陶瓷谐振器的工作原理
等效电路常数:图1.2显示了陶瓷谐振器的符号.端子间的阻抗和相位特性如图1.5所示.该图说明谐振器在提供最小阻抗的频率fr(谐振频率)和提供最大阻抗的频率fa(反谐振频率)之间的频率范围内变为电感性的.它在其他频率范围内变得具有电容性.这意味着双端谐振器的机械振动可以用等效电路代替,该等电路由串联和并联谐振电路的组合构成,其中包括电感器L,电容器C和电阻器R.在谐振频率附近,等效电路可以表示如图1.4所示.fr和fa频率由压电陶瓷材料及其物理参数决定.等效的循环常数可以从以下公式确定:

考虑到fr<f<fa的有限频率范围,阻抗给定为Z=Re+jwLe(Le<=0),如图1.5所示.陶瓷谐振器应作为具有损耗Re()的电感器Le(H)操作.图1.1表示陶瓷谐振器和石英晶体谐振器之间等效电路常数的比较,注意,电容和Qm存在很大差异,这导致实际操作时振荡条件的差异.附录中的表格显示了每种陶瓷激光器的等效电路常数的标准值.除了期望的振荡模式之外,存在用于其他振荡模式的高次谐波.存在这些其他振荡模式是因为陶瓷谐振器使用机械??共振.图1.6显示了这些特征.

基本振荡电路
通常,振荡电路可分为以下三种类型:
1.积极的反馈
2.负电阻元件
3.在陶瓷谐振器,石英晶体谐振器和LC振荡器的情况下,传输时间或相位的延迟,正反馈是首选电路.
在使用LC的正反馈振荡电路中,通常使用Colpitts和Hartley的调谐型反耦合振荡电路.见图1.7.
在图1.7中,使用了最基本的放大器晶体管.
振荡频率与由Colpitts电路中的L,CL1和Cl2组成的电路的谐振频率大致相同,或者由Hartley电路中的L1,L2和C组成.这些频率可以用下面的公式表示.

在陶瓷谐振器振荡器中,利用陶瓷谐振器代替电感器,利用谐振器在谐振和反谐振频率之间变为电感的事实.最常用的电路是Colpitts电路.
这些振荡电路的工作原理如图2.1所示.当满足以下条件时发生振荡.环路增益:G=a:B>1相位数量:
在Colpitts电路中,使用180的反转,并且在反馈电路中用L和C反转大于=180.用陶瓷谐振器的操作可以认为是相同的.

应用
典型的振荡电路:陶瓷谐振器最常见的振荡器电路是Colpitts电路.电路的设计随应用和要使用的IC等而变化.虽然电路的基本配置与晶体控制石英晶体振荡器的基本配置相同,但机械Q的差异是由电路常数的差异引起的.一些典型的例子如下.
设计注意事项:使用逆变器门将数字IC配置成振荡电路变得越来越普遍.下页的图3.1显示了带CMOS反相器的基本有源晶振振荡电路的配置.INV.1用作振荡电路的反相放大器.INV.2用作波形整形器,并且还用作输出的缓冲器.反馈电阻Rf在逆变器周围提供负反馈,以便在通电时振荡开始.如果Rf的值太大而输入逆变器的绝缘电阻太低,则由于环路增益的损失,振荡将停止.而且,如果Rf太大,则可以将来自其他电路的噪声引入振荡电路.显然,如果1M的Rf通常与陶瓷谐振器一起使用.阻尼电阻Rd具有以下功能,但有时省略.它使逆变器和反馈电路之间的耦合松动;从而减小逆变器输出侧的负载.此外,反馈电路的相位稳定.它还提供了一种降低高频增益的方法,从而防止了寄生振荡的可能性.

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