0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

晶振的工作原理

jf_pJlTbmA9 来源:电子汇 2023-12-08 17:32 次阅读

晶振概述

晶振一般指晶体振荡器。晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片),石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;

而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。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。

晶振工作原理

石英晶体振荡器是利用石英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,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。

若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形。反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。

在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

当晶体不振动时,可把它看成一个平板电容器称为静电电容C,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般约几个皮法到几十皮法。当晶体振荡时,机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十豪亨到几百豪亨。晶片的弹性可用电容C来等效,C的值很小,一般只有0.0002~0.1皮法。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效,它的数值约为100欧。由于晶片的等效电感很大,而C很小,R也小,因此回路的品质因数Q很大,可达1000~10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关,而且可以做得精确,因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。

计算机都有个计时电路,尽管一般使用“时钟”这个词来表示这些设备,但它们实际上并不是通常意义的时钟,把它们称为计时器可能更恰当一点。计算机的计时器通常是一个精密加工过的石英晶体,石英晶体在其张力限度内以一定的频率振荡,这种频率取决于晶体本身如何切割及其受到张力的大小。有两个寄存器与每个石英晶体相关联,一个计数器和一个保持寄存器。石英晶体的每次振荡使计数器减1。当计数器减为0时,产生一个中断,计数器从保持寄存器中重新装入初始值。这种方法使得对一个计时器进行编程,令其每秒产生60次中断(或者以任何其它希望的频率产生中断)成为可能。每次中断称为一个时钟嘀嗒。

wKgZomVdndOAc03EAATWJsHmolk350.png

晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络电工学上这个网络有两个谐振点,以频率的高低分其中较低的频率为串联谐振,较高的频率为并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近,在这个极窄的频率范围内,晶振等效为一个电感,所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路,由于晶振等效为电感的频率范围很窄,所以即使其他元件的参数变化很大,这个振荡器的频率也不会有很大的变化。

晶振有一个重要的参数,那就是负载电容值,选择与负载电容值相等的并联电容,就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器的两端接入晶振,再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地,这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容,请注意一般IC的引脚都有等效输入电容,这个不能忽略。一般的晶振的负载电容为15皮或12.5皮,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22皮的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。

文章转载自:电子

审核编辑:汤梓红
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 晶振
    +关注

    关注

    32

    文章

    2467

    浏览量

    66845
  • 晶体振荡器
    +关注

    关注

    9

    文章

    500

    浏览量

    28449
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    工作原理#工作原理大揭秘

    元器件时钟振荡器
    jf_46672626
    发布于 :2022年07月29日 13:36:03

    工作原理

    元器件时钟振荡器
    jf_95215556
    发布于 :2022年07月29日 20:40:51

    #硬声创作季 工作原理

    元器件
    Mr_haohao
    发布于 :2022年11月07日 06:21:14

    工作原理#工作原理大揭秘

    元器件
    weiwei
    发布于 :2023年05月13日 13:58:01

    #工作原理大揭秘 工作原理#电路原理

    二极管电路
    油泼辣子
    发布于 :2023年11月16日 13:16:09

    分类概述,工作原理和作用

    分为有源和无源。无源只有两个引脚,没有所谓的正负极。有源
    发表于 10-26 15:24

    tcxo温补工作原理是什么?

    TCXO是由热敏电阻和阻容元件组成的温度补偿电路,在振荡器中与石英晶体子串联而成的。在温度变化时,热敏电阻的阻值和晶体等效串联电容容值相应变化,从而抵消或削减振荡频率的温度漂移。该补偿方式电路简单
    发表于 09-19 09:02

    温度补偿工作原理是什么?

    具有关专业机构调查,中国电子市场对压电石英的需求是越来越大了,从而使晶体行业达到膨胀式的发展,尤其是近几年时间国内的晶体厂家不断更新研发,从而导致一些很基本的电子元件慢慢的被淘汰掉了,就拿我们
    发表于 10-21 09:02

    工作原理及功能作用

      全称为晶体振荡器(英文CrystalOscillators),其作用在于产生原始的时钟频率,这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。  工作原理  计算机都有个
    发表于 07-06 11:30

    一份手机时钟电路中工作原理简介

    处理器芯片内部的微处理器电路中的开机模块提供所需的时钟频率。这个过程中,最重要的是如何产生稳定可靠的时钟频率。这就不得不谈到工作原理
    发表于 07-05 07:30

    工作原理是什么?有哪些参数

    工作原理及参数详解(最透彻) 工作原理及参数详解(最透彻)原文链接点击这里
    发表于 07-20 06:04

    自整角机的工作原理

    自整角机的工作原理 1 控制式自整角机的工作原理控制式自整角机
    发表于 11-20 00:14 2.2w次阅读
    自整角机的<b class='flag-5'>工作原理</b>

    U盘基本工作原理

    U盘基本工作原理 一、 U盘基本工作原理 通用串行总线(Universal serial Bus)是一种快速灵活的接口,当
    发表于 05-06 16:19 1.4w次阅读

    声卡的工作原理

      声卡的工作原理 声卡的工作原理:声卡的工作原理其实很简
    发表于 12-21 14:18 1909次阅读

    光耦的工作原理

    光耦的工作原理 光耦的工作原理 光耦的工作原理
    发表于 12-25 15:10 0次下载