石英晶体振荡器应用
无线电通信-6.3 石英晶体振荡器、负阻振荡器及几种特殊振荡现象
上图(b)可以看到，石英晶振可以等效为一个串联 谐振回路和一个并联谐振回路。
如图，石英晶体振荡器工 作于串、并联谐振频率之间 很狭窄的感性区间。因此， 振荡电路可分为两类：
并联型晶体振荡器：振荡
器工作在晶体谐振器的并
联谐振频率附近，晶体作 为等效电感使用。
石英晶体谐振器的电抗曲线
串联型晶体振荡器：振荡 器工作在晶体谐振器的串 联谐振频率，晶体作为短 路元件（串联谐振元）来 使用。
6.8.1 并联谐振型晶体振荡器
这类晶体振荡器的振荡原理和一般反馈式LC振荡器 相同，只是把晶体置于反馈网络的振荡回路之中，作 为一个感性元件，并与其他回路元件一起按照三端电 路的基本准则组成三端振荡器。常见有两种基本类型：
皮尔斯电路
密勒电路
皮尔斯振荡电路
振荡频率几乎由石英晶振的参数决定，而石英晶 振本身的参数具有高度的稳定性，且具有高Q值。
合理选择扼流圈的电感量或旁路电容的电容量，高频扼流 圈串接小电阻或并接大电阻。
② 超高频寄生振荡是由电路中的分布参数(引线电感，极 间电容)构成。要消除这类振荡的常用措施是：
粗短的引线，贴片元件，基极、集电极串小无感电阻，隔 直、旁路电容上并小电容。
③ 电源加去耦电路。
6.10.2 间歇振荡
振荡 → 停振 → 振荡 ，这样现率
来说，回路呈感性，振荡器不
满足相位平衡条件，不能产生
振荡。而对于7次及其以上的
泛音频率，回路呈容性，但其
电容量过大，负载阻抗过小，
以致电压增益下降太多，不能
起振。
泛音晶体振荡器交流等效电路
关键：用LC1回路替代了C1。LC1回路必须设计在该电路所利用的n 次泛音和（n-2）次泛音之间
石英晶体元器件简介演示
未来石英晶体元器件将不断涌现出新的技术创新，推动市场不断升 级和变革。
行业整合
随着市场竞争的加剧，石英晶体元器件行业将出现整合现象，优势企 业将进一步巩固市场地位。
05
石英晶体元器件的选型与使用 注意事项
选型原则与标准
性能参数匹配
选择满足电路性能要求的石英晶 体元器件，确保其频率、温度系 数、负载电容等参数符合设计要 求。
通过石英晶体元器件，可以确保电子 设备中的电路运行在准确的频率上， 从而提高设备的性能和稳定性。
石英晶体传感器的应用
石英晶体传感器利用石英晶体的压电效应，将物理量（如压力、加速度、温度等 ）转换为电信号。
这些传感器在工业自动化、环境监测、航空航天等领域有广泛应用，用于测量和 监控各种物理量。
石英晶体谐振器的应用
石英晶体谐振器利用石英晶体的振荡特性，产生高精度和高 稳定的振荡信号。
在各种电子设备和通信系统中，石英晶体谐振器被用作时钟 源或参考频率源，确保系统正常运行。
03
石英晶体元器件的制造工艺
石英晶体元器件的制造工艺
• 石英晶体元器件，也称为石英晶体振荡器（Quartz Crystal Oscillator, QCO），是一种利用石英晶体（通常为天然或人造 石英）的压电效应产生振荡的电子元件。由于其具有高精度、 高稳定性和长寿命等优点，石英晶体元器件广泛应用于通讯、 导航、计算机、家电及工业控制等领域。
04
石英晶体元器件的市场与发展 趋势
市场需求与竞争格局
市场需求
随着电子设备的发展，石英晶体元器件市场需求持续增长，尤其在通信、导航 、消费电子等领域。
竞争格局
石英晶体元器件市场呈现多极化竞争格局，国内外知名品牌和中小企业均有参 与，竞争激烈。
晶振选型与应用知识
石英晶振选型与应用知识石英晶体是压电晶体的一种，沿着特定的方向挤压或拉伸，它的两端会产生正负电荷，这种效应称为正压电效应；相反，对晶体施加电场导致晶体形变的效应，称为逆压电效应。
所以在石英晶片两面施加交变电场，晶片就会产生形变，而形变又会产生电场，这是一个周期转换的过程。
对于特定的晶片，这个周期是固定的，我们利用这个周期来产生稳定的基准时钟信号。
石英晶体元器件，是利用石英晶体的压电效应实现频率控制、稳定或选择的关键电子元器件。
包括石英晶体谐振器、石英晶体振荡器和石英晶体滤波器。
在石英晶片的两面镀上电极，经过装架、调频、封装等工序后制成石英晶体元件。
石英晶体元件与集成电路等其它电子元件组合成石英晶体器件。
