现代电子产品中的时钟源似乎总是来自石英和 MEMS 振荡器，两者都以机械方式产生振动。振动的幅度和频率与我在乐器中观察到的日常机械振动不同的数量级。然而，令我惊讶的是，我们没有直接在电磁域中获得时钟源，比如使用电容或电感元件。
我知道电感器尤其难以在没有寄生损耗的情况下制造。但我希望机械振荡器也不是理想的。
您可以使用电的传播延迟，但是很难制造出在低频率下工作的小型振荡器。
我们真的可以制造出比制造电振荡元件更理想的微型振动装置吗？
为什么机械振荡器在电子电路中盛行？
电器工程
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2022-01-28 05:53:38
2个回答
因为机械设备比电气设备稳定得多。让我们将晶体振荡器与 LC 振荡器进行比较：
水晶：
- 具有非常高的 Q。根据维基百科，晶体振荡器的典型 Q 为 10,000-1,000,000。
- 随温度稳定。许多晶体在其温度范围内指定为 <50ppm，并且还提供温度补偿或受控晶体，温度低至 ~1ppm
- 以严格的公差制造。便宜的晶体通常指定为~25ppm，但可以使用更严格的公差
LC 或 RC：
- 不能作为集成设备提供，因此必须从现成的组件组装（除非集成到 mcu 或类似设备中）
- 低Q，很难做一个Q高于几百的电感
- 温度敏感——制作温度稳定的电感器很困难
电压敏感 - 反馈电路中的阈值电压和充电电压通常取决于电压。
然而，这并不意味着永远不会使用电振荡器，只是它们不会用于需要高精度的地方。然而，它们确实比晶体振荡器具有一些优势：
它们可以很容易地集成到另一个 IC 中。现在许多微控制器都带有集成振荡器
- 他们（有时）使用更少的电力。微控制器通常会包含一个低功耗振荡器来运行看门狗定时器，它比高速 (MHz) 晶振消耗更少的功率，有时比低速 (32.768kHz) 晶振消耗更少的功率。
- 由于它们可以集成到 IC 上，因此它们可以用于晶体太大的地方
- 它们可以很容易地调整。晶体只能从其校准频率偏移几 kHz，但通过调整 LC 电路的电容（如使用变容二极管），可以在相当宽的范围内调整频率。这意味着 LC 振荡器可用于 PLL 或 VCO 等电路，甚至可能锁定到晶体参考。
非机械振荡器用于许多设备中，只是不适用于需要精确定时的设备。
电感器和电容器是否可以比机械振荡器更精确并不是真的。这些组件是否可以在电压/温度范围内以稳定的方式运行。除非您想将所有电路设计为具有带隙电压基准、温度计和加热电路以保持电压/温度恒定，否则您无法让电感器和电容器在几乎与晶体一样稳定的任何地方工作.
为了在制造过程中将晶体调整到正确的频率，我假设他们可以抛光它直到它的尺寸合适。您还可以根据需要制造精确的电容器和电感器。问题是它不会留在那里。