晶体应用培训材料

晶体应用培训材料石英晶体振荡器是高精度与高稳固度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥 控器等各类振荡电路中，与通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时 钟信号与为特定系统提供基准信号。一、石英

晶体应用培训材料 石英晶体振荡器是高精度与高稳固度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器 等各类振荡电路中，与通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号与 为特定系统提供基准信号。 一、石英晶体振荡器的基本原理 、石英晶体振荡器的结构 1 石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振 器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称之晶片， 它能够是正方形、矩形或者圆形等），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，简称之 石英晶体或者晶体、晶振。其产品通常用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或者塑料 封装的。 、压电效应 2 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 两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称之压电效应。 假如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。在通常情况下，晶片机械振动的振幅与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， 这种现象称之压电谐振，它与回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切 LC 割方式、几何形状、尺寸等有关。 、符号与等效电路 3 石英晶体谐振器的符号与等效电路如图所示。当晶体不振动时，可把它看成一个 2 平板电容器称之静电电容它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，通常约几个 C, 到几十。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感来等效。通常的值为几 PFPFLL 十到几百晶片的弹性可用电容来等效，的值很小，通常只有 mHmHoCC 〜 。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用来等效，它的数值约为。 0.0002O.lpFR100Q 由于晶片的等效电感很大，而很小，也小，因此回路的品质因数很大，可达 CRQ 〜 。。。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺 1000100 寸有关，而且能够做得精确，因此利用石英谐振器构成的振荡电路可获得很高的频率 稳固度。 、谐振频率 4 （ 从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率，即当、、支路发 1）LCR 生串联谐振时，它的等效阻抗最小（等于。串联揩振频率用表示，石英晶体关 R）fs （ 于串联揩振频率呈纯阻性，当频率高于时、、支路呈感性，可与电容 fs2）fsLCR 。发生并联谐振，其并联频率用表示。 Cfd 根据石英晶体的等效电路，可定性画出它的电抗一频率特性曲线如图所示。可见 2e 当频率低于串联谐振频率或者者频率高于并联揩振频率时，石英晶体呈容性。仅 fsfd 在极窄的范围内，石英晶体呈感性。 fsVf<fd 二、石英晶体振荡器类型特点 石英晶体振荡器是由品质因素极高的石英晶体振子（即谐振器与振荡电路构成。晶 体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等，共同决定振荡器的性能。国际电 工委员会将石英晶体振荡器分为类:普通晶体振荡电压操纵式晶体 （IEC）4（SPXO）, （（ 振荡器温度补偿式晶体振荡恒温操纵式一定负载电容条件下测 VCXO）,TCXO）,