石英晶体振荡器原理.doc

(完整版)石英晶体振荡器原理石英晶体振荡器的基本工作原理及作用（1)石英晶体振荡器（简称晶振)的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化矽的结晶体）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、陶瓷或塑胶封装的。（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。(3)符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图所示。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C，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，机械振动的惯性可用电感L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等效，C的值很小，一般只有0。00020。1pF.晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R等效，它的值约为100。由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因Q很大，可达100010000。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、尺寸有关，而且可以做得精确,因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定性。晶体符号等效电路频率特性曲线图 石英晶体振荡器外形图片