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石英晶振的特点及主要参数
- 2020-05-14-

  石英晶振是高精度和高安稳度的振荡器,被广泛使用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中,以及通讯系统中用于频率发生器、为数据处理设备发生时钟信号和为特定系统提供基准信号。

  一、石英晶振的底子原理

  1、石英晶振的结构

  石英晶振是使用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器材,它的底子构成大致是:从一块石英晶体上按必定方位角切下薄片(简称为晶片,它可所以正方形、矩形或圆形等),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,简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

  2、压电效应

  若在石英晶振的两个电极上加一电场,晶片就会发生机械变形。反之,若在晶片的两头施加机械压力,则在晶片相应的方向大将发生电场,这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会发生机械振荡,一起晶片的机械振荡又会发生交变电场。在一般情况下,晶片机械振荡的振幅和交变电场的振幅非常细微,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅显着加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切开办法、几何形状、标准等有关。

  3、符号和等效电路

  当晶体不振荡时,可把它当作一个平板电容器称为静电电容C,它的巨细与晶片的几何标准、电极面积有关,一般约几个PF到几十PF。当晶体振荡时,机械振荡的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十mH到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效,C的值很小,一般只需0.00020.1pF。晶片振荡时因冲突而构成的损耗用R来等效,它的数值约为100Ω。由于晶片的等效电感很大,而C很小,R也小,因此回路的质量因数Q很大,可达1000~10000。加上晶片自身的谐振频率底子上只与晶片的切开办法、几何形状、标准有关,并且能够做得精确,因此使用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率安稳度。

  4、谐振频率

  从石英晶振的等效电路可知,它有两个谐振频率,即(1)当L、C、R支路发生串联谐振时,它的等效阻抗较小(等于R)。串联揩振频率用fs标明,石英晶体关于串联揩振频率fs呈纯阻性,(2)当频率高于fs时L、C、R支路呈理性,可与电容C。发生并联谐振,其并联频率用fd标明。

  根据石英晶体的等效电路,可定性画出它的电抗—频率特性曲线。可见当频率低于串联谐振频率fs或许频率高于并联揩振频率fd时,石英晶体呈容性。仅在fs<f<fd极窄的范围内,石英晶体呈理性。

  二、石英晶振的主要参数

  晶振的主要参数有标称频率,负载电容、频率精度、频率安稳度等。不同的晶振标称频率不同,标称频率大都标明在晶振外壳上。如常用一般晶振标称频率有:48kHz、500 kHz、503.5 kHz、1MHz~40.50 MHz等,关于特殊要求的晶振频率可抵达1000MHz以上,也有的没有标称频率,如CRB、ZTB、Ja等系列。负载电容是指晶振的两条引线衔接IC块内部及外部全部有用电容之和,可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率不同决议振荡器的振荡频率不同。标称频率相同的晶振,负载电容不必定相同。由于石英晶振有两个谐振频率,一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振:另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。所以,标称频率相同的晶振交流时还必须要求负载电容一至,不能冒然交流,否则会构成电器作业不正常。频率精度和频率安稳度:由于一般晶振的功用底子都能抵达一般电器的要求,关于高等设备还需求有必定的频率精度和频率安稳度。频率精度从10^(-4)量级到10^(-10)量级不等。安稳度从±1到±100ppm不等。这要根据具体的设备需求而挑选适宜的晶振,如通讯网络,无线数据传输等系统就需求更高要求的石英晶体振荡器。因此,晶振的参数决议了晶振的质量和功用。在实践使用中要根据具体要求挑选恰当的晶振,因不同功用的晶振其价格不同,要求越高价格也越贵,一般挑选只需满足要求即可。