什么是振荡电路？

什么是振荡电路？

振荡器电路是一种能自行连续输出交流信号的电路。它由反馈电路、谐振电路和放大电路组成。

什么是振荡？晶体振荡器的机制和原理

要使晶体单元振荡，晶体振荡器需要具有与晶体单元特性相匹配的振荡器电路。晶体单元的运动类似于钟摆的运动。要使钟摆继续来回摆动，您必须检测钟摆的最大摆动位置和时间，并施加力以不断将钟摆推回到该位置和时间。振荡器电路负责此检测以及用于以恒定能量将“钟摆”推回的力。

晶体振荡器原理

振荡器电路振荡条件和示例电路图

晶体单元以等效电路表示，用有效电感（Le）和有效电阻（Re）表示。在振荡器电路侧，它们被替换为具有负载电容（CL）和负电阻（-RN）的等效电路。振荡条件如下：

ΩLe = 1/(ΩCL)
Re≦|-RN|

示例电路图

如何确定负载电容（CL）

CL = (Cg x Cd) / (Cg + Cd) + Cs

振荡器电路的负载电容是总电容，而不仅仅是 Cg 和 Cd。还必须考虑电路板的杂散电容和 IC 的内部电容 (Cs)。例如，如果 Cg 和 Cd 都是 20 pF，CL不是 10 pF。

如何确定负电阻（|-RN）

-RN = -gm / (Ω2 x Cg x Cd)

如果满足振荡条件 Re = 负电阻 (−RN)，就会发生振荡，但仅满足该条件还不够。

振荡裕度 = |-RN|/Re ≧ 5 (10)

建议确保振荡裕度至少为 Re 的 5 倍，对于汽车应用，则至少为 Re 的 10 倍。

振荡器电路的重要考虑因素

设计振荡器电路时有三个主要考虑因素。
（1）振荡频率
（2）负电阻
（3）驱动电平

（1）如何确定振荡频率

dF/F = C1／2 x (CL + C0)

下图表示负载电容和振荡频率的关系。

确定振荡频率

当负电阻值发生变化时，振荡频率也会发生变化。如果晶体单元侧的负载电容与振荡器电路侧的负载电容不匹配，则振荡频率将发生变化。例如，在具有上述特性的晶体单元中，负电阻变化 1 pF 会导致频率变化 20 ppm。上图的曲线随晶体单元的尺寸和频率而变化。

（2）如何确定负电阻

在晶体单元上串联一个电阻，检查是否发生振荡。通过如下图所示改变电阻值，可以确定振荡稳定的准确值。

确定负电阻

（3）如何确定驱动电平

测量流过晶体的电流来计算驱动电平。驱动电平可以使用以下公式确定：

驱动电平 (P) = I2 x Re
Re＝R1×(1+Co/ CL)2

用电流探针测量流过晶体单元电流（I）。Re 是晶体单元的有效电阻。请注意，如果驱动电平太高，振荡频率将发生偏移或串联电阻将增加。因此，建议使用数据表中列出的规格值内的驱动电平。

确定驱动水平

晶体振荡器的输出波形及其测量电路

振荡器电路使用和应用领域的示例

振荡电路可用作通信设备、工业设备、汽车设备中的频率信号源、手表中的计时时钟、数字电路中的时钟源。

爱普生晶体振荡器的特点

爱普生的晶体振荡器根据其配置和精度分为几种类型。

简单封装晶体振荡器（SPXO）及其特性和应用

SPXO 是一种晶体振荡器，无需温度补偿或温度控制即可提供稳定的频率输出。SPXO 在同一封装中安装振荡器电路以及 AT 切割晶体单元或音叉晶体单元，其设计和制造旨在在施加指定电源电压时输出稳定信号。典型精度范围为 ±20 至 ±100 ppm，具体取决于温度范围。这些振荡器用于各种应用和市场。

温度补偿晶体振荡器 (TCXO) 及其特性和应用

TCXO是一种温度补偿晶体振荡器，旨在通过集成温度补偿电路来提高频率稳定性。该电路使其不易受外部环境温度变化的影响，因此比 SPXO 具有更高的精度。通常，精度在几 ppm 的水平。TCXO 通常用于无线通信和网络应用中的参考信号。

压控晶体振荡器 (VCXO) 及其特性和应用

VCXO是一种压控晶体振荡器，在其振荡回路中包括一个压控可变电抗元件，例如变容二极管。这允许根据设定电压调整输出频率。VCXO 越来越多地用作锁相环 （PLL） 中的从振荡器和频率调制器。将VCXO和TCXO组合在一起的晶体振荡器称为 VC-TCXO。这些具有允许对频率进行电气微调的优点。VCXO的绝对可变范围通常为 50 ppm，而 VC-TCXO的绝对可变范围为几 ppm。

可编程晶体振荡器及其特性和应用

可编程晶体振荡器是具有PLL电路的振荡器。顾名思义，可以对其进行编程以输出所需的频率.可编程性意味着这些振荡器的采购周期比用公共输出频率编写的振荡器要短。

爱普生可编程振荡器的特点

爱普生有两种主要类型的可编程振荡器。

1）可编程振荡器

这些晶体振荡器可以进行编程，从而实现较短的交货时间、小批量并支持非标准频率。使用专用工具将任何输出写入频率。我们的可编程振荡器，尤其是 SG-8101 系列中的可编程振荡器，采用爱普生IC，精度在 ±15 ppm 以内。有关详细信息，请参阅下面的产品页面链接。

2）具有扩频功能的可编程振荡器

除了可编程振荡器的基本功能外，爱普生还提供一系列具有扩频功能的可编程振荡器。此功能可有效对抗电磁噪声。通过在相对于输出频率的特定频率域上调制频率，此功能可以抑制基波和谐波频谱的峰值，从而降低 EMI。这些振荡器也可以在短时间内小批量购买，使其适用于需要特定非标准频率的情况或原型设计期间的情况。有关详细信息，请参阅下面的产品页面链接。