40多年前IQD Frequency Products Ltd在英国某个繁华地区成立，是欧洲重要的频率控制元器件供应商之一，主要研发，设计，生产和销售石英晶体，石英晶体振荡器，VCXO压控振荡器，TCXO温补振荡器，OCXO恒温振荡器，GPS模块恒温晶振，铷振荡器等频率元件。拥有几十年石英水晶组件生产经验，可提供样品开发，电气测试和筛选，新设计，晶振解决方案，现有样品供应，技术支持等服务。丰富的相关理论知识，使IQD晶振公司在行业拥有不小的地位，今天为大家介绍下IQD公司单晶体振荡器的电路。

大多数现代晶体振荡器电路属于两种设计类别之一：Colpitts/Clapp振荡器和Pierce振荡器。还有其他类型的单晶体管振荡器（例如Hartley和Butler），但它们的用途和应用超出了本讨论的范围。对于振荡的电子电路，必须满足两个标准。它必须包含一个具有足够增益的放大器，以克服反馈网络（在这种情况下为石英晶体）的损耗，并且整个电路周围的相移为0°或360°的某个整数倍。要设计一个晶体振荡器必须是真实的，但有许多其他因素包括晶体功耗，不需要的模式抑制，晶体负载（晶体在振荡开始时看到的实际阻抗）和非线性的引入在增益中限制振荡积累。

考虑一下图1中Colpitts/Clapp振荡器的简单电路。

如果没有正确的模拟工具，这个电路在振荡频率上具有负电阻（必须超过晶体等效串联电阻），初始增益超过1（允许振荡器启动），一旦下降到统一振荡开始，然后通过晶体管基极发射极结上的电压限制或晶体管集电极电流不足来稳定。

标记为X的元件是电抗（电容器和/或电感器），以使石英振荡器负载电容与所选晶体的电容匹配（串联，20pF，30pF等）。标记为Y的元件仅用于泛音晶体。它通常是与电容器串联的电感器。其目的是使C2在您想要抑制的频率上看起来具有感应性，但在选定的工作泛音频率下看起来仍然是电容性的。

对于AT切割晶体，通过仔细选择元件值，可以使该电路从大约1MHz振荡到200MHz以上，同时完全控制晶体驱动电平和晶体负载阻抗。对于稳定的低噪声贴片振荡器，晶体管的选择至关重要。理想情况下，它将是一个具有低内部电容的高频，低噪声晶体管（推荐使用~1至5GHz的Ft）。对于中/高频振荡器，尝试使用BFS17或BFR92。对于低频振荡器，2N2369A或BSV52工作良好。不建议使用BC107型晶体管。

Colpitts和Clapp振荡器是相同设计的变体。在图1中，Colpitts变体不使用组件X来调整频率，而是仅依赖于抽头槽C1和C2。串联元件X的加入使Colpitts振荡器成为Clapp振荡器。Clapp变体是优选的，因为改变C1和C2的值/比率将改变振荡器特性并可能对振荡器产生不利影响。

图2是使用BFS17晶体管制作工作振荡器的各种频率下的典型起始值表。晶体负载电容选择为大约20pF，晶体功耗选择为大约100μW。所有值都需要优化，以适应实际选择的晶体，所选晶体管和所需的振荡器性能（相位噪声，短期稳定性，输出电压电平，晶体驱动电平，晶体负载阻抗等）

Freq，ESR，C0是所选晶体的功能。

Ra，Rb，Re，C1，C2，X是所选择的电路值。

NegR，Gain是晶体在振荡开始之前看到的初始条件。

Vout是振荡稳定后晶体管发射极的预期pk/pk电压。

Colpitts/Clapp有源晶体振荡器的输出通常取自晶体管的发射极，即电路中的最低阻抗点。必须非常注意如何加载这一点，以免反映回振荡器环路并对振荡器性能产生不利影响。晶体管发射极上的波形是不是正弦曲线，而是一个典型的0.3V/1Vpk/pk和15％/30％占空比的小圆形“方波”。这是因为循环正弦振荡器电流在晶体，X，C1，C2环路周围流动，晶体管每个周期只提供一个“瞬间”电流，以弥补晶体，X，C1，C2环路中的电阻损耗。

不建议从晶体管的基极或晶体两端获取电压，因为这些是非常高的Q电路中的高阻抗点。加载电路中的微小变化将对振荡器性能产生大的（并且可能是灾难性的）影响。

图3中的皮尔斯振荡器类似于图1中的科尔皮兹/克拉普振荡器，不同之处在于晶振不能以地为参考。它可以通过AT切割晶体从大约1MHz振荡到200MHz以上，但是具有更易于用于低频（32kHz）音叉型晶体的附加优点。

图4是各种频率下制作工作振荡器的典型起始值表。与Colpitts/Clapp振荡器一样，晶体负载电容选择为约20pF，晶体功耗选择为约100μW。同样，所有值都需要优化以适应实际选择的晶体，所选择的晶体管和所需的振荡器性能。组分X和Y的功能与Colpitts/Clapp振荡器相同。

Freq，ESR，C0是所选晶体的函数.Ra，Rb，Re，C1，C2，X是所选择的电路值.NegR，增益是晶体在振荡开始之前看到的初始条件.Vout是预期的pk/pk振荡稳定后晶体管发射极的电压。

电容器C1和C2在设置初始增益，负电阻和晶体驱动电平方面起着重要作用，因此只有在其效果完全理解和可接受时才应用于调整有源晶振频率。

调谐的更好选择是使用电抗X.该电抗不需要是单个元件，它可以是电容器，电感器和电阻器的组合，只要它们在感兴趣的频率下提供所需的总电抗。对于机械调谐，部分电抗X可以是可变电容，如图5所示，或者对于电压调谐，它可以是变容二极管，如图6所示。

对于皮尔斯振荡器，输出通常取自晶体管集电极，但负载约束和波形形状仍然是根据Colpitts/Clapp振荡器。如果振荡器需要调谐，那么这可以通过改变晶体看到的无功负载来实现。在上述两种设计中（图1和图3），电抗性负载大致为C1，C2和X串联。

金洛鑫电子是深圳市知名的晶振厂家，和进口晶振代理商，这两年开始为一些客户提供IQD晶振产品，拥有快速的订购通道，完善的售后服务，优惠的价格，使越来越多的客户，认识并了解到IQD晶振这个英国品牌。金洛鑫电子是专业的石英水晶组件供应商，提供专业的指导，专业的问题回复，专业的方案，只为服务客户，解决客户的问题和需求！