【正文】 要使振蕩器的“整體性能”趨于平衡、合理，這就需要權(quán)衡諸如穩(wěn)定度、工作溫度范圍、晶體老化效應(yīng)、相位噪聲、成本等多方面因素，這里的成本不僅僅包含器件的價(jià)格，而且包含產(chǎn)品全壽命的使用成本?？偨Y(jié)：器件選型時(shí)一般都要留出一些余量，以保證產(chǎn)品的可靠性。 晶振常見(jiàn)的故障有：(a)內(nèi)部漏電；(b)內(nèi)部開(kāi)路；(c)變質(zhì)頻偏；(d)與其相連的外圍電容漏電。萬(wàn)用表或其它測(cè)試儀等是無(wú)法測(cè)量的。一般來(lái)說(shuō)，具有較慢上升/下降時(shí)間的振蕩器呈現(xiàn)較好的EMI特性。 對(duì)于要求特殊EMI兼容的應(yīng)用，EMI是另一個(gè)要優(yōu)先考慮的問(wèn)題。除了可能產(chǎn)生物理?yè)p壞，振動(dòng)或沖擊可在某些頻率下引起錯(cuò)誤的動(dòng)作。 工作環(huán)境：晶體振蕩器實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境需要慎重考慮。通常，較小型的器件比較大型的表面貼裝或穿孔封裝器件更昂貴。 封裝：與其它電子元件相似，時(shí)鐘振蕩器亦采用愈來(lái)愈小型的封裝。較低的電壓允許產(chǎn)品在低功率下運(yùn)行。在超過(guò)建議的電源電壓下工作的振蕩器亦會(huì)呈現(xiàn)較差的波形和穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)者應(yīng)在建議的電源電壓容差和負(fù)載下檢驗(yàn)振蕩器的性能。 電源和負(fù)載的影響：振蕩器的頻率穩(wěn)定性亦受到振蕩器電源電壓變動(dòng)以及振蕩器負(fù)載變動(dòng)的影響。許多應(yīng)用，例如通信網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、ATM和SONET要求必須滿足嚴(yán)格的拌動(dòng)指標(biāo)。 抖動(dòng)與相位噪聲相關(guān)，但是它在時(shí)域下測(cè)量。TCXO和OCXO振蕩器以及其它利用基波或諧波方式的晶體振蕩器具有最好的相位噪聲性能。它可測(cè)量到中心頻率的1Hz之內(nèi)和通常測(cè)量到1MHz。許多DSP和通信芯片組往往需要嚴(yán)格的對(duì)稱性（45%至55%）和快速的上升和下降時(shí)間（小于5ns）。應(yīng)該關(guān)注三態(tài)或互補(bǔ)輸出的要求。晶體振蕩器可HCMOS/TTL兼容、ACMOS兼容、ECL和正弦波輸出。對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品，有時(shí)還需要提出振動(dòng)、沖擊方面的指標(biāo)，軍用品和宇航設(shè)備的要求往往更多，比如壓力變化時(shí)的容差、受輻射時(shí)的容差，等等。采用特殊的晶體加工工藝可以改善這種情況，也可以采用調(diào)節(jié)的辦法解決，比如，可以在控制引腳上施加電壓（即增加電壓控制功能）等。晶體老化會(huì)使輸出頻率按照對(duì)數(shù)曲線發(fā)生變化，也就是說(shuō)在產(chǎn)品使用的第一年，這種現(xiàn)象才最為顯著。 晶體老化是造成頻率變化的又一重要因素。設(shè)計(jì)工程師要慎密決定特定應(yīng)用的實(shí)際需要，然后規(guī)定振蕩器的穩(wěn)定度。穩(wěn)定性愈高或溫度范圍愈寬，器件的價(jià)格亦愈高。在不需要即開(kāi)即用的環(huán)境下，可選用OCXO。模擬溫補(bǔ)晶振適用于穩(wěn)定度要求在5ppm～。它有好幾種不同的類型：電壓控制晶體振蕩器（VCXO）、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（TCXO）、恒溫晶體振蕩器（OCXO），以及數(shù)字補(bǔ)償晶體振蕩器（MCXO或DTCXO）,每種類型都有自己的獨(dú)特性能。第九章 選用指南晶體振蕩器被廣泛應(yīng)用到軍、民用通信電臺(tái)，微波通信設(shè)備，程控電話交換機(jī)，無(wú)線電綜合測(cè)試儀，BP機(jī)、移動(dòng)電話發(fā)射臺(tái)，高檔頻率計(jì)數(shù)器、GPS、衛(wèi)星通信、遙控移動(dòng)設(shè)備等。