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发布时间:2022-05-18 11:33:00 作者:北京启尔特
晶振
石英晶体谐振器(英文:quartz crystal unit或quartz crystal resonator,常被标识为Xtal,Extenal Crystal Osillator,外部晶振器,因为晶振单元常常作为电路外接),简称石英晶体或晶振,是利用石英晶体(又称水晶)的压电效应,用来产生高精度振荡频率的一种电子元件,属于被动元件。该元件主要由石英晶片、基座、外壳、银胶、银等成分组成。
振荡器也可以分为插件和贴片。插件可以按大小和脚位来分。例如所谓全尺寸的,又称长方形或者14pin,半尺寸的又称正方形或者8pin。不过要注意的是,这里的14pin和8pin都是指振荡器内部***IC的脚位数。振荡器本身是4pin。而从不同的应用层面来分,又可分为OSC(普通钟振)、TCXO(温补钟振)、VCXO(压控钟振)、OCXO(恒温钟振)等等。
石英晶体振荡器的基本原理
压电效应
若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形。反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。
符号和等效电路
石英晶体谐振器的符号和等效电路如图2所示。当晶体不振动时,可把它看成一个平板电容器称为静电电容C,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般约几
个PF到几十PF。当晶体振荡时,机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十mH到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效,C的值很小,一般只有0.00020.1pF。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效,它的数值约为100Ω。由于晶片的等效电感很大,而C很小,R也小,因此回路的品质因数Q很大,可达1000~10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关,而且可以做得准确,因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。
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