晶体振荡器的应用有：
1．通用晶体振荡器，用于各种电路中，产生振荡频率。
2．时钟脉冲用石英晶体谐振器，与其它元件配合产生标准脉冲信号，广泛用于数字电路中。
3．微处理器用石英晶体谐振器。 4．CTVVTR用石英晶体谐振器。 5．钟表用石英晶体振荡器。 晶体振荡器的技术指标
1.总频差：在规定的时间内，由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大频差。 总频差包括频率温度稳定度、频率温度准确度、频率老化率、频率电源电压稳定度和频率负载稳定度共同造成的最大频差。一般只在对短期频率稳定度关心，而对其他频率稳定度指标不严格要求的场合采用。例如：精密制导雷达。
2. 频率温度稳定度：在标称电源和负载下，工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏。
fT=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin)
fTref ＝±MAX[｜(fmax-fref)/fref｜,｜(fmin-fref)/fref｜] fT：频率温度稳定度(不带隐含基准温度) fTref：频率温度稳定度(带隐含基准温度) fmax ：规定温度范围内测得的最高频率 fmin ：规定温度范围内测得的最低频率
fref ：规定基准温度测得的频率 说明：采用fTref指标的晶体振荡器其生产难度要高于采用fT指标的晶体振荡器,故fTref指标的晶体振荡器售价较高。
3. 频率稳定预热时间：以晶体振荡器稳定输出频率为基准，从加电到输出频率小于规定频率允差所需要的时间。在多数应用中，晶体振荡器是长期加电的，然而在某些应用中晶体振荡器需频繁的开机和关机，这时频率稳定预热时间指标需要被考虑到（尤其是对于在苛刻环境中使用的军用通讯电台，当要求频率温度稳定度≤±0.3ppm(-45℃～85℃)，采用OCXO作为本振，频率稳定预热时间将不少于5分钟，而采用DTCXO只需要十几秒钟)。
4. 频率老化率：在恒定的环境条件下测量振荡器频率时，振荡器频率和时间
之间的关系。这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的缓慢变化造成的，可用规定时限后的最大变化率（如±10ppb/天，加电72小时后），或规定的时限内最大的总频率变化（如：±1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））来表示。TCXO的频率老化率为：±0.2ppm～±2ppm（第一年）和±1ppm～±5ppm（十年）（除特殊情况，TCXO很少采用每天频率老化率的指标，因为即使在实验室的条件下，温度变化引起的频率变化也将大大超过温度补偿晶体振荡器每天的频率老化，因此这个指标失去了实际的意义）。OCXO的频率老化率为：±0.5ppb～±10ppb/天（加电72小时后），±30ppb～±2ppm（第一年），±0.3ppm～±3ppm（十年）。
5.频率压控范围：将频率控制电压从基准电压调到规定的终点电压，晶体振荡器频率的最小峰值改变量。基准电压为＋2.5V，规定终点电压为＋0.5V和＋4.5V，压控晶体振荡器在＋0.5V频率控制电压时频率改变量为-110ppm，在＋4.5V频率控制电压时频率改变量为＋130ppm，则VCXO电压控制频率压控范围表示为：≥±100ppm(2.5V±2V)。
6.压控频率响应范围：当调制频率变化时，峰值频偏与调制频率之间的关系。通常用规定的调制频率比规定的调制基准频率低若干dB表示。（VCXO频率压控范围频率响应为0～10kHz。）
7.频率压控线性：与理想（直线）函数相比的输出频率-输入控制电压传输特性的一种量度，它以百分数表示整个范围频偏的可容许非线性度。典型的VCXO频率压控线性为：≤±10%，≤±20%。简单的VCXO频率压控线性计算方法为(当频率压控极性为正极性时)： 频率压控线性＝±((fmax-fmin)/ f0)3100%
fmax：VCXO在最大压控电压时的输出频率 fmin：VCXO在最小压控电压时的输出频率 f0：压控中心电压频率
