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              石英晶振的特點及主要參數
              - 2020-05-14-

                石英晶振是高精度和高安穩度的振蕩器,被廣泛使用于彩電、計算機、遙控器等各類振蕩電路中,以及通訊系統中用于頻率發生器、為數據處理設備發生時鐘信號和為特定系統提供基準信號。

                一、石英晶振的底子原理

                1、石英晶振的結構

                石英晶振是使用石英晶體(二氧化硅的結晶體)的壓電效應制成的一種諧振器材,它的底子構成大致是:從一塊石英晶體上按必定方位角切下薄片(簡稱為晶片,它可所以正方形、矩形或圓形等),在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極,在每個電極上各焊一根引線接到管腳上,再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。

                2、壓電效應

                若在石英晶振的兩個電極上加一電場,晶片就會發生機械變形。反之,若在晶片的兩頭施加機械壓力,則在晶片相應的方向大將發生電場,這種物理現象稱為壓電效應。如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會發生機械振蕩,一起晶片的機械振蕩又會發生交變電場。在一般情況下,晶片機械振蕩的振幅和交變電場的振幅非常細微,但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時,振幅顯著加大,比其他頻率下的振幅大得多,這種現象稱為壓電諧振,它與LC回路的諧振現象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切開辦法、幾何形狀、標準等有關。

                3、符號和等效電路

                當晶體不振蕩時,可把它當作一個平板電容器稱為靜電電容C,它的巨細與晶片的幾何標準、電極面積有關,一般約幾個PF到幾十PF。當晶體振蕩時,機械振蕩的慣性可用電感L來等效。一般L的值為幾十mH到幾百mH。晶片的彈性可用電容C來等效,C的值很小,一般只需0.00020.1pF。晶片振蕩時因沖突而構成的損耗用R來等效,它的數值約為100Ω。由于晶片的等效電感很大,而C很小,R也小,因此回路的質量因數Q很大,可達1000~10000。加上晶片自身的諧振頻率底子上只與晶片的切開辦法、幾何形狀、標準有關,并且能夠做得精確,因此使用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率安穩度。

                4、諧振頻率

                從石英晶振的等效電路可知,它有兩個諧振頻率,即(1)當L、C、R支路發生串聯諧振時,它的等效阻抗較?。ǖ扔赗)。串聯揩振頻率用fs標明,石英晶體關于串聯揩振頻率fs呈純阻性,(2)當頻率高于fs時L、C、R支路呈理性,可與電容C。發生并聯諧振,其并聯頻率用fd標明。

                根據石英晶體的等效電路,可定性畫出它的電抗—頻率特性曲線??梢姰旑l率低于串聯諧振頻率fs或許頻率高于并聯揩振頻率fd時,石英晶體呈容性。僅在fs<f<fd極窄的范圍內,石英晶體呈理性。

                二、石英晶振的主要參數

                晶振的主要參數有標稱頻率,負載電容、頻率精度、頻率安穩度等。不同的晶振標稱頻率不同,標稱頻率大都標明在晶振外殼上。如常用一般晶振標稱頻率有:48kHz、500 kHz、503.5 kHz、1MHz~40.50 MHz等,關于特殊要求的晶振頻率可抵達1000MHz以上,也有的沒有標稱頻率,如CRB、ZTB、Ja等系列。負載電容是指晶振的兩條引線銜接IC塊內部及外部全部有用電容之和,可看作晶振片在電路中串接電容。負載頻率不同決議振蕩器的振蕩頻率不同。標稱頻率相同的晶振,負載電容不必定相同。由于石英晶振有兩個諧振頻率,一個是串聯揩振晶振的低負載電容晶振:另一個為并聯揩振晶振的高負載電容晶振。所以,標稱頻率相同的晶振交流時還必須要求負載電容一至,不能冒然交流,否則會構成電器作業不正常。頻率精度和頻率安穩度:由于一般晶振的功用底子都能抵達一般電器的要求,關于高等設備還需求有必定的頻率精度和頻率安穩度。頻率精度從10^(-4)量級到10^(-10)量級不等。安穩度從±1到±100ppm不等。這要根據具體的設備需求而挑選適宜的晶振,如通訊網絡,無線數據傳輸等系統就需求更高要求的石英晶體振蕩器。因此,晶振的參數決議了晶振的質量和功用。在實踐使用中要根據具體要求挑選恰當的晶振,因不同功用的晶振其價格不同,要求越高價格也越貴,一般挑選只需滿足要求即可。


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