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石英晶体振荡器的工作原理

日期:2022-11-23 (来源:互联网)

晶体振动在电路板上随处可见。只要使用处理器,就必须有晶体振动。即使没有外部晶体振动,芯片内部也有晶体振动。

1.晶振概述

晶振一般指晶体振荡器。晶体振荡器BAV99-7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;

并添加到包装内部IC形成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属壳包装,也用玻璃壳包装.陶瓷或塑料包装。

2.晶振的工作原理

石英晶体振荡器是一种由石英晶体压电效应制成的谐振器件。其基本组成大致如下:从石英晶体上按一定方向角切下薄片,在两个对应面涂上银层作为电极,在每个电极上焊接一根导线,连接到管脚上。此外,封装外壳构成石英晶体谐振器,简称石英晶体或晶体.晶体振动。其产品一般用金属外壳包装,也有玻璃外壳.陶瓷或塑料包装。

如果在石英晶体的两个电极上增加一个电场,晶片就会发生机械变形。相反,如果在晶片两侧施加机械压力,就会在晶片的相应方向产生电场,这种物理现象称为压电效应。

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如果在晶片的两极上增加交变电压,晶片会产生机械振动,晶片的机械振动会产生交变电场。

一般来说,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常小,但当外部交变电压的频率为特定值时,振幅明显增远大于其他频率,称为压电谐振,与LC电路的谐振现象非常相似。其谐振频率与晶片切割方法相似。.几何形状.尺寸等相关。

晶体不振动时,可视为平板电容器,称为静电电容器C,晶片的大小和几何尺寸.与电极面积有关,一般几种皮法到几十种皮法。当晶体振荡时,机械振动的惯性可以与电感L相等。

一般L值为几十豪亨到几百豪亨。电容C可以等效晶片的弹性,C值很小,一般只有0.0002~0.1皮法。晶片振动时摩擦造成的损造成的损耗,其值约为100欧元。

由于晶片的等效电感很大,而C很小,R也也很小,所以电路的质量因素Q很大,可以达到1000~10000。此外,晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方法相匹配、几何形状。由石英谐振器组成的振荡电路可以获得高频稳定性。

计算机有一个计时电路,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的时钟,称之为计时器可能更合适。

计算机计时器通常是一过精密加工的石英晶体,在其张力范围内以一定的频率振荡,这取决于晶体本身的切割和张力。有两个与每个石英晶体相关的寄存器,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少1。当计数器减少到0时,产生一个中断,计数器从保持寄存器中重新安装到初始值。这种方法可以编程一个计时器,每秒中断60次(或以任何其他希望的频率中断)。每次中断都被称为一个时钟滴滴。

晶体振荡器可以在电气上等同于一个电容器和一个电阻,然后连接到一个电容器的二端网络。在电工学中,该网络有两个谐振点,其中频率较低,频率较高。

由于晶体本身的特性,这两个频率之间的距离相当接近。在这个极窄的频率范围内,晶体振动等效为电感,因此只要晶体振动的两端并联合适的电容,就会形成并联谐振电路。

并联谐振电路加入负反馈电路可形成正弦波振荡电路。由于晶振等效电感的频率范围很窄,即使其他元件的参数变化很大,振荡器的频率也不会有很大的变化。

晶体振动有一个重要的参数,即负载电容值。如果选择与负载电容值相等的并联电容,晶体振动标称的谐振频率。

一般晶体振荡器振荡电路在反相放大器的两端连接到晶体振荡器,然后两个电容器分别连接到晶体振荡器的两端,每个电容器的另一端连接到地面,两个电容器串联的容量值应等于负载电容器,请注意一般IC引脚有等效输入电容,这一点不容忽视。

晶体振荡器的容一般为15皮或12.5皮。如果考虑元件引脚的等效输入电容,两个22皮电容构成晶振振荡电路是更好的选择。