石英晶體振蕩器的基本原理

時(shí)間：2022-07-29作者：深圳市晶鴻興科技有限公司瀏覽：113

1、石英晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)
    石英晶體振蕩器是利用石英晶體(二氧化硅的結(jié)晶體)的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡(jiǎn)稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等)，在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。     


2、壓電效應(yīng)
    若在石英晶體的兩個(gè)電極上加一電場(chǎng)，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩較上加交變電壓，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。在一般情況下，晶片機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)的振幅非常微小，但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時(shí)，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。


3、符號(hào)和等效電路
    當(dāng)晶體不振動(dòng)時(shí)，可把它看成一個(gè)平板電容器稱為靜電電容C，它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關(guān)，一般約幾個(gè)PF到幾十PF。當(dāng)晶體振蕩時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性可用電感L來等效。一般L的值為幾十mH 到幾百mH。晶片的彈性可用電容C來等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。晶片振動(dòng)時(shí)因摩擦而造成的損耗用R來等效，它的數(shù)值約為100Ω。由于晶片的等效電感很大，而C很小，R也小，因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q很大，可達(dá)1000～10000。加上晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關(guān)，而且可以做得精確，因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。


4、諧振頻率
    從石英晶體諧振器的等效電路可知，它有兩個(gè)諧振頻率，即：
(1)、當(dāng)L、C、R支路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，它的等效阻抗較小(等于R)。串聯(lián)揩振頻率用fs表示，石英晶體對(duì)于串聯(lián)揩振頻率fs呈純阻性；
(2)、當(dāng)頻率**fs時(shí)L、C、R支路呈感性，可與電容C。發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)頻率用fd表示。
    根據(jù)石英晶體的等效電路，可定性畫出它的電抗—頻率特性曲線。可見當(dāng)頻率**串聯(lián)諧振頻率fs或者頻率**并聯(lián)揩振頻率fd時(shí)，石英晶體呈容性。

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• 詞條

  詞條說明

• 石英晶體振蕩器的構(gòu)成

  石英晶體振蕩器就是我們俗稱的晶振，是一種由石英晶體（二氧化硅晶體）的壓電效應(yīng)制成的諧振器件。 其基本結(jié)構(gòu)如下：在一定方位角（稱為晶圓，可以是方形，矩形或圓形）切片一塊石英晶體，并將其涂在兩個(gè)相應(yīng)的表面上。 銀層作為電極，每個(gè)電極上焊接一根引線連接到引腳，并加入封裝殼體，形成石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱石英晶體或晶體，簡(jiǎn)稱晶體振蕩器。 由IC構(gòu)成的振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。 其產(chǎn)品通常包裝在金屬外殼

• 石英晶振常用術(shù)語解釋

  1、標(biāo)稱頻率：晶振是一種頻率元器件，每一款晶振都有自己的頻率。頻率通常會(huì)標(biāo)識(shí)在產(chǎn)品外殼上,進(jìn)口晶振品牌則會(huì)有品牌的logo標(biāo)識(shí)又或字母代替。2、溫度頻差：在規(guī)定條件下，在工作溫度范圍內(nèi)相對(duì)于基準(zhǔn)溫度（25±2℃）時(shí)工作頻率的允許偏差。3、工作頻率：晶體與工作電路共同產(chǎn)生的頻率。4、調(diào)整頻差：在規(guī)定條件下,基準(zhǔn)溫度（25±2℃）時(shí)工作頻率相對(duì)于標(biāo)稱頻率所允許的偏差。5、負(fù)載諧振頻率（fL）：在規(guī)定條

• 圓柱形晶振解析

  一、圓柱晶振介紹：? ? ? 石英晶體諧振器可分為插入式晶體諧振器和貼片式晶體諧振器，插入式晶體諧振器又稱音叉晶體諧振器和晶體諧振器。由于插入式石英晶體晶片的形狀與圓柱體相似，所以稱之為圓柱體晶體諧振器。圓柱晶體諧振器的頻率是以KHZ為單位。二、圓柱晶振特點(diǎn)解說：? ? ? 圓柱晶振頻率范圍：3.579MHz～60MHz（可*）&nbs

• 有源晶振和無源晶振的比較

  有源晶振和無源晶振無源晶振：其本身是一個(gè)晶體不能振蕩，需依靠配合其他IC內(nèi)部振蕩電路工作。有源晶振：是“晶體+振蕩電路”封裝在一起，只要給它供上電源就有波形輸出。?1、無源晶振——無源晶振需要用DSP片內(nèi)的振蕩器，因?yàn)楸旧頉]有電壓的問題，信號(hào)電平是可變的，也就是說是根據(jù)起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓。無源晶振可用于多種不同時(shí)鐘信號(hào)電壓要求的DSP，而且價(jià)格通常也比較低。無