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石英晶振是一種高精度、高穩(wěn)定度的振蕩器，它是用石英晶體的壓電效應(yīng)制成的諧振元件來(lái)代替LC選頻電路。廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品的振蕩電路中，如通訊系統(tǒng)中的頻率發(fā)生器。功能：為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，提供系統(tǒng)振蕩脈沖，穩(wěn)頻選頻。[敏感詞]簡(jiǎn)單介紹一下應(yīng)時(shí)晶體振蕩器的基本特性、穩(wěn)頻條件、和電路設(shè)計(jì)。

一、水晶體材料的基本特性

石英晶振是一種利用應(yīng)時(shí)晶體(二氧化硅晶體)的壓電效應(yīng)制成的諧振器件。其基本結(jié)構(gòu)大致如下：從一塊應(yīng)時(shí)晶體上按一定方位切下一片，在其對(duì)應(yīng)的兩個(gè)面上鍍上銀層作為電極，在每個(gè)電極上焊上一根引線連接到插針上，加上封裝外殼，形成一個(gè)石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱應(yīng)時(shí)晶體或晶體、晶體振蕩器。產(chǎn)品一般采用金屬外殼封裝，也有玻璃外殼、陶瓷或塑料。

石英晶振在壓力下變形，同時(shí)，它被電極化。極化強(qiáng)度與壓力成正比，稱為‘正壓電效應(yīng)’。相反，在電場(chǎng)的作用下，晶體發(fā)生形變，形變與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，這種現(xiàn)象稱為‘負(fù)壓電效應(yīng)’。

在二十多種具有壓電效應(yīng)的晶體中，應(yīng)時(shí)晶體是無(wú)線通信設(shè)備中令人滿意的材料之一。其機(jī)械強(qiáng)度高，理化性能穩(wěn)定，內(nèi)部損耗低，用其制作的器件廣泛應(yīng)用于頻率控制和頻率選擇電路中。應(yīng)時(shí)的壓電特性、、彈性特性和強(qiáng)度特性隨取向不同而不同，由其制成的諧振器性能也不同。現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十種有用的切割方法。

二、石英諧振器的穩(wěn)頻條件

應(yīng)時(shí)晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度與以下幾個(gè)方面有關(guān)：負(fù)載電容、的激勵(lì)電平

1、負(fù)載電容。一般石英諧振器在振蕩電路中作為電感元件來(lái)穩(wěn)定頻率，而電路的其他元件可以等效為負(fù)載電容，這會(huì)影響石英諧振器的等效參數(shù)和頻率穩(wěn)定性。

從石英晶體振蕩器的兩個(gè)腳向振蕩電路看到的所有有效電容都是由振蕩電路加到應(yīng)時(shí)晶體振蕩器上的負(fù)載電容。電路的工作頻率由電容和應(yīng)時(shí)晶體振蕩器決定。通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)載電容，可以將振蕩電路的工作頻率調(diào)節(jié)到標(biāo)稱值。應(yīng)合理選擇負(fù)載電容。電容過(guò)大時(shí)，雜散電容的影響會(huì)降低，但微調(diào)率會(huì)降低。電容過(guò)小時(shí)，微調(diào)率會(huì)增大，但雜散電容的影響會(huì)增大，、負(fù)載的諧振電阻會(huì)增大，甚至難以起振。

2、激勵(lì)電平。一般以70 -100uA為佳，用激勵(lì)功率表示時(shí)，以1-100u為佳。激勵(lì)電平直接影響石英諧振器的性能，因此電路設(shè)計(jì)者必須嚴(yán)格控制石英諧振器工作在規(guī)定的激勵(lì)電平，才能充分發(fā)揮石英諧振器的特性。一般來(lái)說(shuō)，小的激發(fā)水平有利于長(zhǎng)期穩(wěn)定，稍大的激發(fā)水平有利于短期穩(wěn)定。但是，如果激勵(lì)水平過(guò)高，應(yīng)時(shí)片會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，振動(dòng)區(qū)的溫度升高，應(yīng)時(shí)片中的溫度梯度會(huì)降低頻率穩(wěn)定性。當(dāng)激發(fā)能級(jí)過(guò)高時(shí)，機(jī)械變形超過(guò)彈性極限并引起[敏感詞]晶格位移，使頻率[敏感詞]改變，有時(shí)甚至損壞應(yīng)時(shí)；激勵(lì)電平過(guò)高，等效電阻增大，Q值降低，電阻溫度特性和頻率溫度特性變得不規(guī)則。如果激勵(lì)水平過(guò)高，容易引起寄生振動(dòng)，同時(shí)會(huì)使老化變大。當(dāng)然，如果激發(fā)電平太低，信噪比會(huì)降低，影響短期穩(wěn)定性。如果激勵(lì)水平太低，諧振器就不容易開(kāi)始振動(dòng)，影響工作的穩(wěn)定性和可靠性。因此，在使用諧振器時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的要求嚴(yán)格控制激勵(lì)電平，不能為了增加輸出而任意提高激勵(lì)電平。

三、石英振蕩電路的組成與設(shè)計(jì)

石英振蕩電路的形式很多，但基本電路只有兩類：

并聯(lián)晶體振蕩器和串聯(lián)晶體振蕩器。前者石英晶體是以并聯(lián)諧振的形式出現(xiàn)，而后者則是以串聯(lián)諧振的形式出現(xiàn)。石英振蕩電路主要由IC、石英諧振器XTAL 、電阻、PCB 等組成，[敏感詞]對(duì)各組成部分做簡(jiǎn)單說(shuō)明：

1、IC:可根據(jù)實(shí)用的需要任意選用，如CMOS 反向器IC;專用振蕩IC;大規(guī)模的數(shù)字IC 中自備石英振蕩門(mén)。

2 、負(fù)載特性：振蕩電路(除去CRYSTAL) ,具有一個(gè)負(fù)阻特性(用網(wǎng)絡(luò)頻譜分析儀) ,振蕩電路負(fù)阻值([敏感詞]) 必須大于3 倍的CRTSTAL 電阻值( CRYS2TAL ESR/ RR) ,振蕩電路才可以穩(wěn)定的振蕩。

3 、電容：可根據(jù)用戶的需要選用片式或傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，但是應(yīng)注意選擇適用于高頻的、低損耗的，選用NP0 系列的溫度系數(shù)產(chǎn)品。

4、電阻：在選擇尺寸的同時(shí)需注意功耗的滿足。

5 、PCB :注意能滿足高頻的使用場(chǎng)合和注意盡量降低線路的分布參數(shù)，大面積接地和一點(diǎn)式接地方案的采納。有必要的時(shí)候應(yīng)注意EMI 的防護(hù)。

6 、石英諧振器XTAL :頻率大于1MHz 的諧振器應(yīng)選用ATMODE ,可根據(jù)用戶的需要選擇合適的外形尺寸和封裝的晶體。