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晶體振盪器
（電路元件）
鎖定
晶體振盪器石英晶體

晶體振盪器電路符號
晶體振盪器組成
晶體振盪器工作原理
晶振具有壓電效應，即在晶片兩極外加電壓後晶體會產生變形，反過來如外力使晶片變形，則兩極上金屬片又會產生電壓。如果給晶片加上適當的交變電壓，晶片就會產生諧振（諧振頻率與石英斜面傾角等有關係，且頻率一定）。晶振利用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體，在共振的狀態下工作可以提供穩定、精確的單頻振盪。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。利用該特性，晶振可以提供較穩定的脈衝，廣泛應用於微芯片的時鐘電路裏。晶片多為石英半導體材料，外殼用金屬封裝。
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晶體振盪器分類
並聯型晶體振盪器如圖5所示。三極管VT與R1、R2、R3、R4構成放大電路；C3為交流旁路電容，對交流信號相當於短路；X1為石英晶體，在電路中相當於電感。從交流等效圖可以看出，該電路是一個電容三點式振盪器，C1、C2、X1構成選頻電路，其選頻頻率主要由X1決定，頻率接近fp。
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電路振盪過程：接通電源後，三極管VT導通，有變化Ic電流流過VT，它包含着微弱的0～∞各種頻率的信號。這些信號加到C1、C2、X1構成的選頻電路，選頻電路從中選出f0信號，在X1、C1、C2兩端有f0信號電壓，取C2兩端的f0信號電壓反饋到VT的基-射極之間進行放大，放大後輸出信號又加到選頻電路，C1、C2兩端的信號電壓增大，C2兩端的電壓又送到VT基-射極，如此反覆進行，VT輸出的信號越來越大，而VT放大電路的放大倍數逐漸減小，當放大電路的放大倍數與反饋電路的衰減係數相等時，輸出信號幅度保持穩定，不會再增大，該信號再送到其他的電路。
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因為信號是反饋到VT1發射極，現假設VT1發射極電壓瞬時極性為“+”，集電極電壓極性為“+”（發射極與集電極是同相關係，當發射極電壓上升時集電極電壓也上升），VT2的基極電壓極性為“+”，發射極電壓極性也為“+”，該極性的電壓通過X1反饋到VT1的發射極，反饋電壓極性與假設的電壓極性相同，故該反饋為正反饋。
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接通電源後，三極管VT1、VT2導通，VT2發射極輸出變化的Ie電流中包含各種頻率的信號，石英晶體X1對其中的f0信號阻抗很小，f0信號經X1、RP1反饋到VT1的發射極，該信號經VT1放大後從集電極輸出，又加到VT2放大後從發射極輸出，然後又通過X1反饋到VT1放大，如此反覆進行，VT2輸出的f0信號幅度越來越大，VT1、VT2組成的放大電路放大倍數越來越小，當放大倍數等於反饋衰減係數時，輸出f0信號幅度不再變化，電路輸出穩定的f0信號。
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3.石英晶體振盪器分為非温度補償式晶體振盪器、温度補償式晶體振盪器（TCXO）、電壓控制晶體振盪器（VCXO）、恆温控制式晶體振盪器（OCXO）和數字化/μp補償式晶體振盪器（DCXO/MCXO）等幾種類型。其中，非温度補償式晶體振盪器是最簡單的一種，在日本工業標準（JIS）中稱之為標準封裝晶體振盪器（SPXO）。
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① 恆温控制式晶體振盪器。恆温控制式晶體振盪器（OCXO）是利用恆温槽使晶體振盪器或石英晶體振子的温度保持恆定，將由周圍温度變化引起的振盪器輸出頻率變化量削減到最小的晶體振盪器，如圖15-3所示。在OCXO中，有的只將石英晶體振子置於恆温槽中，有的是將石英晶體振子和有關重要元器件置於恆温槽中，還有的將石英晶體振子置於內部的恆温槽中，而將振盪電路置於外部的恆温槽中進行温度補償，實行雙重恆温槽控制法。利用比例控制的恆温槽能把晶體的温度穩定度提高到5000倍以上，使振盪器頻率穩定度至少保持在1×10-9。OCXO主要用於移動通信基地站、國防、導航、頻率計數器、頻譜和網絡分析儀等設備、儀表中。OCXO是由恆温槽控制電路和振盪器電路構成的。通常人們是利用熱敏電阻“電橋”構成的差動串聯放大器來實現温度控制的。具有自動增益控制（AGC）的（Clapp）振盪電路，是近幾年得到振盪頻率高穩定度的比較理想的技術方案。近幾年中，OCXO的技術水平有了很大的提高。
