石英晶体振荡器

多谐振荡器的振荡周期或重复频率不仅与时间常数RC有关，而且还取决于门电路的阈值电压V_th。由于V_th容易受温度、电源电压及干扰的影响，因此频率稳定性较差，不能适应在对频率稳定性要求较高的场合。
为得到频率稳定性很高的脉冲波形，多采用由石英晶体组成的石英晶体振荡器。石英晶体的电路符号和阻抗频率响应如图1。由阻抗频率响应可知，石英晶体的选频特性非常好，它有一个极为稳定的串联谐振频率f_s，且等效品质因数Q值很高。只有频率为f_s的信号最容易通过，而其他频率的信号均会被晶体所衰减。
石英晶体振荡器电路如图2所示。图中，并联在两个反相器输入、输出间的电阻R 的作用是使反相器工作在线性放大区。R的阻值，对于TTL门电路通常在0.7～2kΩ之间；对应于CMOS门通常在10～100MΩ之间。电路中，电容C₁用于两个反相器间的耦合，而C₂的作用，则是抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。电容C₂的选择应使2πRC₂f_s≈1,从而使RC₂并联网络在f_s处产生极点，以减少谐振信号损失。C₁的选择应使C₁在频率为f_s时的容抗可以忽略不计。

（a) 电路符号 （b) 阻抗频率特性 图1 石英晶体的电路符号及阻抗频率特性

图2 石英晶体振荡器

（a） 逻辑图

（b） 波形图

图3 双时钟发生器
图2所示电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率，而与电路中的R、C的数值无关。这是因为电路对f_s频率所形成的正反馈最强而易于维持振荡。
为了改善输出波形，增强带负载的能力，通常在振荡器的输出端再加一级反相器。作为一个应用实例，两相时钟产生电路如图3(a)所示，其波形如图3(b)所示。