本文主要介绍石英晶振：即所谓石英晶体谐振器（无源晶振）和石英晶体振荡器（有源晶振）的统称。
一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了，振荡器就是通常所指钟振。
石英晶振是一种用于稳定频率和选择频率的电子元件，已被广泛地使用在无线电话、载波通讯、广播电视、卫星通讯、仪器仪表等各种电子设备中.一、石英晶振的型号命名方法1.国产石英晶体谐振器的型号由三部分组成：–第一部分：表示外壳形状和材料，B表示玻璃壳，J表示金属壳，S表示塑料封型；–第二部分：表示晶片切型，与切型符号的第一个字母相同，A表示AT切型、B表示BT切型，–第三部分：表示主要性能及外形尺寸等，一般用数字表示，也有最后再加英文字母的。
JA5为金属壳AT切型晶振元件，BA3为玻壳AT切型晶振元件。
2石英晶体振荡器的型号命名有四部分组成：.–第一部分：主称用大写字母Z表示石英晶体振荡器；–第二部：类别用大写字母表示，其意义见下表：–第三部分：频率稳定度等级用大写字母表示，其意义见下表：–第四部分：序号用数字表示，以示产品结构性能参数的区别从型号上无法知道晶振元件的主要电特性，需查产品手册或相关资料才行。
二、石英晶振的结构特点1.石英晶体谐振器一般由外壳、晶片、支架（金属座）、外引线、引线等组成。
试论石英晶体振荡器的原理和应用
．
英 晶片的 相应方 向上 就会 产 生 电 场 ； 过来 ， 反 在
石 英晶片 的两个 电极 之 间外 加一 电场 ， 晶片 又会
厂
庙 ● 』
英通 常是 六方 晶体 ， 晶 把 体按 一 定 的方 位 切 割 成 薄 片， 是石英 晶片 ， 以把 它切 成正方 形 、 就 可 矩形
＾ 时它 的 阻抗为 零 ； 一个 是并 联谐振 频 率 ， 在 ｆ＝ ， 时它 的阻抗 为无穷 大 。 两个 频率 的计算 ２ 这
１ １
或 圆形 ， 晶片 的两 面镀 上 一 层 薄银 ， 焊上 两 在 再
李培 行 ， 自考 刘
河北省广宗县广宗 中学 ， 河北省 广宗县 ０ ４ ０ ５６ ０
大家熟悉 的 Ｌ Ｃ正弦 波振荡 器 ， 大 的缺点 最 是 振荡频率 很 不稳 定 ， 到 电源 电压 、 受 环境 温 度
３ 晶振 谐 振频率 的计算
石英 晶 体 在 电路 中相 当 于 一 个 Ｌ 振 荡 回 Ｃ
Ｖｏ ． ８ ＮＯ ３ ３ １２ ． ７ （ Ｓ） ３ ２ ０ ． Ｏ１ ． ０． ６
物
理
教
学
探
讨
第２０年 第 ３期 （ 半 月） 上
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｐ ｙ ｉｓ Ｔｅ ｃ ｉ ｇ ｏ ｒ ａ ｆ ｈ ｓｃ ａｈｎ
试 论 石 英 晶体 振 荡 器 的原 理 和 应 用
变化 、 元件 老化等外 界 因素 的 影 响 ， 谐振 频 率
就 会发 生 改 变 。 石英 晶 体 振 荡 器 （ 而 简称 晶振 ）
石英晶体振荡器的应用
石英晶体振荡器的应用石英晶体振荡器（quartz crystal oscillator）是一种可靠的电子元件，用于生成精确的频率信号。
它在现代电子设备中广泛应用，例如手机、计算机、通信设备、控制系统和科学仪器等领域。
本文将阐述该元件的应用。
一、电子时钟电子时钟是石英晶体振荡器最常见的应用之一。
振荡器可以精确地控制时间，因此可用于制作电子腕表、台式时钟、壁挂钟等。
它比机械时钟更加精确和可靠，且无需定期校准。
二、计算机计算机使用石英晶体振荡器作为主频率源，以精确控制指令执行速度和计算周期。
对于现代CPU，振荡器的频率通常在1GHz以上。
此外，振荡器还用于计算机主板的时钟输出，用于控制各个组件的时序和同步。
三、通信设备石英晶体振荡器在通信设备中也有广泛应用。
例如，手机里的时钟电路就是由振荡器提供的，用于同步话音信号的采样和数字化。
无线电台、卫星通信系统和雷达等设备中也有应用。
四、科学仪器石英晶体振荡器在科学仪器中也是必不可少的元件，用于测量和控制各种物理量。
例如，在天文望远镜中，振荡器用于精确控制反射镜的位置，实现目标的精确定位。
