Release date:2019-12-25
石英晶振是高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器,被廣泛應(yīng)用于彩電、計算機、遙控器等各類振蕩電路中,以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號。
1、石英晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)
石英晶體振蕩器是利用石英晶體(二氧化硅的結(jié)晶體)的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件,它的基本構(gòu)成大致是:從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片,它可以是正方矩形或圓形等),在它的兩個對應(yīng)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,再加上封裝外殼就枃成了石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的為了防止Aq電極被氧化,一般在封裝時充入N2。
2、壓電效應(yīng)
若在石英晶體的兩個電極上加一電場,晶片就會產(chǎn)生機械變形。反之,若在晶片的兩側(cè)施加機械壓力,則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場,這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會產(chǎn)生機械振動,同時晶片的機械振動又會產(chǎn)生交變電均在一般情況下,晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小,但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時,振幅明顯加大,比其他頻率下的振幅大得多,這種現(xiàn)象稱為壓蘆,它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。
3、符號和等效電路
石英晶體諧振器的符號和等效電路。當(dāng)晶體不振動時,可把它看成一個平板電容器稱為靜電電容C,它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關(guān),一般約幾個PF到幾十PF。當(dāng)晶體振蕩時,機械振動的慣性可用電感L來等效。一般L的值為幾十mH到兒百mH。晶片的彈性可用電容C來等效,C的值很小,一般只有00002~0.1pF。晶片振動時因摩擦而造成的損耗用R來等效(與晶片表面光滑度成反比粗糙平整度影響R值它決定了晶振80%的品質(zhì)),它的數(shù)值約為1009。由于晶片的等效電感很大,而C很小,R也小,因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q(Q=12If5CR)很大,可達1000-10000加上晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關(guān),而且可以做得[敏感詞],因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。
4、諧振頻率
從石英晶體諧振器的等效電路可知,它有兩個諧振頻率,即(1)當(dāng)L、C、R支路發(fā)生串聯(lián)諧振時,它的等效阻抗最小(等于R)。串聯(lián)揩振頻率用fs表示,石英晶體對于串聯(lián)揩振頻率fs呈純阻性,(2)當(dāng)頻率高于fs時L、C、R支路呈感性,可與電容C。發(fā)生并聯(lián)諧振,其并聯(lián)頻率用fd表示。
根據(jù)石英晶振的等效電路,可定性畫出它的電抗一頻率特性曲線?？梢姰?dāng)頻率亻于串聯(lián)諧振頻率fs或者頻率高于并聯(lián)揩振頻率fd時,石英晶體呈容性。僅在fs<f<f極窄的范圍內(nèi),石英晶體呈感性。
