陶瓷諧振器的工作原理
等效電路常數(shù):圖1.2顯示了陶瓷諧振器的符號.端子間的阻抗和相位特性如圖1.5所示.該圖說明諧振器在提供最小阻抗的頻率fr(諧振頻率)和提供最大阻抗的頻率fa(反諧振頻率)之間的頻率范圍內(nèi)變?yōu)殡姼行缘?它在其他頻率范圍內(nèi)變得具有電容性.這意味著雙端諧振器的機(jī)械振動可以用等效電路代替,該等電路由串聯(lián)和并聯(lián)諧振電路的組合構(gòu)成,其中包括電感器L,電容器C和電阻器R.在諧振頻率附近,等效電路可以表示如圖1.4所示.fr和fa頻率由壓電陶瓷材料及其物理參數(shù)決定.等效的循環(huán)常數(shù)可以從以下公式確定:

考慮到fr<f<fa的有限頻率范圍,阻抗給定為Z=Re+jwLe(Le<=0),如圖1.5所示.陶瓷諧振器應(yīng)作為具有損耗Re()的電感器Le(H)操作.圖1.1表示陶瓷諧振器和石英晶體諧振器之間等效電路常數(shù)的比較,注意,電容和Qm存在很大差異,這導(dǎo)致實(shí)際操作時(shí)振蕩條件的差異.附錄中的表格顯示了每種陶瓷激光器的等效電路常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值.除了期望的振蕩模式之外,存在用于其他振蕩模式的高次諧波.存在這些其他振蕩模式是因?yàn)樘沾芍C振器使用機(jī)械??共振.圖1.6顯示了這些特征.

基本振蕩電路
通常,振蕩電路可分為以下三種類型:
1.積極的反饋
2.負(fù)電阻元件
3.在陶瓷諧振器,石英晶體諧振器和LC振蕩器的情況下,傳輸時(shí)間或相位的延遲,正反饋是首選電路.
在使用LC的正反饋振蕩電路中,通常使用Colpitts和Hartley的調(diào)諧型反耦合振蕩電路.見圖1.7.
在圖1.7中,使用了最基本的放大器晶體管.
振蕩頻率與由Colpitts電路中的L,CL1和Cl2組成的電路的諧振頻率大致相同,或者由Hartley電路中的L1,L2和C組成.這些頻率可以用下面的公式表示.

在陶瓷諧振器振蕩器中,利用陶瓷諧振器代替電感器,利用諧振器在諧振和反諧振頻率之間變?yōu)殡姼械氖聦?shí).最常用的電路是Colpitts電路.
這些振蕩電路的工作原理如圖2.1所示.當(dāng)滿足以下條件時(shí)發(fā)生振蕩.環(huán)路增益:G=a:B>1相位數(shù)量:
在Colpitts電路中,使用180的反轉(zhuǎn),并且在反饋電路中用L和C反轉(zhuǎn)大于=180.用陶瓷諧振器的操作可以認(rèn)為是相同的.

應(yīng)用
典型的振蕩電路:陶瓷諧振器最常見的振蕩器電路是Colpitts電路.電路的設(shè)計(jì)隨應(yīng)用和要使用的IC等而變化.雖然電路的基本配置與晶體控制石英晶體振蕩器的基本配置相同,但機(jī)械Q的差異是由電路常數(shù)的差異引起的.一些典型的例子如下.
設(shè)計(jì)注意事項(xiàng):使用逆變器門將數(shù)字IC配置成振蕩電路變得越來越普遍.下頁的圖3.1顯示了帶CMOS反相器的基本有源晶振振蕩電路的配置.INV.1用作振蕩電路的反相放大器.INV.2用作波形整形器,并且還用作輸出的緩沖器.反饋電阻Rf在逆變器周圍提供負(fù)反饋,以便在通電時(shí)振蕩開始.如果Rf的值太大而輸入逆變器的絕緣電阻太低,則由于環(huán)路增益的損失,振蕩將停止.而且,如果Rf太大,則可以將來自其他電路的噪聲引入振蕩電路.顯然,如果1M的Rf通常與陶瓷諧振器一起使用.阻尼電阻Rd具有以下功能,但有時(shí)省略.它使逆變器和反饋電路之間的耦合松動;從而減小逆變器輸出側(cè)的負(fù)載.此外,反饋電路的相位穩(wěn)定.它還提供了一種降低高頻增益的方法,從而防止了寄生振蕩的可能性.

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