在光谱仪中，振荡器用于产生精确的时间基准，控制光源的发射谱线等。
五、控制系统石英晶体振荡器还用于各种控制系统中，如自动化控制、电力系统控制等。
振荡器提供精确的时间基准，用于实现各种监控、调节和控制。
总之，石英晶体振荡器是现代电子设备中不可或缺的元件，它的应用范围广泛、功能强大、稳定可靠。
在未来，随着科技的不断进步和发展，它的应用也将越来越广泛，带来更多便利和创新。
石英晶体振荡器(简称晶振)
石英晶体振荡器（简称晶振）
石英晶体振荡器（简称晶振）一、术语解释1、频率准确度：在规定条件下，晶振输出频率相对于标称频率的允许偏离值。
常用其相对值表示。
2、频率稳定度：
2.1[时域表征]
⑴在规定条件下，晶振内部元件由于老化而引起的输出频率随时间的漂移。
通常用某一时间间隔内的老化频差的相对值来量度（如日、月或年老化率等）。
⑵日稳定度（或称日波动）：指晶振输出频率在24小时内的变化情况。
通常用其最大变化的相对值来表示。
2.2[频域表征]
⑴单边相位噪声功率谱密度，晶振输出信号的频谱中，用偏离载频f Hz处每Hz带宽内单边相位噪声功率与信号功率之比的分贝（dB）量，可写作￡（f）单位为dB/Hz。
⑵频谱纯度：是量度晶振内部噪声及杂散谱的尺度。
通常用单边噪声功率谱密度来表示。
3、输出波形：有正弦波和方波两种。
4、输出幅度：在接入额定负载的规定条件下，晶振输出的均方根值电压。
5、频率温度特性：当环境温度在规定范围内按预定方式变化时，晶振的输出频率产生的相对变化特性6、压控线性度：指压控晶振输出频率与压控电压曲线偏离线性的程度。
二、应用指南根据晶振的不同使用要求及特点，通常分为以下几类：普通晶振、温补晶振、压控晶振、温控晶振等。
安装晶振时，应根据其引脚功能标识与应用电路应连接，避免电源引线与输出引脚相接输出。
在测试和使用时所供直流电源应没有足以影响其准确度的纹波含量，交流。
石英晶体谐振器基本知识介绍
石英晶体谐振器基本知识介绍1、石英晶体谐振器简介石英晶体谐振器是一种用于稳定频率和选择频率的重要电子元件。
在有线通讯、无线通讯、广播电视、卫星通讯、电子测量仪器、微机处理、数字仪表、钟表等各种军用和民用产品中得到了日益广泛的应用。
我公司的石英晶体谐振器不仅广泛应用于国家重点军事及航天工程中，也为“神舟”系列飞船及其运载火箭进行了多次成功配套。
2、石英晶体谐振器名词术语1) 标称频率：晶体元件技术规范中规定的频率，通常标识在产品外壳上，它与晶体元件的实际工作频率有一定的差值。
2) 工作频率：晶体元件与其电路一起产生的振荡频率。
3) 调整频差：在规定条件下，基准温度（25℃±2℃）时工作频率相对于标称频率所允许的最大偏差。
4) 温度频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度（25℃±2℃）时工作频率的允许最大偏差。
5) 温度总频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于标称频率的允许最大偏差。
6) 等效电阻（ESR，Rr，R1）：又称谐振电阻。
在规定条件下，石英晶体谐振器不串联负载电容在谐振频率时的电阻。
7) 负载谐振电阻（RL）：在规定条件下，石英晶体谐振器和负载电容串联后在谐振频率时的电阻。
8) 静电容（C0）：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容。
9) 负载电容（C L）：从石英晶体谐振器插脚两端向振荡电路方向看进去的全部有效电容为该振荡器加给石英晶体谐振器的负载电容。
负载电容系列是：8pF、12pF、15pF、20pF、30pF、50pF、100pF。
负载电容与石英谐振器一起决定振荡器的工作频率，通过调整负载电容，一般可以将振荡器的工作频率调到标称值。
产品说明书中规定的负载电容既是一个测试条件，也是一个使用条件，这个值可以根据具体情况作适当调整，负载电容太大时杂散电容影响减少，但微调率下降；负载电容小时、微调率增加，但杂散电容影响增加，负载电阻增加，甚至起振困难。
石英晶体多谐振荡器的振荡频率
