石英晶体构成的正弦波振荡电路VIP专享

石英晶体谐振器, 简称石英晶体, 具有非常稳定的固有频率。 对于振荡频率的稳定性要求高的电路, 应选用石英晶体作选频网络。 一、石英晶体的特点 将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向切割成很薄的晶片, 再将晶片两个对应的表面抛光和涂敷银层, 并作为两个极引出管脚, 加以封装, 就构成石英晶体谐振器。 其结构示意图和符号如右图所示。 1.压电效应和压电振荡 在石英晶体两个管脚加交变电场时, 它将会产有利于一定频率的机械变形, 而这种机械振动又会产生交变电场, 上述物理现象称为压电效应。 一般情况下, 无论是机械振动的振幅, 还是交变电场的振幅都非常小。 但是, 当交变电场的频率为某一特定值时, 振幅骤然增大, 产生共振, 称之为压电振荡。 这一特定频率就是石英晶体的固有频率, 也称谐振频率。 2.石英晶体的等效电路和振荡频率 石英晶体的等效电路如下图（a）所示。 当石英晶体不振动时, 可等效为一个平板电容 C0, 称为静态电容；其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积, 一般约为几到几十皮法。 当晶片产生振动时, 机械振动的惯性等效为电感L, 其值为几毫亨。 晶片的弹性等效为电容C, 其值仅为0.01 到0.1pF, 因此, C<0。 晶片的磨擦损耗等效为电阻R, 其值约为100Ω, 理想情况下 R=0。 当等效电路中的L、C、R 支路产生串联谐振时, 该支路呈纯阻性, 等效电阻为R, 谐振频率 谐振频率下整个网络的电抗等于R并联 C0的容抗, 因R<<ω0C0, 故可近似认为石英晶体也呈纯阻性, 等效电阻为R。 当 ffs 时, L、C、R 支路呈感性, 将与 C0 产生并联谐振, 石英晶体又呈纯阻性, 谐振频率 由于 C<0, 所以 fP≈fS。 当f>fP 时, 电抗主要决定于C0, 石英晶体又呈容性。 因此, 石英晶体电抗的频率特性如上图所示, 只有在fs