1 石英晶体振荡器 石英晶体振荡器是一种用于频率稳定和选择频率的电子器件,它的主要作用是提供频率基准,由于它具有高稳定的物理化学性能、极小的弹性震动损耗以及频率稳定度高的特点,因此被广泛用于远程通信、卫星通信、移动电话系统、全球定位系统(GPS)、导航、遥控、航空航天、高速计算机、精密计测仪器及消费类民用电子产品中,是目前其它类型的振荡器所不能替代的
一、石英晶体谐振器的结构、振荡原理 1 、 石英晶体振荡器的结构 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(简称为晶片,它可以是正方形、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
下图是一种金属外壳封装的石英晶体结构示意图
2 、 压电效应 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,这种物理现象称为压电效应
如果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
在一般情况下,晶片机械振动的振幅和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,这种现象称为压电谐振,它与 LC 回路的谐振现象2 十分相似
它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关
二、石英晶体振荡器的等效电路与谐振频率 1、等效电路 石英晶体谐振器的等效电路如下图所示
当晶体不振动时,可把它看成一个平板电容器称为静电电容 Co,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般约几个 PF 到几十PF
当晶体振荡时,机械振动的惯性可