石英無(wú)源晶振與有源晶振的介紹,它們的壓電特性是什么?下面晶光華小編來(lái)為大家介紹 石英無(wú)源晶振與有源晶振,以及它們的壓電特性:
石英晶體諧振器(Quartz Crystal Unit或Quartz Crystal Resonator,常簡(jiǎn)寫(xiě)成Xtal),簡(jiǎn)稱石英晶體或無(wú)源晶振,是石英晶片加上電極與外殼封裝,是利用石英晶體的壓電效應(yīng),用來(lái)產(chǎn)生高精度振蕩頻率的一種電子器件,這是單純石英晶體被動(dòng)件,不含主動(dòng)元件,需搭配外加電路才會(huì)產(chǎn)生振蕩。這是被動(dòng)(無(wú)源)元件,又稱它無(wú)源晶振(含義:被動(dòng)式石英晶體振蕩器)。該器件主要由石英晶片、基座、外殼、銀膠、銀等成分組成。根據(jù)引線狀況可分為直插(有引線)與表面貼裝(無(wú)引線)兩種類型。
在任何電子電路設(shè)計(jì)中,查看晶體的等效電路都是很有用的,這樣才能正確完成電子設(shè)計(jì)。下圖為石英晶體諧振器的正常等效電路。
石英晶體振蕩器(crystal oscillator,簡(jiǎn)寫(xiě)OSC或XO)簡(jiǎn)稱有源晶振,是指內(nèi)含石英晶體與振蕩電路的模組,需要電源,可直接產(chǎn)生振蕩信號(hào)輸出。因內(nèi)含有源(有源)電子器件,整個(gè)模組也屬有源器件,又稱它有源晶振。石英晶體諧振器通常是四支接腳的電子器件,其中兩支為電源,一支為振蕩信號(hào)輸出,另一支為空腳或控制用。
晶振電路通常利用逆壓電效應(yīng)原理工作。施加的電場(chǎng)將在某些材料上產(chǎn)生機(jī)械變形。因此,它利用振動(dòng)晶體的機(jī)械共振,它是由壓電材料制成的,用于產(chǎn)生特定頻率的電信號(hào)。
通常,石英晶體振蕩器高度穩(wěn)定,具有良好的品質(zhì)因數(shù)(Q),尺寸小,并且與經(jīng)濟(jì)相關(guān)。因此,與其他諧振器(如 LC 電路、音叉)相比,石英晶體振蕩器電路更優(yōu)越。通常在微處理器和微控制器中,我們使用 8MHz 晶體振蕩器。
等效電路還描述了晶體的晶體作用。只需看看上面所示的等效電路圖即可。電路中用到的基本元件,電感L代表晶體質(zhì)量,電容C2代表柔量,C1代表晶體機(jī)械成型形成的電容,電阻R代表晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)摩擦,石英晶體振蕩電路圖中由串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振等兩個(gè)諧振組成,即兩個(gè)諧振頻率。
當(dāng)電容 C1 產(chǎn)生的電抗與電感 L 產(chǎn)生的電抗相等且相反時(shí),就會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振。 fr 和 fp 分別代表串聯(lián)和并聯(lián)諧振頻率,“fr”和“fp”的值可以通過(guò)下式確定以下等式如上圖所示。
上圖描述了等效電路、諧振頻率繪圖、諧振頻率公式。
壓電最早于 1880 年由兩兄弟和法國(guó)科學(xué)家雅克和皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn);在對(duì)各種晶體進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),他們發(fā)現(xiàn)對(duì)石英等特定晶體施加機(jī)械壓力會(huì)釋放電荷,他們稱之為壓電效應(yīng),壓電是利用晶體將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能,反之亦然的過(guò)程。
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