石英晶体多谐振荡器的振荡频率摘要：1.石英晶体多谐振荡器的基本概念和原理2.石英晶体多谐振荡器的振荡频率决定因素3.石英晶体多谐振荡器的应用领域4.石英晶体多谐振荡器的发展趋势正文：一、石英晶体多谐振荡器的基本概念和原理石英晶体多谐振荡器是一种基于石英晶体谐振原理实现的振荡器。
它主要由石英晶体（晶振）、非门、电容等元件组成，结构相对简单。
石英晶体多谐振荡器主要用于信号发生电路，尤其是方波的产生。
二、石英晶体多谐振荡器的振荡频率决定因素石英晶体多谐振荡器的输出脉冲频率主要取决于石英晶体的固有频率。
石英晶体的固有频率是由其物理性质决定的，因此在设计石英晶体多谐振荡器时，需要根据实际需求选择合适的石英晶体。
三、石英晶体多谐振荡器的应用领域石英晶体多谐振荡器广泛应用于通信、广播、导航等领域。
在通信领域，石英晶体多谐振荡器常用于信号发生器、调制器等设备，以实现信号的传输和接收。
在广播和导航领域，石英晶体多谐振荡器则用于产生稳定的基准频率，确保广播和导航信号的精确传输。
四、石英晶体多谐振荡器的发展趋势随着科技的不断发展，石英晶体多谐振荡器也在不断改进和优化。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面：1.向高频化发展：随着通信、广播等领域对信号传输速率和容量的需求不断提高，石英晶体多谐振荡器需要实现更高的振荡频率。
2.向小型化、集成化发展：为了满足电子设备小型化、轻便化的要求，石英晶体多谐振荡器需要实现更小的体积和更高的集成度。
3.向高稳定性、高精度发展：在通信、导航等领域，对信号传输的稳定性和精度要求越来越高。
因此，石英晶体多谐振荡器需要实现更高的稳定性和精度。
石英晶体振荡器
⽯英晶体振荡器⽯英晶体振荡器⽯英晶体振荡器是⼀种⽤于频率稳定和选择频率的电⼦器件，它的主要作⽤是提供频率基准，由于它具有⾼稳定的物理化学性能、极⼩的弹性震动损耗以及频率稳定度⾼的特点，因此被⼴泛⽤于远程通信、卫星通信、移动电话系统、全球定位系统（GPS）、导航、遥控、航空航天、⾼速计算机、精密计测仪器及消费类民⽤电⼦产品中，是⽬前其它类型的振荡器所不能替代的.⼀、⽯英晶体谐振器的结构、振荡原理1、⽯英晶体振荡器的结构⽯英晶体振荡器是利⽤⽯英晶体（⼆氧化硅的结晶体）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、陶瓷或塑料封装的。
下图是⼀种⾦属外壳封装的⽯英晶体结构⽰意图。
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。
⼆、⽯英晶体振荡器的等效电路与谐振频率1、等效电路⽯英晶体谐振器的等效电路如下图所⽰。
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Co，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L1来等效。
⼀般L1的值为⼏⼗mH 到⼏百mH。
石英晶体谐振器的作用
石英晶体谐振器的作用
石英晶体谐振器是石英晶体的一种应用，它可以在一定频率上发生谐振，这种谐振频率可以很容易地精确控制。
它常用于各种电子元件的频率控制，例如调谐收音机、通信和控制设备等。
石英晶体谐振器主要由晶体片、振子和磁铁等组成，它的工作原理是晶体的片HS效应，振子通过振动形成横向磁矩，两个磁铁的组
合形成的磁场可以调节晶体振子的谐振频率。
石英晶体谐振器的作用主要有两种：
一是用作调谐收音机的振荡器，可按照收听电台的频率调节，以调节收发的信号；
二是用作电子计量器振荡器，可以把电子计量器的频率准确控制，保证电子计量器正确的工作。
此外，石英晶体谐振器还可以用于时钟、定时器、太阳能控制器等电子设备，也可以应用于电子计算机、数据采集器和控制电路等。
- 1 -。
晶振的作用及分类
晶振的作用及分类1、什么是晶振？晶振是石英晶体谐振器的简称，是一种能把电能和机械能相互转化的电子元器件，它能够产生中央处理器（CPU）执行指令所必须的时钟频率信号，CPU一切指令的执行都是建立在这个基础上的，时钟信号的频率越高，CPU的运行速度也就越快。
普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。
