謝志國

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低功耗快速起振晶體振蕩器的應用探討

謝志國

河北遠東通信系統(tǒng)工程有限公司，河北 石家莊 050200

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，數(shù)字電路數(shù)字科技也隨之出現(xiàn)。在這一種工業(yè)類型中，經(jīng)常應用的材料就包括晶體振蕩器。晶體振蕩器對我國工業(yè)的發(fā)展起到了重要的作用，它廣泛應用于電路的設計和手表的制造中?；谶@一背景，探討了一種低功耗快速起振的晶體振蕩器在我國工業(yè)領域中的應用。

晶體振蕩器；低功耗；快速起振；應用；探討

隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，很多電路的設計系統(tǒng)都開始采用現(xiàn)代的電子技術，很多的數(shù)字集成電路的設計中，不可避免的要使用實時的時鐘來進行設計，這一實時時鐘的關鍵組成部分就是一種晶體振蕩器。當然，不同的數(shù)字集成電路對于晶體振蕩器的震蕩頻率的要求也不一樣。就目前而言，晶體振蕩器的震蕩頻率有多種，要根據(jù)具體的情況進行具體分析。下面，我們來對這一問題進行具體的探討。

1 晶體振蕩器的含義

所謂“晶體振蕩器”，其實是從整塊的石英晶體上按照一定的方位角度進行切割所得到的，切割下來的薄片成為晶片。在進行數(shù)字集成電路的設計時，在電路內(nèi)部添加IC從而構成震蕩電路的所用晶體原件，就成為晶體振蕩器。晶體振蕩器這一概念只有在電子集成電路中才會存在。

2 晶體振蕩器的應用

一般的晶體振蕩器，可以應用于各種的電子數(shù)字集成電路中，從而使其產(chǎn)生震蕩頻率。但是，還有一些用于特殊作用的晶體振蕩器。比如，時鐘脈沖中用的是石英晶體振蕩器，它能夠與其他的一些元配件配合，從而產(chǎn)生各種標準的脈沖信號。這樣的廣泛應用于數(shù)字的電路設計中。另外，在微處理器中，CTVVTR和各種的鐘表中，都會應用到晶體振蕩器[1]。

3 石英晶體振蕩器的工作原理

石英晶體振蕩器是一種高精度而且是高穩(wěn)定度的振蕩器，它的應用比較廣泛，電視、計算機、遙控等等各種的震蕩的電路中都會用到石英晶體振蕩器。而且，在一些通信系統(tǒng)中，還可以將石英晶體振蕩器應用于頻率發(fā)生器，還能夠為數(shù)據(jù)的處理設備產(chǎn)生準確的時鐘信號等。當我們在切割下來的晶片兩極加上交變的電壓是，晶片在電壓的作用下就會產(chǎn)生機械的振動。而與此同時，晶片的機械振動又能夠產(chǎn)生交變的電壓，這樣一直循環(huán)。當晶片不進行振動的時候，它可以成為一個平板電容器。

4 晶體振蕩器的優(yōu)點

在科技發(fā)達的今天，晶體振蕩器能夠準確的測算出諧振的頻率，從而為我們提供比較系統(tǒng)和標準的參考來源。晶體振蕩器作為一種系統(tǒng)的時鐘，由于其功耗較低，而且穩(wěn)定性比較好，使得晶體振蕩器廣泛應用于震蕩的電路設計中。但是，需要明白的是，我們在這里所說的時鐘，并不是傳統(tǒng)意義上的時鐘，它是一種計時器，能夠準確的計算時間。

5 晶體振蕩器的電路分析

如果晶體振蕩器需要快速的起振，那么它的偏置電流也應該設計的比較大，這樣才有足夠的動力支撐晶體振蕩器的快速起振。但是，這樣一來就會增大功耗，導致電量的消耗增大。為了解決這一個難題，我們可以在晶體振蕩器上設置相反方向的放大器，從而使流過的電流變大，使晶體振蕩器達到快速起振的效果。當晶體振蕩器的振幅達到可以輸出方波后，我們就減小偏置電流，從而在降低電量功耗的同時，還可以相應的減少噪聲[2]。

晶體振蕩器的基本的電路設計如下圖1所示。

圖1 晶體振蕩器的電路

6 晶體振蕩器的發(fā)展前景

在未來，晶體振蕩器也應該向著輕型、小型和薄片化的方向發(fā)展。比如，移動電話中要想裝入晶體振蕩器，那么晶體振蕩器必然會滿足移動電話這一產(chǎn)品的輕、薄的要求，所以石英晶體振蕩器也在不斷的進行技術的更新?lián)Q代，其外表發(fā)生了很大的變化。比如，TCXO這一類型的晶體振蕩器，其體積就不斷的縮小，已經(jīng)減小了30-100倍，只有這樣才能夠適應時代的要求。同時，晶體振蕩器應該不斷的提高精度和穩(wěn)定性，而且在噪聲方面，也應該進行技術的革新，盡量使得噪聲能夠減少。另外功耗和起振速度也是衡量晶體振蕩器的重要一部分。低功耗、快速起振的晶體振蕩器越來越收到人們的歡迎。要想使得晶體振蕩器做到低功耗的同時還能夠快速起振，就應該控制電源電壓，使得電源電壓一般在3.3V左右，電流耗損不應該超過2mA。在晶體振蕩器的快速快速起振方面，我們的研究一直沒有中斷過。比如，日本生產(chǎn)的晶體振蕩器，SMDTCXO，在振蕩開啟后4秒。就可以達到恒定值的百分之九十，這不能不說是晶體振蕩器快速起振方面的突破[3]。綜合上邊的討論，我們明白了什么是晶體振蕩器，從它的含義中我們對晶體振蕩器也有了一個比較簡單的了解。接下來，通過對晶體振蕩器的用途、功能、工作原理以及基本的電路分析，我們對晶體振蕩器有了更加全面的了解，明白了晶體振蕩器對我們的工業(yè)設計所起到的重要作用。然后，我們對晶體振蕩器的低功耗和快速起振進行了具體的分析，而且對它的未來的發(fā)展進行了展望，從而對低功耗快速起振的晶體振蕩器的應用有了更加全面的認識。

[1]武振宇，馬成炎，葉甜春.一種低功耗快速起振晶體振蕩器[J].微電子學，2010，01：45-49.

[2]陳紅梅，徐靜平，鐘德剛.一種低功耗高穩(wěn)定性晶體振蕩器芯片的設計[J].微電子學與計算機，2010，12：105-108.

[3]李樹龍.高精度模數(shù)混合溫度補償晶體振蕩器的設計與實現(xiàn)[D].清華大學，2014.

謝志國，1984年1月，男，河北石家莊人，助理工程師，研究方向：石英晶體振蕩器，

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