晶体振荡器的作用及基本工作原理

晶体振荡器的时钟源可分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶体振荡器、陶瓷谐振通道、RC（电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振荡器结构，适用于晶体振荡器和陶瓷谐振通道。另一个是一个简单的离散RC振荡器。基于晶体和陶瓷谐振通道的振荡器通常具有很高的初始精度和较低的温度系数。RC振荡器启动速度快，成本低，但在整个温度和工作电源电压范围内，其精度通常较差，且会在额定输出频率的5%～50%范围内变化。然而，其性能受到环境条件和电路元件选择的影响。应重视元器件的选择和电路板的布置。在实际应用中，必须根据具体的逻辑序列对陶瓷谐振通道和相应的负载电容进行优化。高Q值晶体振荡器对放大器的选择不敏感，但过驱动时容易产生频率漂移（甚至损坏）。影响振荡器工作的环境因素有电磁干扰（EMI）、机械振动和冲击、湿度和温度。这些因素将增加输出频率的变化，增加不稳定性，并在某些情况下，导致振荡器停止。
使用晶体振荡器可以避免上述大多数问题。这些模块都有自己的振荡器，提供低电阻方波输出，并能保证在一定条件下工作。**常用的两种类型是晶体振荡器模块和集成RC振荡器（硅振荡器）。晶体振荡器模块提供与离散晶体振荡器相同的精度。硅振荡器的精度高于分立RC振荡器。在大多数情况下，它可以提供与陶瓷谐振道相同的精度。选择振荡器时还应考虑功耗。离散振荡器的功耗主要由反馈放大器的电源电流和电路中的电容值决定。CMOS放大器的功耗与工作频率成正比，可用功耗电容表示。例如，hc04逆变门电路的功耗电容为90pf。在4MHz和5V电源下工作时，相当于1.8Ma电源电流。整个电源的电流为2.2ma，晶体负载电容为20pF。