高级的精度更高。
它的应用很广泛，比如移动手持、医疗电子、汽车电子、安防监控、工业控制、消费电子、家用电器、通信网络、能源控制等领域都有晶振的影子。
2、晶振的分类晶振的分类很多，根据不同性能可以分为有源晶振和无源晶振。
有源晶振又分为温补晶振、压控晶体振荡器、压控温补晶体振荡器。
无源晶振按材质来分有石英晶振和陶瓷晶振。
石英晶振有贴片和插件两种规格的，插件石英晶体最常见的是圆柱晶振以及椭圆形晶体。
按应用特性分：可分为串联谐振型晶振和并联谐振型晶振。
按负载电容特性分：可分为低负载电容型晶振和高负载电容型晶振。
按封装形式分：可分为玻璃真空密封型晶振、金属壳封装型晶振、陶瓷封装型及塑料壳封装型晶振。
按外形分：可分为长方形晶振、圆柱形晶振、椭圆形晶振。
按谐振频率精度分类：可分为高精度型晶振、中精度型晶振及普通型晶振。
晶振有哪些常用的频率石英晶振的频率范围在：1.00MHZ~200.00MHz之间市场上用的最多的晶振频率有这些：2.5MHz3.2MHz4.608MHz4.096MHz5MHz5.12MHz6.4MHz6.5MHz10MHz10.24MHz12MHz12.8MHz13MHz14.4MHz16MHz16.32MHz 16.8MHz17MHz18.432MHz19.8MHz20MHz20.48MHz24MHz25MHz26MHz29.952MHz33MHz40MHz61.44MHz等等。
晶振的作用晶振的作用主要分为以下几种：1、为系统提供基本的时钟信号通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步，有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。
石英晶体概念
石英晶体的概念与应用、石英晶体是一种常见的矿物，其化学成分为二氧化硅（SiO2），晶体属于三方晶系的氧化物矿物，是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。
石英晶体有很多不同的品种和颜色，其中一些被用作半宝石或珠宝，另一些则有着重要的工业和科学用途，如玻璃制造、半导体生产、时钟同步等。
本文将介绍石英晶体的基本概念、种类、性质和用途，以及相关的科学知识和技术。
石英晶体的种类石英晶体的种类可以根据其微观结构和颜色来区分。
根据微观结构，石英晶体可以分为大粒晶体（肉眼可见的单个晶体）和微晶或隐晶（仅在高放大率下可见的晶体聚集体）。
大粒晶体通常是透明或半透明的，而微晶或隐晶则是半透明或大部分不透明的。
根据颜色，石英晶体可以分为无色或白色的水晶、紫色的紫水晶、黄色或棕色的黄水晶、粉红色的粉晶、灰色或黑色的烟水晶等。
不同颜色的石英晶体通常是由于含有不同的杂质或受到不同程度的辐射而形成的。
下表列出了一些常见的石英晶体品种及其特征：品种颜色透明度微观结构来源水晶无色或白色透明或半透明大粒晶体纯净的二氧化硅紫水晶紫色透明或半透明大粒晶体含有铁等杂质或受到辐射黄水晶黄色或棕色透明或半透明大粒晶体含有铁等杂质或受到辐射粉晶粉红色透明或半透明大粒晶体或微晶含有铝和磷等杂质烟水晶灰色或黑色透明或不透明大粒晶体受到较强的辐射玉髓多种颜色，常呈带状半透明或不透明微晶或隐晶石英和摩根石的混合物瑪瑙多种颜色，呈带状或斑点半透明或不透明微晶或隐晶含有不同颜色层次的玉髓虎眼石金黄色到红褐色半透明或不透明微晶或隐晶纤维状的石英晶体钛晶无色或多彩透明或半透明大粒晶体含有针状的金红石等内含物石英晶体的性质石英晶体的物理和化学性质主要取决于其晶体结构和化学成分。
石英晶体的晶体结构是由硅和氧组成的四面体连续框架，其中每个氧原子在两个四面体之间共享。
这种结构使得石英晶体具有很高的硬度（莫氏硬度为7）、密度（2.65克/立方厘米）和熔点（1650摄氏度）。
石英晶体谐振器原理特点和参数
石英晶体谐振器原理特点和参数石英晶体振荡器的基本工作原理及作用(1)石英晶体振荡器（简称晶振）的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体（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來等效。
