晶振晶体电路原理
晶振的工作原理
晶振的工作原理
晶振（Oscillator）是一种用来生成稳定的时钟信号的电子元件。
其工作原理主要基于谐振现象。
晶振通常由晶体和驱动电路组成。
晶体是晶振的核心部件，一般使用石英晶体。
晶振驱动电路提供激励信号，激励晶体产生振荡。
该电路一般由几个主要组成部分组成：放大电路、反馈电路和调谐电路。
具体工作原理如下：
1. 激励信号：由驱动电路通过提供适当的激励信号来引发晶体振荡。
这个激励信号可以是电压脉冲、电流脉冲或连续信号，其频率通常在晶体的共振频率附近。
2. 晶体共振：晶体共振是指在特定频率下，晶体的振荡达到最大幅度的状态。
晶体的共振频率是由晶体的物理特性决定的，例如晶体的尺寸、形状和材料等。
晶振的频率通常设计为晶体的共振频率。
3. 反馈电路：晶体振荡产生的信号经过放大电路被反馈到晶体上，使晶体持续振荡。
放大电路可以将晶体输出的微弱信号放大到足够的幅度，以供后续电路使用。
4. 调谐电路：调谐电路用来微调晶振的频率，以使其与所需的时钟频率完全匹配。
调谐电路通常由电容和电感等元件组成，通过改变这些元件的数值，可以微调晶振的频率。
通过以上过程，晶振能够产生一个稳定、精确的时钟信号，用于驱动各种电子设备的工作。
这些设备需要准确的时钟信号来同步各个部件的操作。
晶振的作用与原理
晶振的作用与原理
晶振（Crystal Oscillator）是一种基于晶体振荡器原理而设计的电子器件，可以产生稳定的高精度的时钟信号。
晶振在许多电子设备中广泛应用，如计算机、通信设备、消费电子产品等。
晶振的作用是提供精确的时钟信号，用于同步电子设备中的各种操作，如计时、计数、通信、数据传输等。
晶振通过振荡电子振荡器中的晶体片，产生高精度的频率信号，并把这个信号输出给电子设备。
晶振的原理是利用晶体的机械振动和固有的物理特性来产生稳定的振荡信号。
晶振通常采用石英晶体片或者其他晶格结构的晶体片作为振荡元件，将其放置在振动腔内。
当施加电场或电压到晶体片上时，晶体片会发生机械振动，产生固有频率的振荡信号。
这个振荡信号经过振荡器电路的放大和滤波处理后，输出给电子设备使用。
晶振的频率精度主要取决于晶体片的质量和制造工艺。
一般情况下，石英晶体片具有更高的频率稳定性和精度，因此被广泛应用于晶振中。
总之，晶振通过利用晶体片的机械振动和固有特性来产生稳定、精确的振荡信号，为电子设备提供高精度的时钟信号。
单片机晶振电路原理图
单片机晶振电路原理图
单片机晶振电路的原理图如下：
[晶振电路原理图]
在原理图中，我们可以看到一个晶振元件被连接到一个单片机上。
晶振元件包括四个引脚：两个供电引脚（VCC和GND），一个输出引脚（OUT），以及一个输入引脚（IN）。
VCC和GND引脚分别连接到单片机的供电电源，用于为晶振
元件提供电源。
OUT引脚连接到单片机的晶振输入引脚，用
于向单片机提供晶振信号。
IN引脚则连接到单片机的晶振输
出引脚，用于接收单片机的反馈信号。
晶振元件起到了一个产生稳定的振荡频率的作用。
当VCC和GND引脚被连接到电源后，晶振元件开始振荡，将振荡信号
通过OUT引脚输出。
单片机接收到这个振荡信号后，会根据
反馈信号通过IN引脚调整晶振元件的振荡频率，从而保持稳
定的振荡。
通过晶振电路，单片机能够根据振荡信号来确定时间的基准，进而实现各种功能。
这是单片机工作的基础。
晶振电路原理
晶体振荡器，简称晶振。
在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。
由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。
这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。
晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。
一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。
一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。
晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。
无源晶振与有源晶振（谐振）的英文名称不同，无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。
无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说法并不准确；有源晶振是一个完整的谐振振荡器。
