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晶体谐振器(Crystal)
晶体谐振器,英文是Crystal Units,简称为晶体(也有人称为无源晶振)。目前市场上使用广泛的是石英晶片为基材的晶体晶振。32.768kHz晶体谐振器。包括贴片音叉晶振,圆柱形和DIP型。AT晶体谐振器采用AT切割方式,基于基波的频率范围覆盖4MHz~64MHz。多种规格尺寸可选。SAW谐振器300MHz至870MHz高频率用途,超薄超小尺寸,可应用在汽车无鈅门锁等领域、近场通信等低功耗无线通信上。
石英晶振的类型和大概区分
石英晶体谐振器是由品质因素极高的石英晶体振子(即谐振器和振荡电路)组成。晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等,共同决定谐振器的性能。国际电工(IEC)将石英晶体谐振器分为4类:普通晶体振荡(TCXO),电压控制式晶体谐振器(VCXO),温度补偿式晶体振荡(TCXO),恒温控制式晶体振荡( OCXO)。目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡(DCXO)等。
(1)普通晶体谐振器(SPXO)可产生10-5~10-4量级的频率精度,标准频率—100MHZ,频率稳定度是±100ppm。 SPXO没有采用任何温度频率补偿措施,价格低廉,通常用作微处理器的时钟器件。封装尺寸范围从21×14×6mm及5×3.2×1.5mm。
(2)电压控制式晶体谐振器(VCXO)的精度是10−6~10-5量级,频率范围1~30MHz。低容差谐振器的频率稳定度是±50ppm。通常用于锁相环路。封装尺寸14×10×3mm。
(3)温度补偿式晶体谐振器(TCXO)采用温度敏感器件进行温度频率补偿,频率精度达到10−7~10-6量级,频率范围1—60MHz,频率稳定度为±1~±2.5ppm,封装尺寸从30×30×15mm至11.4×9.6×3.9mm。通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备等。
(4)恒温控制式晶体谐振器(OCXO)将晶体和振荡电路置于恒温箱中,以消除环境温度变化对频率的影响。 OCXO频率精度是10−7~10-8量级,对某些特殊应用甚至达到更高。频率稳定性在四种类型谐振器。
振荡器的类型
晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振(谐振)的英文名称不同,无源晶振为crystal(晶体),而有源晶振则叫做oscillator(振荡器)。无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号,自身无法振荡起来,所以“无源晶振”这个说法并不准确;有源晶振是一个完整的谐振振荡器。
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,它的基本结构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。
石英晶体振荡器的工作原理
石英晶体的化学成分是二氧化硅,可以用做振荡电路,是利用它的压电效应。当交变电压施加于石英晶片时,晶片将随交变电压的频率产生周期性的机械振动;同时,机械振动在晶片产生电荷而形成交变电流。一般来说,这种机械振动的振幅很小,而振动频率很稳定。但当外加信号源的频率与晶体的固有频率相等时,晶体便发生共振,此时晶体外电路的交变电流也较大,这个现象称为石英晶体的压电谐振。因为晶体振荡电路的频率稳定性很好,所以广泛应用于电子系统中,为其提供基准时钟。