一般L的值为几十mH到几百mH。
晶片的弹性可用电容C來等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。
晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R來等效，它的數值约为100Ω。
由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因數Q很大，可达1000～10000。
加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定性。
晶体符号等效电路频率特性曲线图石英晶体振荡器外形图片(4)谐振频率从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率，即a、当L、C、R支路发生串联谐振时，它的等效阻抗最小（等于R）。
二颗 高精确度、低功耗、小体积32.768Khz 温补晶体振荡器TCXO
二颗“高精确度、低功耗、小体积”32.768Khz 温补晶体振荡器TCXO 二颗32.768Khz 温补晶体振荡器TCXO的应用方案 DSK321STD 32.768Khz TCXO是上海唐辉电子有限公司目前面向市场推出的一款小体积、高精确度、低功耗的RTC温度补偿石英晶振。
对于目前兴起的智能穿戴市场以及物联网市场、智能医疗、手持式设备、智慧能源等领域来说，DSK321STD这颗产品给工程师们提供了一个非常不错的参考选择。
以智能穿戴产品为例，一般来说需要两个32.768kHz的参考时钟，一个用于MCU的RTC；一个用于蓝牙芯片的睡眠时钟。
如果使用晶体谐振器则需要采用两颗32.768Khz。
由于DSK321STD是一个时钟石英晶体振荡器，它可以很容易驱动两个负载，体现了该产品的优越性。
DSK321STD 32.768Khz TCXO的优势如下：1、采用数字温度补偿方式2、高精确度+/-5ppm（-40-+85°C）、+/-3.8ppm（-10-+60°C）3、低功耗4、宽工作电压范围（2.0V-5.5V）5、宽工作温度（-40-+105°C）6、小体积封装3.2*2.5mm7、无需防湿包装管理8、符合AEC-Q100标准主要参数如下：DSK321STD 32.768Khz实物图：DSK321STD 32.768Khz温度曲线图：DSK321STD 32.768Khz TCXO从2013年底问世以来，在唐辉电子的大力推广之下，目前已经有诸多典型的应用案例，与一些知名品牌的MCU匹配使用：1、德州仪器TI的 MSP430系列2、意法STmicro的STM32系列3、日本瑞萨Renesas的RL78系列4、 Microchip额PIC18/MCP794xx系列5、 Energy Micro的EFG32系列6、 Fujitsu的MB89xx/MB951xx系列7、 NXPDE LPC11xx系列8、 Freescale的L4x/L5x系列第二颗32.768Khz简介如下。
关于新型石英晶体谐振器的技术研究
关于新型石英晶体谐振器的技术研究摘要：石英晶体元器件是目前电子元器件领域应用最广泛的基础元件之一，可广泛应用于各种电子技术应用方面。
关键词：石英晶体、谐振器、技术创新引言随着电子信息产业的发展，在以人工智能（ＡＩ）和物联网（ＩｏＴ）为主导的智慧新时代，石英晶体谐振器（简称谐振器）作为一种用于稳定频率和选择频率不可或缺的重要电子组件之一，对其性能要求也越来越高，尤其是高精度和高稳定性。
针对谐振器的稳定性已有大量研究，其中最经典的就是ＪｏｈｎＶｉｇ．对谐振器３种典型的老化特性曲线的总结。
石英晶体元器件是目前电子元器件领域应用最广泛的基础元件之一，可广泛应用于各种电子技术应用方面。
在现代电子系统和设备Ｗ及精密频率计量等频率控制和管理领域中，类型繁多的各类石英晶体振荡器占有素称＂也脏＂的地位。
随着数字技术的高速发展，石英晶体振荡器技术在朝着小型化、片式化、高精度和高稳定化、低噪声、高频化、低功耗、启动快等方向发展，而且晶体振荡器应用领域将更加广泛，需求量也将越来越大。
