振蕩器(oscillator)是一種能量轉換裝置——將直流電能轉換為具有一定頻率的交流電能。今天我們介紹的是振蕩器中比較常見的兩種,RC振蕩器和晶體振蕩器
RC振蕩器和晶振
RC振蕩器: 在振蕩電路中的頻率選擇部分可以只用電阻和電容構成。 這種只用電阻和電容構成的振蕩器稱為RC振蕩器 。
晶振: 只要在晶體板極上施加交變電壓,就會使晶片產生機械變形振動,此現象即所謂逆壓電效應。當外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時,就會發生壓電諧振,從而導致機械變形的振幅突然增大。
二者的優缺點
RC振蕩器 ,優點是實現的成本比較低,畢竟就是一個電阻電容。缺點是由于電阻電容的精度問題所以RC振蕩器的震蕩頻率會有誤差,同時受到溫度、濕度的影響,這個跟元器件的工藝有關。
缺點是由于電阻電容的精度問題所以RC振蕩器的震蕩頻率會有誤差,同時受到溫度、濕度的影響。這個跟元器件的工藝有關
晶體振蕩器,優點是相對來說震蕩頻率一般都比較穩定。缺點的話就是價格要稍微高點了,還有用晶體振蕩器一般還需要接兩個15-33pF起振電容。
一般單片機中很少用RC振蕩器,可能在實驗室環境會用,而在實際的工程、工業上很少用到,常用的也就是晶體振蕩器。因為很多時候單片機需要一個精度的機器周期作定時、通訊等用途:如果震蕩頻率不準的話,對產品的功能是有很大影響的
RC震蕩電路圖解析
RC振蕩電路,采用RC選頻網絡構成,適用于低頻振蕩,一般用于產生1Hz~1MHz(fo=1/2πRC)的低頻信號。對于RC振蕩電路來說,增大電阻R即可降低振蕩頻率,而增大電阻是無需增加成本的;而對于LC振蕩電路來說,一般產生的正弦波頻率較高,若要產生頻率較低的正弦振蕩,勢必要求振蕩回路要有較大的電感和電容,這樣不但元件體積大、笨重、安裝不便,而且制造困難、成本高。因此,200kHz以下的正弦振蕩電路,一般采用振蕩頻率較低的RC振蕩電路。
RC正弦波振蕩電路
常見的RC正弦波振蕩電路是RC串并聯式正弦波振蕩電路,它又被稱為文氏橋正弦波振蕩電路
串并聯網絡在此作為選頻和反饋網絡。它的電路圖如圖(1)所示:
它的起振條件為:
。它的振蕩頻率為:
它主要用于低頻振蕩。要想產生更高頻率的正弦信號,一般采用LC正弦波振蕩電路。它的振蕩頻率為:
。石英振蕩器的特點是其振蕩頻率特別穩定,它常用于振蕩頻率高度穩定的的場合。
下面還是RC正弦波電路圖:
采用RC選頻網絡構成的振蕩電路稱為RC振蕩電路,它適用于低頻振蕩,一般用于產生1Hz1MHZ的低頻信號。
常用RC振蕩電路有RC橋氏振蕩電路和RC移相式振蕩電路。本節只重點介紹由串并聯選頻網絡構成的RC橋式振蕩電路。
晶體振蕩器電路圖
在電路圖中R172用于匹配IC內部電路負反饋和相位移。C186、C187為晶體負載電容CL。該電容值的確定公式為:
基頻電路圖中,R1、R2、R3為電路提供偏置,L1、C1組成振蕩槽路,C2為旁路電容,C3為偶合電容,CL為晶體負載電容。
泛音電路圖中,R1、R2、R3、R4為電路提供偏置,C1、C2、L1構成選頻網絡,C3為旁路電容,C4為偶合電容,CL為晶體負載電容。
電路中晶體管選擇,其特征頻率應大于電路振蕩頻率的50-100倍,即不小于1.2G。偶合電容在不影響輸出幅度的情況下,可以選擇更小點。總之,頻率越高,電容越小,頻率越低,電容值越大。電容太大,輸出噪聲會增高,你也可以考慮在這里加濾波網絡。
還要說明一點,并聯型晶體振蕩器頻率穩定度沒有串聯型晶體振蕩器高。