谐振振荡器包括石英（或其晶体材料）晶体谐振器，陶瓷谐振器，LC谐振器等。
晶振与谐振振荡器有其共同的交集有源晶体谐振振荡器。
石英晶片所以能做振荡电路（谐振）是基于它的压电效应，从物理学中知道，若在晶片的两个极板间加一电场，会使晶体产生机械变形；反之，若在极板间施加机械力，又会在相应的方向上产生电场，这种现象称为压电效应。
如在极板间所加的是交变电压，就会产生机械变形振动，同时机械变形振动又会产生交变电场。
晶振的等效电路
晶振的等效电路
晶振是一种非常重要的电子元件，其作用是提供精确的时间基准
信号。
晶振通过共振来产生稳定的振荡信号，这个过程涉及到一系列
的物理效应和电路设计原理。
晶振的等效电路包括振荡回路和放大器回路。
振荡回路由电容和
电感组成，它们是一种能够储存电能和磁能的元件。
当晶体管被激活时，电容和电感会产生电流和电磁场的交互作用，从而形成储能循环，始终维持着一种稳定的电场和磁场交变的状态。
在这种状态下，晶振
将会以其固有的频率振荡，产生精准的时间参考信号。
放大器回路用来放大晶振振幅，它由晶体管和一些电阻、电容等
元件组成。
放大器回路使得晶振信号的幅度得以放大，并且使其能够
推动与之耦合的其他电路元件工作。
晶振与放大器回路之间的耦合效
应是非常重要的，因为它能够影响晶振的稳定性、频率精度和幅度稳
定性。
晶振等效电路的性能取决于许多因素，包括晶振晶片、振荡回路
和放大器回路元件的品质、尺寸和精度。
因此，在设计晶振等效电路时，需要人们对这些元件的特性有深入了解，并考虑到工作环境、温
度等因素的影响。
此外，在实际应用中，还需要对晶振等效电路进行
测试和调整，以保证其性能达到最佳状态。
总之，晶振的等效电路是一种非常重要的电子元件设计，对于提
供产品的可靠性和性能稳定性具有重要意义。
了解晶振等效电路的原
理和特性，将能够帮助电子工程师更好地应用它们，提高电子产品的工作性能和质量。
晶振的工作原理
晶振的工作原理晶振（Crystal Oscillator）是一种基于晶体的电子元件，常用于电子设备中的时钟电路和频率稳定器。
晶振的工作原理是利用晶体的压电效应和谐振效应来产生稳定的振荡信号。
1. 晶体的压电效应晶体具有压电效应，即在晶体的两个相对平行的表面上施加压力时，会在晶体内部产生电荷分布的不均匀，从而产生电势差。
这种压电效应是由于晶体的晶格结构对压力的敏感性导致的。
2. 晶体的谐振效应晶体具有谐振效应，即当外加电场频率等于晶体的固有频率时，晶体会发生共振现象，产生较大的振荡幅度。
这是因为晶体的晶格结构对外加电场的频率具有选择性响应。
基于以上两个原理，晶振的工作可以描述如下：1. 晶振电路的组成晶振电路主要由晶体、电容和放大器组成。
晶体作为振荡元件，电容用于调节振荡频率，放大器用于放大振荡信号。
2. 晶振的工作过程首先，电源提供直流电压给晶振电路。
晶振电路中的放大器将直流电压转换为交流信号，并输入到晶体上。
晶体受到电场的作用，根据压电效应产生电势差，并通过电容调节后反馈给放大器。
当输入信号的频率等于晶体的固有频率时，晶体发生谐振现象，产生稳定的振荡信号。
这个振荡信号经过放大器放大后，输出到外部电路中。
3. 晶振的稳定性晶振具有较高的频率稳定性，这是由于晶体的固有频率非常稳定。
晶体的固有频率主要取决于晶体的物理结构和材料特性，而这些因素在制造过程中可以严格控制，从而保证了晶振的频率稳定性。
4. 晶振的应用晶振广泛应用于各种电子设备中，如计算机、手机、通信设备等。
它们在时钟电路中用于提供稳定的时钟信号，使设备能够按照预定的频率和时间进行工作。
此外，晶振还可以用作频率稳定器，用于调整和控制电子设备中的频率。
总结：晶振是一种基于晶体的电子元件，利用晶体的压电效应和谐振效应来产生稳定的振荡信号。
晶振电路由晶体、电容和放大器组成，工作过程中，晶体受到电场的作用产生电势差，并通过电容反馈给放大器，当输入信号的频率等于晶体的固有频率时，晶体发生谐振现象，产生稳定的振荡信号。
晶振的工作原理
晶振的工作原理：晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。
由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内,晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路.这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。