目前中国电子产品都将迅速向小型化发展，消费类电子产品的轻薄化和小型化使ＳＭＤ封装产品逐渐成为主流，移动信息设备市场的快速发展也促使晶体振荡器产品朝着微型化方向发展。
按照目前电子元器件的小型化发展趋势，未来势必会成为ＳＭＤ晶体谐振器的主流产品。
1.石英晶体谐振器石英晶体谐振器（英文：quartzcrystalunit或quartzcrystalresonator，常被标识为Xtal，ExtenalCrystalOsillator，外部晶振器，因为晶振单元常常作为电路外接），简称石英晶体或晶振，是利用石英晶体（又称水晶）的压电效应，用来产生高精度振荡频率的一种电子元件，属于被动元件。
该元件主要由石英晶片、基座、外壳、银胶、银等成分组成。
它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。
晶振广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及在通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。
石英晶体振荡器原理说明
石英晶体振荡器原理说明台灣大學電機系大學部電子實驗(三) –石英晶體振盪器原理說明發表於 2006年12月19日Rocky石英晶體振盪器是高精度和高穩定度的振盪器，被廣泛應用於彩電、計算機、遙控器等各類振盪電路中，以及通信系統中用於頻率發生器、為數據處理設備產生時鐘信號和為特定系統提供基準信號。
一、石英晶體振盪器的基本原理1、石英晶體振盪器的結構石英晶體振盪器是利用石英晶體（二氧化矽的結晶體）的壓電效應製成的一種諧振器件，它的基本構成大致是︰從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。
其產品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑膠封裝的。
下圖是一種金屬外殼封裝的石英晶體架構示意圖。
2、壓電效應若在石英晶體的兩個電極上加一電場，晶片就會產生機械變形。
反之，若在晶片的兩側施加機械壓力，則在晶片相應的方向上將產生電場，這種物理現象稱為壓電效應。
如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會產生機械振動，同時晶片的機械振動又會產生交變電場。
在一般情況下，晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小，但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現象稱為壓電諧振，它與LC回路的諧振現象十分相似。
它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關。
3、符號和等效電路石英晶體諧振器的符號和等效電路如圖2所示。
當晶體不振動時，可把它看成一個平板電容器稱為靜電電容C，它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關，一般約幾個PF到幾十PF。
當晶體振盪時，機械振動的慣性可用電感L來等效。
一般L的值為幾十mH 到幾百mH。
晶片的彈性可用電容C來等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。
晶片振動時因摩擦而造成的損耗用R來等效，它的數值約為100Ω。
石英晶振工作原理
石英晶振工作原理石英晶振是一种应用广泛的振荡器元件，它在电子设备中起着非常重要的作用。
石英晶振的工作原理是基于石英晶体的压电效应和谐振特性。
在电子技术领域，石英晶振被广泛应用于时钟电路、计时电路、通信设备等领域。
下面我们来详细了解一下石英晶振的工作原理。
石英晶振是利用石英晶体的压电效应和谐振特性来产生稳定的振荡信号。
石英晶体是一种具有压电效应的晶体材料，当施加外力或外电场时，会产生形变或极化。
同时，石英晶体还具有谐振特性，即在特定的频率下会产生共振现象。
