晶体振荡器(Crysta1 Osclllator)是将振荡电路集成在集成电路芯片上的一种振荡器。晶体振荡器通过石英晶体的谐振,在其两个表面均匀附着电极,将晶振剪应力形变产生的电荷转化为电信号以达到振荡的目的。
晶体振荡器的谐振频率取决于晶体的厚度、长宽比以及切割方向等因素,是晶体振荡器的主要性能指标之一。根据谐振频率的不同,晶体振荡器被用作时钟信号源、频率合成器等。
晶体振荡器需要外部提供一定的电信号才能工作,主要是输入一个不同于振荡频率的微小激励信号来打破晶体的对称性,从而产生振荡。输入信号的种类主要有以下两种:
(1)热噪声信号:主要是由于芯片运行时温度变化导致的电荷随机运动所产生的噪声信号,通常用于低频振荡器。
(2)异频信号:即与晶振谐振频率不同的一定频率的信号,这个信号通常通过串联电路输入到晶振芯片的一个引脚,来激励晶体振荡。
晶体振荡器作为一个高精度的时钟信号源,其输入信号的波形和电平都需要严格的控制和符合标准要求。通常情况下:
(1)晶振输入信号的振幅应尽量稳定、均匀、无畸变,以确保晶振能够准确、稳定工作。
(2)晶振输入信号的波形应为正弦波,而不能是方波或其他波形,否则会对晶振的工作频率和稳定性产生不良影响。
(3)晶振输入信号的频率和相位应符合晶振的设计参数,否则会造成输出时钟信号的误差。
在使用晶体振荡器时,还需要注意以下几个问题:
(1)晶振输入端需要注意防静电及镊子捏持电路板;
(2)在晶体振荡器运行过程中一般不推荐对输入信号进行任何形式的强驱动操作,以避免不必要的影响,并且一旦晶体振荡器的谐振频率发生变化,将可能影响到晶振的正常工作和输出信号的准确频率。
(3)晶体振荡器输出时钟的抖动值主要受到输入信号的抖动值和信号源的稳定度两个因素影响。因此在选择和使用晶体振荡器时,应考虑到输入信号的稳定性、信号源的稳定性以及晶体振荡器本身的性能和精度参数等因素。