8.单边带相位噪声￡(f)：偏离载波f处，一个相位调制边带的功率密度与载波功率之比。根据振荡器输出信号波形的不同，可以将震荡期分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器，其中非正弦波振荡器它产生的信号可以使方波或三角波等。
一般来说，振荡器由以下三部分组成：
(1)晶体管或电真空器件。其中真空器件主要用于高频大功率振荡器的设计，而晶体管主要用于低频小功率振荡器的设计。
(2)谐振回路。谐振回路决定振荡器的工作频率，因为只有与回路谢振频率一致的
交变电磁才能与电子进行有效的相互作用。
(3)能量反馈模块。描述振荡器的最主要的参数就是频率稳定度，它是评价振荡器在规定时间内振荡频率相对变化量大小的一个指标。按时间的长短不同，频率稳定度分为长期频率稳定度、短期频率稳定度和瞬时频率稳定度。长期频率稳定度是指一天以上乃至几个月内因管子和元件老化而引起的相对频率变化量；短期频率稳定度是指一天之内因温度、电源电压等外界因素变化而引起的相对频率变化量【2】；振荡频率的随机起伏称为瞬时频率稳定度，频率的瞬变将产生调频噪声、相位噪声和相位抖动。震荡幅度的随机起伏将引起调幅噪声。
一次，振荡器在没有外加调制时，输出的频率不仅含振荡频率f0，在f0附近还包含有许多旁频，连续分布在f0两边。如下图所示，纵坐标是功率，f0处是载波，两边是噪音功率，包括调频噪音功率和调幅噪音功率。
图1 正弦信号的噪声边带频谱
图2 相对噪声的定义
如图2所示，（单边带）相位噪声通常用在相对于载波某一频偏处，相对于载波电平的归一化1Hz带宽的功率谱密度表示（dBc/Hz）。
通常所讲的频率稳定度都指短期频率稳定度。若将规定时间等分为n各间隔，在各间隔内实测的频率相应位f1,f2,??fn,,当所要求的振荡频率（称为标称频率）为fg时，短期频率稳定度定义为
?fgfg???fg1???fni?1??g??n?limn????fg??????fg?i?????????2????（2.1.1）
式中，??fg?i?fi?fg为第i个间隔内实测的绝对频率偏差值；?fg为实测绝对频率偏差的平均值，即
????f?gg1n?lim??fi?fg?????（2.1.2） n??ni?1[3]
??f?又称为绝对频率准确度，为平均实测频率相对于标称频率的偏差值
2.2 起振条件
。
振荡器是一个在只有直流电源供电的情况下，产生周期变化的电压信号的电路。 所有振荡器都是非线性的，尽管非线性会使信号发生一些失真。但线性技术可以用来分析和设计振荡器[4]。图1（a）是一个单输入，单输出的负反馈系统，该系统的开环传递函数为H（S）,其闭环传递函数可以表示为[5]
VoutH(s)????（2.2.1） ?Vin1?H(s)当s?j?0，H(j?0)??1时，负反馈系统输出为无穷大。这样系统中的任何节点上有一个小小的抖动或者噪声都能够使得系统发生振荡，这时候负反馈系统变成正反馈。这种情况在运算放大器设计中是绝对不允许的，然而对于振荡器来说，振荡器电路就必须工作在正反馈情况下。
总的来说，一个负反馈系统必须满足以下两个Barkhause振荡原则[6]，电路才能够在频率点?0上发生振荡。
（1）. 振荡器系统的开环增益H(j?0)?1 （2）. 振荡器系统的开环相位偏移为180°。
在实际电路设计中，振荡器的开环增益往往是计算值的2-3倍，即要设置一个安全
裕量。这主要是为了克服工艺和温度的偏差，以及由于电路非线性造成的开环增益的下降。
图3 振荡器的负反馈形式
图1（a) 所示为振荡器的负反馈形式，其中正向开环传递函数的相位偏移为180°，反向反馈通路的相位偏移也是180°，因此整个开环的相位偏移为360°。图1（b）是振荡器的正反馈表示形式，为了保证振荡器起振，正像开环传递函数的相位偏移为360°，且满足H(j?0)?1；相位偏移360°也就是正反馈系统的输入和输出相位相同，因此图1（c）与1（b）是等价的[5]。
2.3 压控振荡器的数学模型
一个理想的压控振荡器的频率压控特性可以表示为[6]
?out??0?KvcoVcont????(2.3.1)
Vcont为压控电压，Kvco为压控振荡器的其中?0表示对应于Vcont=0时的振荡频率，“增
益”或“灵敏度”.单位Hz/V。
即一个理想的压控振荡器其输出频率是其输入电压的线性函数，如图4 [7]
图4 理想压控振荡器VCO的定义压控特性
压控振荡器的设计与仿真