同時(shí)為了提高振蕩器的帶負(fù)載能力，應(yīng)附加一個(gè)緩沖輸出級(jí)，本設(shè)計(jì)中使用的是一個(gè)射級(jí)跟隨器，其各參數(shù)如圖48所示。圖87 直流通路等效電路對(duì)于振蕩器，當(dāng)該電路接為串聯(lián)型振蕩器時(shí)，晶體起到選頻短路線的作用，輸出頻率應(yīng)為10MHZ，不妨取L1=,則由f0=1/2π回路總電容C=，即C2， pF，則取C2=30pF，C3=。實(shí)際中取=~5mA之間，若取=2mA，則有： (83)為提高電路的穩(wěn)定性，Re值可適當(dāng)增大，取Re=1，則Rc=2，則有： (84) 若取流過(guò)的電流為10，則=10=，則?。? (85) (86)實(shí)際電路中，可用20.正確的靜態(tài)工作點(diǎn)是振蕩器能夠正常工作的關(guān)鍵因素，靜態(tài)工作點(diǎn)主要影響晶體管的工作狀態(tài)，若靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置不當(dāng)則晶體管無(wú)法進(jìn)行正常的放大，振蕩器在沒(méi)有對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)是無(wú)法工作的。或者得到近似方波的輸出波形。 3 用rp與石英晶體串聯(lián)，調(diào)節(jié)rp可以改變正反饋信號(hào)的強(qiáng)弱，以便獲得良好的正弦波輸出波形。激勵(lì)電壓過(guò)高，損耗產(chǎn)生的熱效應(yīng)過(guò)大，而使諧振頻率變化，產(chǎn)生不可逆的老化漂移，或使晶片振動(dòng)振幅過(guò)大，甚至可造成晶片振裂損壞，過(guò)小的激勵(lì)電壓，將使振蕩器 輸出減小，甚至不能維持振蕩。石英晶體雖經(jīng)過(guò)廠家老化處理,但還須在使用數(shù)十天后，或調(diào)整頻率補(bǔ)償電容，才能使振蕩器工作在指定頻率上。綜上所述，我們可以采用串聯(lián)諧振的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。3 石英晶體的Q值和特性阻抗都很高，所以晶體的諧振電阻也很高，一般可達(dá)以上。振蕩頻率，其中是和晶體兩端并聯(lián)的外電路各電容的等效值，即根據(jù)產(chǎn)品要求的負(fù)載電容。圖85 泛音晶體振蕩器電路 設(shè)計(jì)方案的確定 方案確定串聯(lián)電路簡(jiǎn)單并具有以下特點(diǎn)；1 由于振蕩頻率一般調(diào)諧在標(biāo)稱頻率上，位于晶體的感性區(qū)內(nèi)，電抗曲線陡峭，穩(wěn)頻性能極好。對(duì)于基頻和三次泛音頻率來(lái)說(shuō)，回路呈感性，電路不符合組成法則，不能起振。假設(shè)泛音晶振為五次泛音，標(biāo)稱頻率為５MHz，基頻為１MHz，則回路必須調(diào)諧在三次和五次泛音頻率之間。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可在三點(diǎn)式振蕩電路中，用一選頻回路來(lái)代替某一支路上的電抗元件，使這一支路在基頻和低次泛音上呈現(xiàn)的電抗性質(zhì)不滿足三點(diǎn)式振蕩器的組成法則，不能起振；而在所需要的泛音頻率上呈現(xiàn)的電抗性質(zhì)恰好滿足組成法則，達(dá)到起振。泛音晶振電路與基頻晶振電路有些不同。晶體管ｃ、ｂ端,ｃ、ｅ端和ｅ、ｂ端的接入系數(shù)分別是： (81) (82)以上三個(gè)接入系數(shù)一般均小于，所以外電路中的不穩(wěn)定參數(shù)對(duì)振蕩回路影響很小，提高了回路的標(biāo)準(zhǔn)性。圖81 串聯(lián)諧振型晶體振蕩器圖82 串聯(lián)晶體振蕩器交流等效電路（1）電路原理圖和交流等效電路圖83為并聯(lián)諧振型晶體 c—b型振蕩器電路（皮爾斯電路）；圖84為并聯(lián)諧振型晶體振蕩器高頻回路等效電路。179。Rb2Rb1RcReC?CapC2C1CrCpC312JtLcVCC202。若LC選頻回路的振蕩頻率等于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率，石英晶體諧振器就會(huì)呈現(xiàn)很小的電阻，實(shí)現(xiàn)正反饋?zhàn)顝?qiáng)，滿0足振蕩條件，振蕩電路便可起振（2）電路圖及交流等效電路RC,Rb1，Rb2,Re為晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)的控制，輸出用lc并聯(lián)諧振回路晶體加在反饋回路中。