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② 温度式補償晶體振盪器。温度式補償晶體振盪器（TCXO）是通過附加的温度補償電路使由周圍温度變化產生的振盪頻率變化量削減的一種石英晶體振盪器，如圖7所示。TCXO中，對石英晶體振子頻率温度漂移的補償方法主要有直接補償和間接補償兩種類型：
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a.直接補償型。直接補償型TCXO是由熱敏電阻和阻容元件組成的温度補償電路，在振盪器中與石英晶體振子串聯而成的。在温度變化時，熱敏電阻的阻值和晶體等效串聯電容容值相應變化，從而抵消或削減振盪頻率的温度漂移。該補償電路簡單，成本較低，節省印製電路板（PCB）尺寸和空間，適用於小型和低壓小電流場合。但當要求晶體振盪器精度小於±1×10-6時，直接補償方式並不適合。
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b.間接補償型。間接補償型又分模擬式和數字式兩種類型。模擬式間接温度補償是利用熱敏電阻等温度傳感元件組成温度-電壓變換電路，並將該電壓施加到一隻與晶體振子相串接的變容二極管上，通過晶體振子串聯電容量的變化，對晶體振子的非線性頻率漂移進行補償。該補償方式能實現±0.5×10-6的高精度，但在3V以下的低電壓情況下受到限制。數字式間接温度補償是在模擬式間接温度補償電路中的温度-電壓變換電路之後再加一級模/數（A/D）轉換器，將模擬量轉換成數字量。該法可實現自動温度補償，使晶體振盪器頻率穩定度非常高，但具體的補償電路比較複雜，成本也較高，只適用於基地站和廣播電台等要求高精度化的情況。
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③ 普通晶體振盪器。普通晶體振盪器（SPXO）是一種簡單的晶體振盪器，通常稱為鍾振。它是一種完全由晶體自由振盪完成工作的晶體振盪器。這類晶振主要應用於穩定度要求不高的場合。圖8所示為普通晶體振盪器。
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④ 電壓控制晶體振盪器。電壓控制晶體振盪器（VCXO），是通過施加外部控制電壓使振盪頻率可變或是可以調製的石英晶體振盪器。在典型的VCXO中，通常是通過調諧電壓改變變容二極管的電容量來“牽引”石英晶體振子頻率的。VCXO允許頻率控制範圍比較寬，實際的牽引度範圍約為±200×10-6甚至更大。如果要求VCXO的輸出頻率比石英晶體振子所能實現的頻率還要高，可採用倍頻方案。擴展調諧範圍的另一個方法是將晶體振盪器的輸出信號與VCXO的輸出信號混頻。與單一的振盪器相比，這種外差式的兩個振盪器信號調諧範圍有明顯擴展。
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晶體振盪器特性
晶體振盪器型號命名與主要參數
2 晶振的主要參數 晶振的主要參數有標稱頻率、負載電容、頻率精度、頻率穩定度等，這些參數決定了晶振的品質和性能。因此，在實際應用中要根據具體要求選擇適當的晶振，如通信網絡、無線數據傳輸等系統就需要精度高的晶振。不過，由於性能越高的晶振價格也越貴，所以購買時選擇符合要求的晶振即可。
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② 負載電容。負載電容是指晶振的兩條引線連接的集成電路（IC）內部及外部所有有效電容之和，可看作晶振片在電路中串接電容。負載電容不同，振盪器的振盪頻率不同。但標稱頻率相同的晶振，負載電容不一定相同。一般來説，有低負載電容（串聯諧振晶體）和高負載電容（並聯諧振晶體）之分。因此，標稱頻率相同的晶體互換時還必須要求負載電容一致，不能輕易互換，否則會造成電路工作不正常。
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④ 温度穩定度。温度穩定度是指其他條件保持不變時，在規定温度範圍內晶體振盪器輸出頻率的最大變化量相對於温度範圍內輸出頻率極值之和的允許頻偏值，即（fmax-fmin）/（fmax+fmin）。
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晶體振盪器檢測

晶體振盪器應用
彩色電視機中的晶振電路一般用於系統控制電路和解碼電路中，如圖13所示為典型彩色電視機電路中系統控制電路圖，如圖14所示為典型彩色電視機電路中晶振電路的實物圖。圖14中，晶體與微處理器（CPU）相配合，形成晶體振盪電路，為CPU電路提供時鐘振盪信號。
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晶體是一個14.318 MHz的石英諧振器，主要作用是作為振盪電路的諧振元件把電壓轉換為相應的頻率信號輸送給主板上的各種信號處理芯片。如圖7所示為時鐘芯片的晶振電路示意圖，振盪電路在芯片內部，諧振晶體接在芯片外部。這種電路稱為晶體振盪器，簡稱晶振。
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