[科普中國]-晶振儀

晶振儀是一種精密測試儀器，具有頻率測量、周期測量、計數(shù)、PPM測量等功能，主要應(yīng)用在晶體行業(yè)、郵電、通信、廣播電視、學(xué)校、研究所及工礦企業(yè)的生產(chǎn)和科研。

晶振的工作原理晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。

晶振的參數(shù)晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。

晶振的應(yīng)用一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。

一般的晶振的負(fù)載電容為15p或12.5p ，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。 晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振（諧振）的英文名稱不同，無源晶振為crystal（晶體），而有源晶振則叫做oscillator（振蕩器）。無源晶振需要借助于時鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號，自身無法振蕩起來，所以“無源晶振”這個說法并不準(zhǔn)確；有源晶振是一個完整的諧振振蕩器。

晶振的種類諧振振蕩器包括石英（或其晶體材料）晶體諧振器，陶瓷諧振器，LC諧振器等。

晶振儀原理按圖1所示電路，焊接一個簡易石英晶體測試器，就可以準(zhǔn)確地測試出晶體的好壞。圖中XS1、XS2兩個測試插口可用小七腳或小九腳電子管管座中拆下來的插口。LED發(fā)光管選擇高亮度的較好。

檢測石英晶體時，把石英晶體的兩個管腳插入到XS1和XS2兩個插口中，按下開關(guān)SB，如果石英晶體是好的則由三極管VT1、C1、C2等元器件構(gòu)成的震蕩電路產(chǎn)生震蕩，震蕩信號經(jīng)C3耦合至VD2檢波，檢波后的直流信號電壓使VT2導(dǎo)通，于是接在VT2集電極回路中的LED發(fā)光，指示被測石英晶體是好的，如果LED不亮，則說明被測石英晶體是壞的。本測試器測試石英晶體的頻率很寬，但最佳工作頻率為幾百千赫至幾十兆赫。1

穩(wěn)定性指標(biāo)總頻差規(guī)定的時間內(nèi)，由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的晶體振蕩器頻率與給定標(biāo)稱頻率的最大偏差。

總頻差包括頻率溫度穩(wěn)定度、頻率老化率造成的偏差、頻率電壓特性和頻率負(fù)載特性等共同造成的最大頻差。一般只在對短期頻率穩(wěn)定度關(guān)心，而對其他頻率穩(wěn)定度指標(biāo)不嚴(yán)格要求的場合采用。例如：精密制導(dǎo)雷達(dá)。

頻率穩(wěn)定度任何晶振，頻率不穩(wěn)定是絕對的，程度不同而已。一個晶振的輸出頻率隨時間變化的曲線如圖2。圖中表現(xiàn)出頻率不穩(wěn)定的三種因素：老化、飄移和短穩(wěn)。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

陳紅 - 副教授 - 西南大學(xué)