Ｌ、和組成并聯(lián)諧振回路而且調(diào)諧在振蕩頻率上。圖81是一種串聯(lián)型單管晶體振蕩器電路，圖82是其高頻等效電路。圖77為TCXO基本工作原理圖。圖76 TCXO結(jié)構(gòu)圖變?nèi)荻O管反向電壓的溫度特性控制方法：1~3個(gè)熱敏電阻構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò) 　　數(shù)字邏輯器件或微處理器依據(jù)寫(xiě)入memory中的晶體的F/T特性值，計(jì)算并通過(guò)D/A器件發(fā)出。圖74 VCX壓控范圍線性度 頻率偏移（ error）與壓控范圍的比例；圖75為VCX的線性度圖。圖73為VCX的電路組成圖。圖72為PXO基本工作原理的功能圖。第七章 石英晶體振蕩器的基本工作原理 PXO工作原理放大網(wǎng)絡(luò) 對(duì)所加的信號(hào)進(jìn)行放大； 反饋網(wǎng)絡(luò)相位校正網(wǎng)絡(luò)；圖71為PXO工作原理圖。pound。pound。pound。 12. 相位噪聲短期穩(wěn)定度的頻域量度。 10. 日波動(dòng)指振蕩器經(jīng)過(guò)規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間后，每隔一小時(shí)測(cè)量一次，連續(xù)測(cè)量24小時(shí)，將測(cè)試數(shù)據(jù)按S=（fmaxfmin）/f0式計(jì)算，得到日波動(dòng)。通常用某一時(shí)間間隔內(nèi)的頻差來(lái)量度。 8. 諧波諧波分量功率Pi與載波功率P0之比，用dBc表示。 6. 電壓特性其他條件保持不變，電源電壓在規(guī)定變化范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率相對(duì)于標(biāo)稱電源電壓下的輸出頻率的最大允許頻偏。 ③調(diào)頻線性度：是一種與理想直線（最小二乘法）相比較的調(diào)制系統(tǒng)傳輸特性的量度。 ①調(diào)頻頻偏：壓控晶體振蕩器控制電壓由標(biāo)稱的最大值變化到最小值時(shí)輸出頻率差。 主要參數(shù)的描述1. 頻率準(zhǔn)確度在標(biāo)稱電源電壓、標(biāo)稱負(fù)載阻抗、基準(zhǔn)溫度（25℃）以及其他條件保持不變，晶體振蕩器的頻率相對(duì)與其規(guī)定標(biāo)稱值的最大允許偏差，即（fmaxfmin）/f0； 2. 溫度穩(wěn)定度其他條件保持不變，在規(guī)定溫度范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率的最大變化量相對(duì)于溫度范圍內(nèi)輸出頻率極值之和的允許頻偏值，即（fmaxfmin）/（fmax+fmin）； 3. 頻率調(diào)節(jié)范圍 通過(guò)調(diào)節(jié)晶振的某可變?cè)淖冚敵鲱l率的范圍。因此,晶振的參數(shù)決定了晶振的品質(zhì)和性能。100ppm不等。穩(wěn)定度從177。頻率精度和頻率穩(wěn)定度：由于普通晶振的性能基本都能達(dá)到一般電器的要求,對(duì)于高檔設(shè)備還需要有一定的頻率精度和頻率穩(wěn)定度。因?yàn)槭⒕w振蕩器有兩個(gè)諧振頻率,一個(gè)是串聯(lián)揩振晶振的低負(fù)載電容晶振：另一個(gè)為并聯(lián)揩振晶振的高負(fù)載電容晶振。負(fù)載頻率不同決定振蕩器的振蕩頻率不同。如常用普通晶振標(biāo)稱頻率有：48kHz、500 kHz、 kHz、1MHz～ MHz等,對(duì)于特殊要求的晶振頻率可達(dá)到1000 MHz以上,也有的沒(méi)有標(biāo)稱頻率,如CRB、ZTB、Ja等系列。 晶振的主要參數(shù)晶振的主要參數(shù)有標(biāo)稱頻率,負(fù)載電容、頻率精度、頻率穩(wěn)定度等?！?幅度繼續(xù)增大，直到放大器增益因有源器件（自限幅）的非線性而減小或者由于某一自動(dòng)電平控制而被減小。◇ 當(dāng)開(kāi)始加電時(shí)，電路中唯一的信號(hào)是噪聲。頻率穩(wěn)定度在四