石英晶体振荡器的基本工作原理
eeskill 2022-11-28

石英晶体本身并非振荡器,它只有借助于有源激励和无源电抗网络方可产生振荡。spxo主要是由品质因数(q)很高的晶体谐振器(即晶体振子)与反馈式振荡电路组成的。石英晶体振子是振荡器中的重要元件,晶体的频率(基频或n次谐波频率)及其温度特性在很大程度上取决于其切割取向。石英晶体谐振器的基本结构、(金属壳)封装及其等效电路。 只要在晶体振子板极上施加交变电压,就会使晶片产生机械变形振动,此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时,就会发生压电谐振,从而导致机械变形的振幅突然增大。


石英晶体振荡器的基本工作原理

石英晶体振荡器(简称晶振)的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化矽的结品体)的压电效应制成的一种谐振器件,它的基木构成大致是:从一块石英晶体上按一一定方位角切下薄片(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、陶瓷或塑胶封装的。

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,若在晶片的两则施加机械压力,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。

石英晶体振荡器工作作用

符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图所示。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形状‘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來等效。一般L的值为几十mH到几百mH。晶片的弹性可用电容C來等效,C的值很小,一般只有0. 0002-0.1pF.晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效,它的数假约为100。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木上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关,而且可以做得精确,因此利用石英振荡器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定性。

石英振荡器优点

1、石英钟走时准、耗电省、经久耐用为其最大优点。不论是老式石英钟或是新式多功能石英钟都是以石英晶体振荡器为核心电路,其频率精度决定了电子钟表的走时精度。

2、随着电视技术的发展,近来彩电多采用500kHz或503kHz的晶体振荡器作为行、场电路的振荡源,经1/3的分频得到15625Hz的行频,其稳定性和可靠性大为提高。而且晶振价格便宜,更换容易。

3、在通信系统产品中,石英晶体振荡器的价值得到了更广泛的体现,同时也得到了更快的发展。许多高性能的石英晶振主要应用于通信网络、无线数据传输、高速数字数据传输等。

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乖乖兔爸爸 2022-11-28
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