晶体振荡电路的结构与工作原理

晶体振荡电路是一种高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于家电、计算机和通信设备中，用于为数字信号处理电路产生时钟信号或基准信号。

晶体振荡电路是由放大器、石英晶体和外围元件构成的谐振电路。石英是一种自然界中天然形成的结晶物质，具有一种称为压电效应的特性。晶体受到机械应力的作用会发生振动，由此产生电压信号的频率等于此机械振动的频率，当石英晶体两端施加交流电压时，它会在该输入电压频率的作用下振动。在晶体的自然谐振频率下，会产生最强烈的振动现象。晶体的自然谐振频率又称固有频率，由其实体尺寸以及切割方式来决定。

晶体基本外形及功能如图6-6所示。

图6-6 晶体基本外形及功能

一般来说，使用在电子电路中的晶体由架在两个电极之间的石英薄芯片以及用来密封晶体的保护外壳所构成，其功能可以等效为RLC电路。

（1）32kHz晶体时钟振荡器

在数字电路中，晶体时钟振荡器是不可缺少的，它是为数字电路提供时间基准信号的电路，图6-7所示为32kHz晶体时钟振荡器，该电路采用CMOS集成电路CD4007作振荡信号放大器。

图6-7 32kHz晶体时钟振荡器

（2）由DTL（二极管和三极管组成的逻辑电路）集成电路构成的晶体振荡器

图6-8所示为由DTL集成电路构成的晶体振荡器，两个晶体振荡器的振荡频率分别为100kHz和1MHz，它们都由门电路构成，为DTL电路系统提供晶振信号。(www.xing528.com)

图6-8 由DTL集成电路构成的晶体振荡器

（3）由TTL（三极管逻辑电路）集成电路构成的晶体振荡器

图6-9所示为由TTL集成电路构成的晶体振荡器，两个晶体振荡器的振荡频率分别为10MHz和20MHz。

图6-9 由TTL集成电路构成的晶体振荡器

【特别提示】

晶体振荡电路是最常见的时钟振荡器，通常用于数字信号处理电路以及微处理器电路中（微处理器也是数字信号处理电路）。数字信号的传送、处理都需要时钟信号，它是系统中的节拍信号，也是时间信号，同时是识别数据信号的同步信号。常见的时钟振荡器为晶体振荡器。

图6-10所示为数码产品中CPU时钟信号产生电路的结构。它是由石英晶体X101和3个反相放大器（7404中的A、B、C）构成的，为CPU提供主时钟信号。

图6-10 数码产品中CPU时钟信号产生电路的结构