石英晶振分非溫補(bǔ)式晶體振蕩器、溫補(bǔ)晶體振蕩器(tcxo)、電壓控制晶體振蕩器(vcxo)、恒溫控制式晶體振蕩器(ocxo)和數(shù)字化/μp補(bǔ)償式晶體振蕩器(dcxo/mcxo)等幾種類型。其中,無溫補(bǔ)式晶體振蕩器是最簡單的一種,在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(jis)中,稱其為標(biāo)準(zhǔn)封裝晶體振蕩器(晶振)。
現(xiàn)以yxc晶振為例,簡要介紹一下石英晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)與工作原理。 石英晶體,有天然的也有人造的,是一種重要的壓電晶體材料。石英晶體本身并非振蕩器,它只有借助于有源激勵和無源電抗網(wǎng)絡(luò)方可產(chǎn)生振蕩。晶振主要是由品質(zhì)因數(shù)(q)很高的晶體諧振器(即晶體振子)與反饋式振蕩電路組成的。
石英晶體振子是振蕩器中的重要元件,晶體的頻率(基頻或n次諧波頻率)及其溫度特性在很大程度上取決于其切割取向。石英晶體諧振器的基本結(jié)構(gòu)、(金屬殼)封裝及其等效電路。 只要在晶體振子板極上施加交變電壓,就會使晶片產(chǎn)生機(jī)械變形振動,此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。
當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時,就會發(fā)生壓電諧振,從而導(dǎo)致機(jī)械變形的振幅突然增大。晶體諧振器的等效電路中,co為晶片 (a)石英晶體振于的結(jié)構(gòu) (b)金屬殼封裝示圖(c)等效電路 與金屬板之間的靜電電容;l、c為壓電諧振的等效參量;r為振動磨擦損耗的等效電阻。石英晶體諧振器存在一個串聯(lián)諧振頻率fos(1/2π),同時也存在一個并聯(lián)諧振頻率fop(1/2π)。
由于coc,fop與fos之間之差值很小,并且rωol,r1/ωoc,所以諧振電路的品質(zhì)因數(shù)q非常高(可達(dá)數(shù)百萬),從而使石英晶體諧振器組成的振蕩器頻率穩(wěn)定度十分高,可達(dá)10-12/日。石英晶體振蕩器的振蕩頻率既可近似工作于fos處,也可工作在fop附近,因此石英晶體振蕩器可分串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種。用石英晶體諧振器及其等效電路,取代lc振蕩器中構(gòu)成諧振回路的電感(l)和電容(c)元件,則很容易理解晶體振蕩器的工作原理。
晶振的總精度(包括起始精度和隨溫度、電壓及負(fù)載產(chǎn)生的變化)可以達(dá)到±25ppm。晶振既無溫補(bǔ)也無溫度控制措施,其頻率溫度特性幾乎完全由石英晶體振子的頻率溫度特性所決定。在0~70℃范圍內(nèi),晶振的頻率穩(wěn)定度通常為20~1000ppm,晶振可以用作鐘頻振蕩器。
標(biāo)簽:
時鐘晶振電路 時鐘晶振接地 時鐘晶振作用 時鐘晶振誤差 時鐘晶振貼片電容 時鐘晶振電路作用