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石英晶体谐振器的基本工作原理及作用

(1)石英晶体谐振器（简称晶振）的结构石英晶体谐振器是利用石英晶体（二氧化矽的结晶体）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、陶瓷或塑胶封装的。

(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。

(3)符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图所示。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pF到几十pF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L來等

石英晶体谐振器的负载

晶振在振荡电路中起振时等效为感性，负载电容与晶振的等效电感形成谐振，决定振荡器的振荡频率。负载电容值不同，振荡器的振荡频率也不一样，改变负载电容的大小，就可以改变振荡频率。因此，通过适度调整负载电容，一般可以将振荡器的振荡频率准确地调整到标准值。在晶振资料主要参数中提供的负载电容是一个测试条件，也是一个不容忽视的使用条件，忽略这个负载电容参数，会使振荡频率偏离标准值，偏离过大时会使振荡器起振困难造成停振。

晶体谐振器基本参数

操作温度范畴 晶体元件工作中在要求频差以内的操作温度范畴。 存储温度范围 晶体能在它的性中获得完好无损储存的范畴。 鼓励电平 电源电路中用于推动晶体元件震荡的开关电源叫鼓励电平，越好的商品必须的鼓励电平越小。 负荷电容 从晶体的2个脚位向电控系统看去电源电路所展现的所有合理电容，即是负荷电容，它与晶体元件一起决策晶体在电源电路上的工作效能。 等效电路 晶体的等效电路。可运用其描述晶体在串联谐振周边的工作中特点，Co表明静态数据电容，是晶体两电级中间的电容和再加上导线及底座产生的电容。RI、LI、CI构成晶体等效电路的动态臂。CI表明石英石的动态电容。LI为动态电感器，RI为动态电阻器 .

晶体谐振器的激励电平

激励电平。一般取70 -100uA 为佳，用激励功率表示时，一般取1 -100uW 为佳。激励电平的大小直接影响石英谐振器的性能，所以电路设计者一定要严格控制石英谐振器在规定的激励电平下工作，以便充分发挥石英谐振器的特点。一般来讲，激励电平偏小对于长稳有利，激励电平稍大对于短稳有利。但是激励电平太大，石英片振动强，振动区域温度升高，石英片内产生温度梯度，会使频率稳定度降低;激励电平过大，由于机械形变超过弹性限度而引起长期的晶格位移，使频率产生长期性的变化，甚至有时会把石英片振坏;激励电平过大，会使等效电阻增加，Q 值下降，电阻温度特性和频率温度特性变得不规则;激励电平过大，容易激起寄生振动，同时还会使老化变大。当然，激励电平过低也会使信噪比变小而影响短期稳定度，激励电平太低，谐振器不易起振，影响工作的稳定和可靠性。所以谐振器使用应根据不同的要求严格控制激励电平，更不能为了增大输出而随意提高激励电平。