晶体振荡器(XO) 的结构分类

科技   2024-11-02 08:03   广东  
石英晶体谐振器(Quartz Crystal Resonator, XTAL )可以被用作高精度时钟源。石英晶体具有高Q值和相-频变化率高的特点。关于XTAL的结构和分类,下一篇讲。
XTAL外接一个振荡电路,就组成了晶体振荡器(Crystal Oscillator),简称XO。下图是常见的外形和内部形态。
下图是最常用的 Pierce振荡电路。XO包含至少一个有源器件(图中蓝色的放大器),另外包含偏置电路、带通滤波、阻抗匹配和增益控制等部分。放大器的反馈回路由晶体谐振器和调谐电容组成。有源电路用来实现2Pi相移,单位增益,电容用于温度补偿。
(Pierce振荡电路,来自 Ref 1)
让XO起振,最常见的做法是电路上电。另外,这个电路对串扰噪声敏感。噪声频带中符合相移2Pi条件的谐波,就会在这个电路中不断被放大,直到电路进入稳态。
除了Pierce振荡电路,还有其它一些实用的振荡电路。

    (几种振荡电路,来自 Ref 1)
上面这种是基本款XO,也叫PXO (Packaged XO)。另外还有不少类型,用前缀表示:
    VC- Voltage Controlled,压控
    OC- Oven Controlled,恒温
    TC- Temperature Compensated,温度补偿
    TCVC- TC和VC复合
    OCVC- OC和VC复合
    MC- Microcomputer Compenstaed,数字补偿
    Rb- Rubidium,铷钟
温度会影响XO振荡频率。如果把基本款XO的温度系数视为1,那么TCXO可以做到 0.05,而OCXO可以做到 0.001。
(图来自 Ref 1)
*未注明出处的图来自网络,侵删
Ref
1. John.R.Vig.Quartz Crystal Resonators and Oscillators.2016
作者:电子知识打边炉, 来源:面包板社区



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