石英晶体振荡器的结构
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、陶瓷或塑料封装的。
石英晶体振荡器电路形式
石英晶体振荡器电路形式有很多种,常用的有两类:一类是石英晶体接在振荡回路中,作为电感元件使用,这类振荡器称为并联晶体振荡器;另一类是把晶体作为串联短路元件使用,使其工作于串联谐振频率上,称为串联晶体振荡器。
何为并联晶体振荡器 。这类晶体振荡器的原理和一般LC振荡器相同,只是把晶体接在振荡回路中作为电感元件使用,并与其它回路元件一起,按照三点式电路的组成原则与晶体管相连。串联晶体振荡电路是把晶体接在正反馈支路中,当晶体工作在串联谐振频率上时,其总电抗为零,等效为短路元件,这时反馈作用*强,满足振幅起振条件。
石英晶体振荡器术语解释
一、频率准确度:在规定条件下,石英晶体振荡器输出频率相对于标称频率的允许偏离值。常用其相对值表示。
二、频率稳定度:
1、时域表征:
⑴ 在规定条件下,晶振内部元件由于老化而引起的输出频率随时间的漂移。通常用某一时间间隔内的老化频差的相对值来量度(如日、月或年老化率等)。
⑵ 日稳定度(或称日波动):指晶振输出频率在24小时内的变化情况。通常用其*大变化的相对值来表示。
2、频域表征:
⑴ 单边相位噪声功率谱密度,石英晶体振荡器输出信号的频谱中,用偏离载频f Hz处每Hz带宽内单边相位噪声功率与信号功率之比的分贝(dB)量,可写作£(f)单位为dB/Hz。
⑵ 频谱纯度:是量度石英晶体振荡器内部噪声及杂散谱的尺度。通常用单边噪声功率谱密度来表示。
三、输出波形:有正弦波和方波两种。
四、输出幅度:在接入额定负载的规定条件下,石英晶体振荡器输出的均方根值电压。
五、频率温度特性:当环境温度在规定范围内按预定方式变化时,石英晶体振荡器的输出频率产生的相对变化特性。
六、压控线性度:指压控晶振输出频率与压控电压曲线偏离线性的程度。
石英晶体振荡器的应用
1、石英钟走时准、耗电省、经久耐用为其*大优点。不论是老式石英钟或是新式多功能石英钟都是以石英晶体振荡器为核心电路,其频率精度决定了电子钟表的走时精度。这里石英晶体相当于电感。振荡系统的元件参数确定了振频率。一般我们可用加接一只电容C的方法,来改变振荡系统参数,以调整走时精度。根据电子钟表走时的快慢,调整电容有两种接法:若走时偏快,则可在石英晶体两端并接电容C,系统总电容加大,振荡频率变低,走时减慢。若走时偏慢,则可在晶体支路中串接电容C。若此时系统的总电容减小,振荡频率变高,走时增快。只要经过耐心的反复试验,就可以调整走时精度。因此,石英晶体振荡器可用于时钟信号发生器。
2、随着电视技术的发展,近来彩电多采用500kHz或503kHz的晶体振荡器作为行、场电路的振荡源,经1/3的分频得到15625Hz的行频,石英晶体振荡器稳定性和可靠性大为提高。而且石英晶体振荡器价格便宜,更换容易。
3、在通信系统产品中,石英晶体振荡器的价值得到了更广泛的体现,同时也得到了更快的发展。许多高性能的石英晶振主要应用于通信网络、无线数据传输、高速数字数据传输等。
石英晶体振荡器的发展趋势
1、小型化、薄片化和片式化:为满足移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求,石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。
2、高精度与高稳定度,目前无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm。
3、低噪声,高频化,在GPS通信系统中是不允许频率颤抖的,相位噪声是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。
4、低功能,快速启动,低电压工作,低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势。电源电压一般为3.3V。
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