石英晶体振动器又叫石英谐振器,简称晶振,是使用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片遭到外加交变电场的作用时会发生机械振动,当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相一起,振动便变得很激烈,这便是晶体谐振特性的反响。使用这种特性,就能够用石英谐振器替代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。因为石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率安稳度高级长处,被应用于家用电器和通讯设备中。石英谐振器因具有极高的频率安稳性,故主要用在要求频率非常安稳的振动电路中作谐振元件。
压电效应
若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会发生机械变形。反之,若在晶片的两边施加机械力,则在晶片相应的方向大将发生电场,这种物理现象称为压电效应。
如果在晶片的南北极上加交变电压,晶片就会发生机械振动,一起晶片的机械振动又会发生交变电场。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细小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅显着加大,比其他频率下的振大的幅多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象非常相似。它的谐振频率与晶片的切开方法、几许形状、尺度等有关。
石英晶体振动器构成
石英晶体振动器的根本构成大致是:从一块石英晶体上按必定方位角切下薄片(称为晶片,它可所以正方形、矩形或圆形等),在它的两个对应面上涂敷银层作电极,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谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;而在封装内部增加IC组成振动电路的晶元件称为晶体振动器。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料装的。
频率受外界环境的影响
石英晶体振动器的频率规模很宽,频率安稳度在10-4~10-12规模内,经校准一年内可坚持10-9的精确度,高质量的石英晶体振动器,在常常校按时,频率精确可达10-11。
石英晶体振动器频率不是固定不变的,许多要素能够影响它的,比方温度就能够改动它,所以才会有“温度补偿晶振”的出生。
频率的温度特性曲线
温度补偿晶振(TCXO)是经过附加的温度补偿电路使由周围温度改动发生的振动频率改动量减少,然后起到一个温度补偿的作用。温度补偿晶振温度补偿的原理便是经过改动振动回路中的负载电容,使其随温度改动来补偿谐振器因为环境温度改动所发生的频率漂移。
比方一个石英晶体振动器的频率精度是±20ppm,但可能会因为电压改动有±1ppm的影响,焊接温度有±5ppm的影响,机械轰动与冲击有±3ppm的影响,温度规模可能有±5-20ppm的影响等等。这些都是非常常见的影响石英晶体振动器频率精度的要素,有必要考虑进去。
以下是频率受外界环境的影响作用有关参数
频率精确度:在标称电源电压、标称负载阻抗、基准温度(25℃)以及其他条件坚持不变,晶体振动器的频率相对与其规则标称值的最大答应误差,即(fmax-fmin)/f0;
频率温度安稳度:在标称电源和负载下,作业在规则温度规模内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大答应频偏;
频率老化:在规则的环境条件下,因为元件(主要是石英谐振器)老化而引起的输出频率随时刻的体系漂移进程。通常用某一时刻距离内的频差来测量。关于高安稳晶振,因为输出频率在较长的作业时刻内呈近似线性的单方向漂移,往往用老化率(单位时刻内的相对频率改动)来测量。
石英晶体振动器中的微调电容电路
别的,石英晶体振动器中的微调电容便是用来调整它的频率的。
频率调理规模:经过调理晶振的某可变元件改动输出频率的规模。
调频(控压)特性:包含调频频偏、调频灵敏度、调频线性度。
①调频频偏:压控晶体振动器操控电压由标称的最大值改动到最小值时输出频率差。
②调频灵敏度:压控晶体振动器改动单位外加操控电压所引起的输出频率的改动量。
③调频线性度:是一种与抱负直线(最小二乘法)相比较的调制体系传输特性的测量。