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1、石英晶体振荡器的构造 石英晶体振荡器是应用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件,它的根本组成大抵是:从一块石英晶体上按肯定方位角切下薄片(简称为晶片,它能够是正方形、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,再加上封装外壳就组成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振。其产物普通用金属外壳封装,也有效玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。下图是一种金属外壳封装的石英晶体构造表示图。
2、压电效应 若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会孕育发生机器变形。反之,若在晶片的两侧施加机器压力,则在晶片响应的偏向大将孕育发生电场,这种物理征象称为压电效应。假如在晶片的南北极上加交变电压,晶片就会孕育发生机器振动,同时晶片的机器振动又会孕育发生交变电场。在普通状况下,晶片机器振动的振幅和交变电场的振幅十分巨大,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅显着加大,比其他频率下的振幅大得多,这种征象称为压电谐振,它与LC回路的谐振征象非常类似。它的谐振频率与晶片的切割方法、多少外形、尺寸等有关。 3、标记和等效电路 石英晶体谐振器的标记和等效电路如图2所示。当晶体不振动时,可把它当作一个平板电容器称为静电电容C,它的巨细与晶片的多少尺寸、电极面积有关,普通约几个PF到几十PF。当晶体振荡时,机器振动的惯性可用电感L吹刃АF胀↙的值为几十mH 到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效,C的值很小,普通只要0.0002~0.1pF。晶片振动时因摩擦而形成的消耗用R来等效,它的数值约为 100Ω。因为晶片的等效电感很大,而C很小,R也小,因而回路的质量因数Q很大,可达1000~10000。加上晶片自身的谐振频率根本上只与晶片的切割方法、多少外形、尺寸有关,并且能够做得准确,因而应用石英谐振器构成的振荡电路可取得很高的频率稳固度。
4、谐振频率 从石英晶体谐振器的等效电路可知,它有两个谐振频率,即(1)当L、C、R歧路发作串联谐振时,它的等效阻抗最小(即是R)。串联揩振频率用fs示意,石英晶体关于串联揩振频率fs呈纯阻性,(2)当频率高于fs时L、C、R歧路呈理性,可与电容C。发作并联谐振,其并联频率用fd示意。 依据石英晶体的等效电路,可定性画出它的电抗—频率特征曲线如图2e所示。可见当频率低于串联谐振频率fs大概频率高于并联揩振频率fd时,石英晶体呈容性。仅在fs<f<fd极窄的范畴内,石英晶体呈理性。 |
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