石英晶体振荡器的构成和作用
eeskill 2022-11-29

石英晶体振荡器就是我们俗称的晶振,是一种由石英晶体(二氧化硅晶体)的压电效应制成的谐振器件。 其基本结构如下:在一定方位角(称为晶圆,可以是方形,矩形或圆形)切片一块石英晶体,并将其涂在两个相应的表面上。 银层作为电极,每个电极上焊接一根引线连接到引脚,并加入封装壳体,形成石英晶体谐振器,简称石英晶体或晶体,简称晶体振荡器。 由IC构成的振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。 其产品通常包装在金属外壳中,也可以包装在玻璃外壳,陶瓷或塑料中。


石英晶体振荡器的构成

石英晶振荡器体是一种各向异性晶体。 它由以特定方位角切割的薄片制成,然后在晶片的相应表面上涂有银。 安装一对金属块作为极板,构成石英晶体振荡器。 石英晶体可用作振荡电路的原因在于其压电效应。 当在晶片外部的两个板之间添加电场时,晶体将产生机械变形; 相反,当在板之间施加机械力时,将在晶体中产生电场。 这种现象称为压电效应。


压电效应

如果将电场添加到石英晶体的两个电极,则晶片将经历机械变形。相反,如果在晶片的两侧施加机械压力,则将在晶片的相应方向上产生电场。这种物理现象称为压电效应。如果将交流电压施加到晶片的两个极,则晶片将产生机械振动,并且晶片的机械振动将产生交变电场。一般来说,晶片的机械振动和交变电场的幅度很小,但当施加的交流电压的频率为一定值时,振幅明显增大,远大于其他频率。这种现象称为压电谐振,这与LC电路的谐振现象非常相似。其共振频率与切割模式,晶片的几何形状和尺寸有关。


石英晶体振荡器的作用

石英晶体振荡器广泛用于系统频率源、导航以及其它通讯领域的普通石英晶体振荡器(PXO),工作频率范围在1MHz至150MHz之间,频率稳定度为±25ppm,±50ppm和±100ppm,输出上升和下降时间为5ns,老化率为±5ppm/年。

还有主要用于移动电话、笔记本电脑、PHS、GPS设备和其它无线通信设备的SMD晶体振荡器(PXO)和SMD压控/温补晶体振荡器(VCXO/TCXO/VCTCXO),其PXO和VCXO型SMD晶振输出逻辑与HCMOS/TTL兼容,因而提高了器件的适应性和设计的灵活性。用于手机的SMD晶振主要特点有高精度、高稳定度和小尺寸,精度高达±5ppm,同时采用的晶片色泽白皙同时具有低腐蚀性、不易起振,质量很稳定,尺寸规格有7×5mm、6×3.5mm、5×3.2mm、4×2.5mm。

频率标准、通讯、电子仪表、测试装置、精密计量等领域的高精度高稳定度石英晶体振荡器,可根据长期频率稳定度不同分为TCXO、OCXO、VCXO、SPXO、LPXO(低噪声晶体振荡器)等类型。


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