关于石英晶体振荡器业内已经探讨过无数次，作为比较有发展前景的频率控制元器件，各大晶体制造商寄予很大的期望，未来的通信，网络，军事，航天航空，信息，人工智能市场必定会用到Oscillator。同时也促进了OSC，TCXO，VCXO，OCXO，LVDS，LV-PECL等系列技术进步，为了应对未来高要求，高性能市场，海外众多晶振厂家都在加速对Oscillator的研究和升级。
振荡器是现代数字IC的主要组成部分之一。根据其拓扑和操作原理，它们可以分为不同的子系列。每个振荡器子系列对应一个更合适的数学模型，可用于研究振荡器行为并在理论上确定其性能。
负阻振荡器原理：
振荡回路由两个分支组成（见图4）：
•振荡回路的有效分支，由OSC晶振本身组成。该分支负责在启动时提供足够的能量以使振荡开始并积累直至其达到稳定的振荡阶段。当达到稳定振荡时，振荡器支路提供足够的能量来补偿振荡环路无源支路损耗。
•无源分支主要由谐振器，两个负载电容和所有寄生电容组成。

图4.基于晶体谐振器的典型振荡环路的框图

遵循小信号理论并且当有源分支（振荡器部分）被正确偏置时，后者应使其跨导等于无源分支电导，以便在振荡器偏置电压周围保持稳定的振荡。然而，在启动时，振荡器跨导应该高于振荡回路的无源部分的电导的（倍数），以最大化从振荡回路的固有噪声建立振荡的可能性。请注意，与振荡环路无源支路电导相比，振荡器跨导过大也可能使振荡环路饱和并导致启动失败。
为了确保有源晶振成功启动并保持稳定振荡的能力，规定了振荡回路的负阻与晶体最大等效串联电阻（ESR）之间的比率：对于STM32和STM8微控制器，建议使用对于HSE振荡器，比率高于x5，对于LSE振荡器，比率高于x3。
谐振子系列可分为两个主要子系列：
•负阻振荡器
•正反馈振荡器
这两个振荡器子系列与输出波形相似。它们以所需频率提供振荡波形。由于振荡回路的某些分量的非线性，该波形通常由所需频率的基本正弦波形加上泛音谐波之和（在基频谐波的频率倍数处）组成。
这两个子系列的操作原理不同。这种差异还意味着用于描述和分析每个子族的不同数学模型。
正反馈振荡器通常使用着名的巴克豪森模型建模，其中振荡器应满足巴克豪森标准，以便能够在所需频率下保持稳定的振荡。
巴克豪森模型可以描述负阻振荡器。然而，这种方法还不够。分析负阻振荡器的最合适方法是使用E.Vittoz的论文（[1]）中描述的负阻模型。
由于STM32低速外部（LSE）晶体振荡器和高速外部（HSE）振荡器均采用负阻原理设计，因此本节重点介绍负阻模型。
负阻力：
从理论上讲，石英晶体振荡器负电阻是偶极子，它吸收热量并将能量转换成与施加的电压成比例的电流，但是在相反的方向上流动（恰好是电阻的相反机制）。实际上，这样的偶极子不存在。事实上，术语“负电阻”是“负电阻”的误称，它由给定电压变化（ΔV）除以感应电流变化（ΔI）的比值定义。）。与始终为正的电阻不同，跨电阻（也称为微分电阻）可以是正的也可以是负的。图3给出了偶极子的电流-电压曲线，显示了负的跨阻区域。很明显，V/I比率总是正的。然而，这不是ΔV/ΔI比的情况。
以紫色表示的I-V曲线部分显示负反转：

而蓝色曲线的部分显示正反转：

图3.偶极子的I-V曲线显示负的跨阻区域（紫色）

跨导：
与被定义为电阻的倒数的电导一样，跨导也被定义为跨电阻的倒数。跨导也可以定义为由下式表示的微分电导：

本文章仅涉及谐波振荡器（弛张振荡器不在本应用笔记的范围内），特别关注穿孔振荡器拓扑。这种限制范围是由于本文所涵盖的STM32微控制器中嵌入的所有需要??外部无源元件（外部谐振器，负载电容等）的振荡器都是前面提到的类型和拓扑结构。
弄清楚Oscillator的工作原理会方便工程们更好的利用，我们生活在一个高科技，高创新的新时代，振荡器是科技发展中不能缺少的助力，振荡器的时钟频率振荡功能，在通电后可以将电能转化为机械能，从而带动PCB板上其他元器件一起工作。而且晶振的工作年限是没有固定的，只要是正常的操作，基本上就能一直用下去，只是每年会损耗一点。

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