一文详解晶体振荡器的工作原理，电气人必知！

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晶体振荡器，简称晶振，广泛用于各种电子设备中，其组成的振荡电路可以获得很稳定的高频信号。所以晶振常与主板、声卡等电路连接使用，作为各板卡的“心跳”发生器。显然，如果主卡的“心跳”出现问题，必定会使其他各电路出现故障。

晶振之所以能产生这么稳定的高频信号，归功于它内部的石英晶体，石英晶体是晶振的核心，这正是它被称为晶体振荡器的原因。

晶振中的石英晶体为一薄片，薄片两端涂有导电的银层，并连出两个电极，如下图1-1所示为电子手表中所用晶振的内部晶片。

图1-1

那么，晶振是如何获得固定频率的高频信号的呢?这个问题由石英晶体来回答。

石英晶体作为晶振的核心，它具有良好的压电特性。所谓压电特性，简单来说，就是若对石英晶体沿一定方向施加压力，其两个相对表面就会产生电压，反之，若对石英晶体施加电压，则电介质会产生机械应力(发生变形)，如图1-2所示。

图1-2

根据图1-2所示，对石英晶体施加的力方向不同时，其产生的电压极性也不同;对石英晶体施加电压的极性不同时，其产生的机械应力(变形)也不同。另外，若施加的力消失，石英晶体就会复原;施加的电压消失，石英晶体产生的机械应力也随之消失。

据此，如果我们对石英晶体施加交变电压，由于交变电压的大小与极性发生交变，所以石英晶体会往复变形，即发生机械振动，这个振动的频率与交变电压的频率一致。反过来，由于石英晶体在作机械振动，所以它又可以产生交变电压，如图1-3所示。

图1-3

在一般情况下，石英晶体机械振动的振幅和产生交变电压的振幅都非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，其振幅会明显变大，类似于LC电路的谐振现象，如图1-4所示。

图1-4

类似于LC谐振电路有自己的谐振频率，上文所谓的特定频率就是石英晶体的谐振频率(固有频率)，而且有两个，如下图1-5所示。折两个谐振频率分别为fs和fp，其中fp略大于fs。

图1-5

显然，只要输入信号的频率等于晶振的谐振频率，利用晶振组成的振荡电路就处于共振状态，这时候电路中的电压信号有着较为显著的振幅。二当输入信号为其他频率时，即电路处于非共振状态时，电路中的电压信号比较微弱，在一定条件下可忽略不计。

由晶振组成的振荡电路，其振荡频率就由晶振决定，而石英晶体的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，可以做得很精确，所以利用晶振组成的振荡电路可以获得很高的频率稳定度。

综上，晶体振荡器是核心是一种能把电能和机械能相互转化的石英晶体，石英晶体在共振的状态下工作可以提供稳定、精确的单频振荡。

在一般工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。利用该特性，晶振可以提供较稳定的脉冲，广泛应用于微芯片的时钟电路里。

(技成培训网原创，作者：杨思慧，未经授权不得转载，违者必究)