标签: 泛音晶振

晶振是由压电晶体构成的。压电效应使晶体能够在一定频率下振荡，为电路提供稳定的频率信号。晶体的品质因数Q值越高，晶振的频率稳定性越好。晶体的振动频率和晶片的厚度，面积，切割方式有关。 厚度 石英晶振的振荡频率与晶片厚度呈反比关系。晶片越薄，振荡频率越高。较厚的晶片振动幅度小，抗冲击性能更强；而较薄的晶片虽然能够实现高频振动，但对外界应力更为敏感，易受损。 泛音晶体技术可以实现更高的频率。一个基频为20MHz的晶片，通过五次泛音可以达到100MHz的振荡频率。这种方法使得中低基频晶片也能产生上百兆赫兹的稳定振荡。 形状 1.音叉:音叉形晶片常用于低频应用，如32.768kHz的时钟晶振。音叉的“叉子”长度(L)是决定频率的重要因素。L越大，振动频率越高。 2.矩形:矩形晶片主要用于MHz频率的振荡器。这种形状便于批量制造和封装，其振荡频率主要由厚度决定。 切割方式 石英片的切角和晶体的性能有着密切的关系，例如老化特性，频率稳定性等。不同的切割方式可以用XYZ坐标来定义。 1.AT切(0.5~300MHz)使用最广泛的切割方式，主要应用在电子仪器，无线通信等。由于工艺的限制和晶片破裂的风险，晶片不能无限的薄，所以高频晶体通常在泛音模式下工作。 2.BT切(0.5~200MHz)比AT切晶片厚50%。晶体随着频率的增加，晶片会薄，可以用于在更高的频率下，特别是需要基频而不是泛音的晶体。不过BT切的温度特性比AT切差。 3.SC切切割角度是基于x,y,z基础坐标的双旋转。双旋转的切角分别为21.93°和34.11°。频率范围一般是0.5~200 MHz。恒温晶振中晶体主要采用SC切割，其开机特性好，频率温度系数好。 4.IT切，厚度切割模式，频率范围在0.5~200MHz之间，与SC切有相似的性能。其频率温度曲线是三阶抛物线，拐点在78℃。 5.音叉晶振的温度特性曲线是负二次方程曲线。呈现出以理想室温+25°C为中心的向下抛物线，温度走低或走高都会使频率稳定度变差。所以需要考虑使用环境温度和精度。

石英晶体在电路中用作时间或者频率基准源，堪称设备心脏。决定着电子设备的性能稳定性。晶振都由石英晶片组成，那么晶片的厚度和晶振频率有什么关系呢？ 晶振的频率大小取决于晶片厚度和晶片尺寸。晶片越薄，振荡频率就越高。一般来讲，40MHz的晶体需要41.75微米的晶片厚度；100MHz的晶体厚度需要16.7微米(数据来源于网络)。由于工艺的限制和晶片破裂的风险，晶片不能无限的薄。 为了达到高频，除了使用小尺寸晶片，也可以使用泛音晶体。20MHz基频的晶片，经过五次泛音就可达到100MHz。从而，几十兆赫兹基频的晶片就可以产生上百兆赫兹的稳定振荡频率。 叮叮叮，问答时间到啦~ Q: 基频和泛音晶振的区别？ A: 泛音晶振和晶振相比较，泛音晶振的加工工艺没有区别，只有在调试和测试的时候按照泛音频率测试。KOAN泛音晶体需要电感和电容的配合才可以得到理想的频率; 若不加,则会输出基频。 Q: 为什么泛音只有奇数次？ A: 在泛音中，不仅是石英晶体上下震动，晶体的内部分子层也在震动。分子层沿着相反方向移动。由于偶次谐波被自身抵消掉了，泛音就只有奇数次。