物理与化学稳定性以及很高的回路标准性，因而，晶体振荡电路具有很高的频率稳定度。一般采用低精度石英谐振器时，频率稳定度可达10负5次方量级。

石英晶体振荡器的发展趋势

1、小型化、薄片化和片式化：为满足移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求，石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。例如TCXO这类器件的体积缩小了30～100倍。采用***D封装的TCXO厚度不足2mm，目前5×3mm尺寸的器件已经上市。

2、高精度与高稳定度，目前无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm，VCXO的频率稳定度在10～7℃范围内一般可达±20～100ppm，而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±0.0001～5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。

晶体振荡器的电路

晶体振荡器电路通过从石英谐振器获取电压信号，对其进行放大并将其反馈回谐振器来维持振荡。石英的膨胀和收缩速率是谐振频率，由晶体的切割和尺寸决定。当产生的输出频率的能量与电路中的损耗匹配时，可以维持振荡。

振荡器晶体具有两个导电板，在它们之间夹有一块石英片或音叉。在启动期间，控制电路会将晶体置于不稳定的平衡状态，并且由于系统中的正反馈，因此任何微小的噪声被放大，增加振荡。晶体谐振器也可以看作是该系统中的高频率选择滤波器：它仅使谐振频带周围的频率范围很窄，从而使其他所有信号衰减。只有谐振频率有效。当振荡器放大从晶体发出的信号时，晶体频带中的信号变得更强，主导了振荡器的输出。石英晶体的窄共振带滤除了所有不需要的频率。

晶体振荡器的结构

晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件。它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下的薄片(在它的两个对应面上涂敷银层作为电极)，还有IC芯片以及相应的电阻电容和微小线路板组成的振荡电路，再加上封装外壳就构成了晶体振荡器，一般简称为晶振。其产品大多用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

不同的工程使用，对晶体振荡器频率的技术性能要求不同。有的要求频率短期稳定度高；有的要求简单好用；有的要求长期稳定性高；有的要求开机后短时间内能稳定工作；有的要求能抗很强的冲击与振动等等。