TA的每日心情 | 开心 2022-1-21 15:21 |
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石英晶体振荡器(英文名称Crystal)简称晶振,严格来讲,它应该是石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称,不过由于在消费类电子产品中石英晶体谐振器的应用更多,所以一般的概念中已把晶振等同于谐振器理解了。石英晶体振荡器是一种利用石英晶片的压电特性制作而成的电谐振元件,在电路中常用于稳定频率和选择频率石英晶振的突出优点在于,用它所构成的振荡器的频率十分准确且稳定,是目前其他类型的振荡器所不能替代的。
! H1 d7 y' i6 @! N" r9 j$ `0 P 作为一种线性、无源被动元件,石英晶体振荡器在无线电话、载波通讯、广播电视、卫星通信、无线遥控装置、数字仪表、计算机、家电单片机和电子钟表等设备中得到了广泛的应用, @7 y* @( n' N+ ^: s8 Q' g
2 o3 d5 @2 E8 v9 T; p+ Y& e 结构及特点/ G) v. u$ J5 Y6 \. n: O
常见金属外壳石英晶体振荡器的内部结构如图35-1所示。从一块石英晶体(二氧化硅的结晶体)上按一定方位角切得薄晶片(可以是正方形、矩形或圆形等),在晶片的两个对应表面上涂敷上银层,引出一对电极,再将晶片部分密封在金属(或塑料、玻璃、陶瓷)外壳内,就构成了一个普通石英晶体振荡器。' u* M$ D' `5 b7 B) g
9 M- J+ a' @9 a. H; s4 v 石英晶体振荡器之所以能作为谐振器,是基于它具有的“压电效应”特性若在石英晶体振荡器的两个电极间加上一电压,石英晶片的两个银层面间就会形成电场,晶片就会产生机械变形。反之,若在晶片两侧施加上机械压力,则在晶片相应的方向上会产生电场,这种现象称为压电效应。如在石英晶体振荡器两电极间所加的是交变电压,石英晶片就会产生机械变形振动,同时机械变形振动又会产生交变电场。一般来说,这种机械振动的振幅比较小,但其振动频率却很稳定。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(取决于晶片切割方式、几何形状、尺寸等)相同时,机械振动的幅度将急剧增加,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似石英晶体振荡器的特点是具有很高的品质因数(Q值),它有串联和并联两种基本谐振现象,可构成灵活多样的振荡电路 由石英晶体振荡器组成的振荡器与普通LC回路构成的振荡器相比较,其最大特点是频率稳定度极高。石英晶体振荡器的Q值高达104~106,其振荡频率几乎取决于晶片尺寸,稳定度可达10-6~10-8,一些产品甚至高达10-10~10-11。,而最好的LC振荡电路的Q值只能达到几百,振荡频率的稳定度也只能达到10-5可见,石英晶体振荡器的稳定性是LC回路等所不能相比的。. k% }8 _- F$ y# _! T5 }. N! m9 j
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外形和种类; ?0 M) W- p% }' c. W; A. z' @
常用石英晶体振荡器按外形不同,可分为图35-2 (a)所示的圆柱型、扁圆型、方型和贴片型等几种;按外壳封装材料不同,可分为图35-2 (b)所示的金属外壳和塑料外壳两种(另有玻璃外壳和陶瓷外壳,不过很少见到);按引脚电极数目区分,有图35-2 (c)所示的二端型(普通石英晶体振荡器)和三端型(组合有两个电容器的石英晶体振荡器或增加了一条金属外壳引脚的石英晶体振荡器)、四端型(外形与有源石英晶体振荡器相同,但其中两个引脚空悬着的无源石英谐振器)等几种。5 ~) L( G: X+ O8 r2 q( A6 l
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如果按照用途来区分,有通用型石英晶体振荡器、时钟脉冲用石英晶体振荡器、微处理器用石英晶体振荡器和钟表用石英晶体振荡器等几种;如果按频率精度和稳定度来划分,有普通型、中精度型和高精度型3种,其频率稳定度分别可达10-5、10-6、10-8。高精度石英晶体振荡器的壳内多带有恒温槽,能够进行温度补偿.如国产BA12型高精度石英晶体振荡器的频率稳定度高达 10-11,可用于产生基准频率或标准时间。; q( H# | g/ r6 n+ w7 L. n
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