基于逆壓電效應的晶體振蕩器

 晶體振蕩器基于逆壓電效應原理工作，在該原理中，在晶體表面上施加的交流電壓會使晶體以其固有頻率振動。這些振動最終轉化為振動。

這些振蕩器通常由石英晶體制成，盡管諸如羅謝爾鹽和電氣石的其他物質也具有壓電效應，因為與其他晶體相比，石英價格低廉，天然可用且機械強度高。

在晶體振蕩器XO中，將晶體適當地切割并安裝在兩個金屬板之間，如圖1a所示，其等效電路如圖1b所示。實際上，晶體的行為類似于由組件形成的串聯RLC電路

低值電阻器RS

大值電感LS

小電容CS

它將與其電極Cp的電容并聯。

由于Cp的存在，晶體將在兩個不同的頻率上共振，即

串聯諧振頻率fS，發生在串聯電容CS與串聯電感L S諧振時。在此階段，晶體阻抗將最小，因此反饋量將最大。

并聯諧振頻率fp當其被顯示出電抗為L的小號Ç小號腿等于的電抗并聯電容器Ç p即大號小號和C小號以C共振p。此時，晶體阻抗將是最高的，因此反饋將是最小的。

低于fS且高于fp時，電容器的行為都是容性的。但是，對于介于fS和fp之間的頻率，晶體的行為將是感應的。此外，當頻率等于并聯諧振頻率fp時，LS和Cp之間的相互作用將形成并聯調諧的LC諧振電路。因此，晶體可以看作是串聯調諧諧振電路和并聯調諧諧振電路的組合，因此，需要對這兩個諧振電路中的任何一個進行調諧。此外，應注意，fp將高于fS兩者之間的緊密度將取決于所用晶體的切割和尺寸。

可以通過將晶體連接到電路中來設計晶體振蕩器，以使其在串聯諧振模式下工作時提供低阻抗（圖2a），而在反諧振或并聯諧振模式下工作時則提供高阻抗（圖2b）。

在所示的電路中，電阻器R1和R 2形成分壓器網絡，而發射極電阻器R E使電路穩定。此外，CE（圖2a）用作交流旁路電容器，而耦合電容器C C（圖2a）用于阻止DC信號在集電極和基極端子之間傳播。接下來，電容器C1和C 2在圖2b的情況下，形成電容分壓器網絡。此外，電路中還有一個射頻線圈（RFC）（圖2a和2b兩者），具有雙重優勢，因為它甚至可以提供DC偏置，并使電路輸出不受AC信號的影響。在電源線上。

向振蕩器供電時，電路中的振蕩幅度會增加，直到達到一個點，在該點中，放大器中的非線性將環路增益減小到1。接下來，在達到穩態時，反饋環路中的晶體會極大地影響工作電路的頻率。此外，這里，頻率將自動調節，以便于晶體對電路呈現電抗，從而滿足巴克豪森相位要求。

通常，晶體振蕩器的頻率將固定為晶體的基本頻率或特征頻率，該頻率由晶體的物理尺寸和形狀決定。但是，如果晶體不平行或厚度不均勻，則它可能會在多個頻率下諧振，從而產生諧波。此外，晶體振蕩器可以調諧到基頻的偶次或奇次諧波，分別稱為諧波振蕩器和泛音振蕩器。這樣的例子是通過在晶體上分別增加一個電容器或一個電感器來降低或增加晶體的并聯諧振頻率的情況。

晶體振蕩器的典型工作范圍是40 KHz至100 MHz，其中，低頻振蕩器是使用OpAmps設計的，而高頻振蕩器是使用晶體管（BJT或FET）設計的。電路產生的振蕩頻率由晶體的串聯諧振頻率決定，不受電源電壓變化的影響因此，晶體振蕩器具有高Q因子和出色的頻率穩定性，使其最適合高頻應用。但是，應注意僅以最佳功率驅動晶體。這是因為，如果過多的功率傳遞給晶體，那么寄生諧振可能會在晶體中被激發，從而導致不穩定的諧振頻率。此外，由于其相位噪聲性能的降低，甚至其輸出波形也可能失真。此外，它甚至可能由于過熱而導致器件（晶體）損壞。

晶體振蕩器型號眾多，由于尺寸緊湊且成本低廉，因此它們被廣泛用于電子戰系統，通信系統，制導系統，微處理器，微控制器，空間跟蹤系統，測量儀器，醫療設備，計算機，數字系統，儀器，鎖相系統回路系統，調制解調器，傳感器，磁盤驅動器，船舶系統，電信，引擎控制系統，時鐘，全球定位系統（GPS），有線電視系統，攝像機，玩具，視頻游戲，無線電系統，手機，計時器等。