石英晶体振荡器的结构特点
eeskill 2022-11-23

石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化矽的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件,其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑胶封装

什么是石英晶体振荡器

晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片),石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器,被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中,以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。

石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片,它可以是正方形、矩形或圆形等),在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

石英晶体振荡器原理

若在石英晶体上施加交变电场,则晶体晶格将产生机械振动,当外加电场的频率和晶体的固有振荡频率一致时,则出现晶体的谐振。由于石英晶体在压力下产出的电场强度很小,这样仅需很弱的外加电场即可产生形变,这一特性使压电石英晶体很容易在外加交变电场激励下产生谐振。其振荡能量损耗小,振荡频率极稳定,这些再加上石英优良的机械、电气和化学稳定性,使它自40年代以来就成为石英钟、电子表、电话、电视、计算机等与数字电路有关的频率基准元件

石英晶体振荡器的结构特点

1.石英晶体振荡器的结构原理石英晶体振荡器一般由外壳、晶片、支架、电极板、引线等组成。外壳材料有金属、玻璃、胶木、塑料等,外形有圆柱形、管形、长方形、正方形等多种。 晶片是从一块晶体上按一定的方位角切下的薄片,可以是圆形或正方形,矩形等。按切割晶片的方位不同,可将晶片分为at、bt、ct、dt、x、y等多种切型。不同切型的晶片其特性也不尽相同,尤其是频率温度特性相差较大。 晶片的两个对应表面上涂敷银层,由晶片支架固定并引出电极。晶片支架分为焊线式和夹紧式两种。通常,中、低频晶体振荡器采用焊线式晶片支架,而高频晶体振荡器采用夹紧式晶片支架。 石英晶体振荡器的工作原理基于晶片的压电效应(晶片两面加上不同极性的电压时,晶片的几何尺寸将压缩或伸张,此现象即为压电效应)。当晶片两面加上交变电压时,晶片将随着交变信号的变化而产生机械振动。当交变电压的频率与晶片的固有频率(只与晶片几何尺寸相关)相同时,机械振动最强,电路中的电流也最大,这即是晶体谐振特性。 2.彩色电视机用石英晶体振荡器 彩色电视机中使用的石英晶体振荡器有彩色副载波恢复振荡器用晶体振荡器、遥控发射器用晶体振荡器、微处理器用晶体振荡器和行振荡用晶体振荡器

石英晶体振荡器稳频原理

石英晶体振荡器所以能获得比10^-5更高的频率稳定度是由于采用石英晶体谐振器,它具 有以下优良性能:

(1) 石英晶体振荡器的振荡频率主要由石英晶体谐振器的谐振频率fq决定,fq主要取 决于石英晶片的尺寸。石英晶体的物理性能和化学性能都十分稳定,它的尺寸受外界条件如 温度、湿度、气压等变化的影响极小,使其谐振频率fq十分稳定,因而石英晶体谐振器上标志的标称频率是十分稳定的,从而使石英晶体振荡器具有很高的振荡频率稳定度。

(2) 与Q值只有200~300的普通LC回路相比,石英晶体谐振器具有很高的品质因数Q =104?106。因而,石英晶体呈现的等效电抗x随频率的变化极其陡峭。当各种频率不稳 定因素使振荡回路的电抗产生±△X变化时,只要晶体振荡频率f作微量变化,高Q的石英晶 体谐振器就可以产生一负正△X的电抗变化,来抵偿外界因素变化的影响,使整个回路的总电抗 和∑X = 0,维持了反馈相位的平衡。这使石英晶体振荡器在晶体管参数、负载、供电电压、 温度等外界因素变化的条件下,维持晶体振荡频率稳定不变的能力强。

(3) 石英晶体谐振器与晶体管等有源器件的接入系数极小,这大大减弱了晶体管的输出 电容、输入电容等参数以及外电路中的不稳定因素对石英晶体振荡器决定频率系统的影响, 这也有利于提高石英晶体振荡器的频率稳定度。石英晶体谐振器的等效阻抗很大,它与晶体管等有源器件只要保持较松的耦合就能维持振荡,石英晶体谐振器与晶体管的接入系数p大 约是10^-3---10^-4量级。

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