石英晶体振荡电路识读

石英晶体振荡电石英晶体振荡电石英晶体振荡电石英晶体振荡电路识读路识读路识读路识读 模拟电子技术模拟电子技术 石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读1、石英晶体的结构石英晶体的全称是石英晶体谐振器，简称石英晶体。将二氧化硅晶体按照一定的方向切割成晶片，表面抛光并涂敷银层，封装，即为石英晶体，其结构示意图和电路符号如图所示。其中(a)为结构示意图，(b)电路符号。1.1 石英晶体的等效电路和频率特性 石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读2、石英晶体的等效电路和频率特性石英晶体的复杂性石英晶体是绝缘体，因此不通直流电，但可以通过交流电。将交流电压加到石英晶体两端，一方面，晶片及两面涂银层构成一只电容，显然会起导电作用，其导电特性和普通电容器相同；另一方面，石英晶体有压电效应，施加交变电压后，会引起晶片的振动，这种振动反过来又会产生交变的电场，这种交变电场又影响晶体的导电，因此石英晶体的导电特性就变得十分复杂。为了说明石英晶体的导电特性，通常采用等效电路和频率特性曲线。1.1 石英晶体的等效电路和频率特性 石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读2、石英晶体的等效电路和频率特性石英晶体的等效电路石英晶体的等效电路如右图1所示。图中C0为石英晶体不振动时的平板电容器的电容，一般几个pF到几十pF大小；电感L等效于机械振动的惯性，大约几毫亨到几十毫亨；电容C等效于晶片的弹性，大约0.10.01pF；R为晶片振动时的等效摩檫损耗电阻，约100。1.1 石英晶体的等效电路和频率特性 石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读石英晶体的频率特性频率特性如右图所示。其中纵坐标是晶体的电抗X，横坐标是频率f。上半平面X0，晶体表现为感性元件，下半平面X0，晶体表现为容性元件。图中fS是等效电路中R、L、C串联支路的谐振频率：1.1 石英晶体的等效电路和频率特性fP是C0和L、C、R支路组成的并联电路的谐振频率，等于：2、石英晶体的等效电路和频率特性由于CC0，比较上面两式，可得：fSfP。石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读1.1 石英晶体的等效电路和频率特性2、石英晶体的等效电路和频率特性从频率特性图可以看出：f fP时，电抗主要决定于C0，晶体也呈现为容性；fS f fP，在这个频率范围内，晶体呈感性，相当于一个电感。晶体实际使用时，都将工作于这个区域。由于晶体的损耗电阻R和等效晶片弹性的电容C都很小，与普通电感相比较，晶体的品质因数特别高。线圈绕制的电感，品质因数102左右，而石英晶体的品质因数可以高达104106。石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读1.1 石英晶体的等效电路和频率特性石英晶体产品下图所示的是两种典型的石英晶体产品，(a）是HC-49U系列石英谐振器产品的外型，产品的谐振频率从1.8432MHz60MHz之间可选；(b)是用于手机的贴面封装的石英晶体谐振器，其谐振频率为32.768kHz。石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读1.2 石英晶体正弦波振荡电路1、结构典型的石英晶体振荡电路如图所示，与电容反馈式振荡电路相比较，只是用石英晶体BZ取代电路中的电感L。2、工作原理：石英晶体振荡电路的工作原理和电容反馈式振荡电路相同，3、振荡频率：即为串联谐振频率fS：石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读1.2 石英晶体正弦波振荡电路4、石英晶体产品谐振频率标记 用石英晶体谐振器产品组成振荡电路时，这一谐振频率一般都在产品封装表面给出。例如，下图所示的晶体，其谐振频率为14.318MHz。5、石英晶体振荡电路优点：石英晶体振荡电路的突出优点是振荡频率稳定度极高，f/f0可达10-610-8，一些产品甚至高达10-1010-11。谢谢观看！谢谢观看！谢谢观看！谢谢观看！模拟电子技术模拟电子技术