晶振的参数：晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。
晶振的应用:一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。
一般的晶振的负载电容为15p或12。
5p ，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。
晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。
无源晶振与有源晶振（谐振）的英文名称不同，无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。
无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说法并不准确；有源晶振是一个完整的谐振振荡器。
晶振的种类：谐振振荡器包括石英(或其晶体材料)晶体谐振器,陶瓷谐振器，LC谐振器等。
晶振与谐振振荡器有其共同的交集有源晶体谐振振荡器。
石英晶片所以能做振荡电路（谐振）是基于它的压电效应，从物理学中知道，若在晶片的两个极板间加一电场，会使晶体产生机械变形；反之，若在极板间施加机械力，又会在相应的方向上产生电场,这种现象称为压电效应。
晶振的工作原理
晶振的工作原理
晶振（Crystal Oscillator）是一种用于产生稳定频率的电子元件，广泛应用于各种电子设备中。
它是基于晶体的压电效应而工作的，能够将电能转换为机械振动，进而产生稳定的电信号。
晶振的工作原理可以分为以下几个方面：
1. 晶体的压电效应：晶振的核心部件是晶体，通常使用的是石英晶体。
石英晶体具有压电效应，即在受到外力作用时会产生电荷分布的变化，从而产生电势差。
这种压电效应使得晶体具有机械振动的能力。
2. 电路的谐振：晶振通常采用谐振电路来实现稳定的振荡。
谐振电路由晶体、电容和电感等元件组成，通过调整电路的参数，使得电路能够在特定的频率下产生谐振。
晶振的频率由晶体的物理特性决定，通过选择适当的晶体和电路参数，可以实现所需的频率输出。
3. 反馈放大：晶振在工作过程中需要保持振荡的稳定性，这就需要通过反馈放大来实现。
晶振电路中通常会添加一个放大器，将晶体的输出信号放大后再送回给晶体，使其继续产生振荡。
通过适当的反馈，可以实现振荡频率的稳定。
4. 温度补偿：晶振的频率受到温度的影响较大，为了保持频率的稳定，通常会在晶振电路中加入温度补偿电路。
温度补偿电路可以根据环境温度的变化自动调整电路参数，使得晶振的频率保持在稳定的范围内。
总结起来，晶振的工作原理是基于晶体的压电效应和谐振电路的相互作用。
通过合理设计电路参数和加入温度补偿电路，可以实现稳定的频率输出。
晶振广泛应用于各种电子设备中，如计算机、手机、通信设备等，为这些设备提供稳定的时钟信号和频率参考。
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电容三点式谐振电路
（什么起振条件环路增益大于一，相位2*n*pi等等就不多说了。
对于电容三点式谐振电路不熟悉的哥们请看《高频电子线路》正弦波振荡电路章节）
晶振的等效电路模型
串联谐振频率
并联谐振频率
结论：在Wp与Ws之间晶振等效为一个电感。
其他区域等效为一个电容。
晶振在一个很窄的频率范围内等效为一个电感，与外接两个电容形成电容三点式振荡电路。
三点式+晶振电路模型
与外边的负载电容形成一个电容三点式振荡电路。
问题：为什么晶振的稳定性很好？
C1为fF级别而C0与CL为pF级别，因为频率主要取决于L1*C1的值，以及CL对频偏的影响（可验证测出数据中的两者关系）
Matlab 计算的数值
串联谐振频率：
>>
Fs=1/(2*pi*(10.75*10^-3*1.02*10^-15)^0.5)
Fs=
4.8064e+007
并联谐振频率：
>>
Fp=1/(2*pi*(10.75*10^-3*((1.02*10^-15*(3.38*10^-12+18*10^-12))/(1.02*10^-15+3.38*10^-12+18*10^-12)))^0.5)
Fp =
4.8065e+007
结论：晶振在一个很窄的频率范围内等效为一个电感，与外接两个电容形成电容三点式振荡电路。
反馈系数计算
如图5-16所示
电容C1与C2串联，电容C1上边所分得电压，比上两电容总电压即为反馈系数。
如果是两个电容即为Cout/(Cin+Cout)。
对于泛音晶振电路同样使用此方法不过就要使用matlab或者Pspice进行计算比较方便。
反馈系数一般0.1~0.5比较妥当。