这两种特性共同作用，使得石英晶振能够产生稳定的振荡信号。
石英晶振的工作原理可以简单描述为，当施加外电压到石英晶振上时，石英晶体会产生压电效应，导致晶体内部产生形变和极化。
这种形变和极化会导致石英晶体内部产生机械振动，并且在特定的频率下达到谐振状态。
在谐振状态下，石英晶振会产生稳定的振荡信号，这个信号的频率由石英晶体的物理特性和外部电路的参数决定。
石英晶振的工作频率由其物理尺寸和结构参数决定，通常在几十千赫兹到几百兆赫兹的范围内。
在电子设备中，石英晶振的工作频率非常稳定，具有很高的频率稳定性和温度稳定性，这使得它成为了电子设备中不可或缺的元件之一。
除了稳定的工作频率外，石英晶振还具有快速启动、低功耗、长寿命等优点。
这些优点使得石英晶振在现代电子设备中得到了广泛的应用。
在通信设备中，石英晶振被用于产生稳定的时钟信号；在计算机设备中，石英晶振被用于时序控制和数据同步；在工业自动化领域，石英晶振被用于精密计时和测量等方面。
总的来说，石英晶振是一种非常重要的电子元件，它的工作原理基于石英晶体的压电效应和谐振特性。
通过合理设计和制造，石英晶振能够产生稳定的振荡信号，在电子设备中发挥着重要的作用。
随着电子技术的不断发展，石英晶振的应用范围将会更加广泛，同时也会不断提高其性能和稳定性，以满足不断变化的电子设备需求。
时钟 fs指标
时钟fs指标1.引言1.1 概述时钟fs指标是一种用于衡量时钟质量的指标，它是计算机系统中一个非常重要的参数。
正常情况下，我们希望时钟能够稳定地运行，准确地提供时间信息给系统的各个部件。
然而，由于硬件设备的不同、环境的变化以及其他一些因素的干扰，时钟的准确性和稳定性可能会受到影响。
为了评估时钟质量，人们引入了时钟fs指标。
时钟fs指标是一个用于度量时钟稳定性和准确性的综合指标，它考虑了时钟的频率误差和抖动两个方面。
首先，频率误差是指时钟的实际频率与标准频率之间的偏差。
一个好的时钟应该能够以接近标准频率的稳定速率运行。
频率误差越小，表示时钟的稳定性越好。
其次，时钟的抖动指时钟频率在短时间内的波动情况。
即使在时钟频率没有明显偏差的情况下，由于噪声等因素的影响，时钟频率仍然可能会有微小的波动。
抖动的大小可以反映时钟的准确性，抖动越小，表示时钟的准确性越高。
时钟fs指标通过综合考虑频率误差和抖动两个方面，可以全面评估时钟的质量。
一般来说，当时钟fs指标越接近0，表示时钟的质量越高。
时钟fs指标的应用非常广泛。
在计算机系统中，时钟fs指标可以用于评估时钟模块、芯片、以及整个计算机系统的时钟质量。
它对于保证计算机系统的正常运行，提高系统的可靠性和稳定性非常重要。
总之，时钟fs指标是一种用于衡量时钟质量的重要指标，它综合考虑了时钟的频率误差和抖动两个方面，可以评估时钟的稳定性和准确性。
1.2文章结构文章结构是指整篇文章的框架和组织方式，它有助于读者更好地理解和把握文章的内容。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三部分。
在引言部分概述了时钟fs指标的背景和重要性，引起了读者的兴趣。
而在本节中，我们将详细说明文章的整体结构。
首先，我们将在正文部分分为两个要点来介绍时钟fs指标。
第一个要点将重点介绍时钟的基本概念和fs指标的定义。
我们将阐述时钟在人类社会中的重要性和应用领域，并对fs指标的计算方法进行详细的解析。
通过具体的例子和数据，我们将给读者清晰地展示时钟fs指标的计算过程和结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
35
石英谐振器
皮尔斯电路的频率稳定度高，电路又不需外接线圈， 固应用最为广泛。 总结：在并联型晶体振荡电路中，石英晶体工作在 感性区，相当于一个电感元件，当在频率fq<f<fp 之间 时满足振荡条件，产生正弦波，因为fq和fp非常接近， 所以振荡频率稳定度高。
36
石英谐振器
改进型皮尔斯电路（改进型电容三点式振荡器）
寄生振荡和间歇振荡
防止和消除寄生振荡：
首先在安装时必须考虑合理的工艺结构，尽量减 少寄生参量，保持参量的稳定；其次应采用退耦电路， 在较大电容处并上一个较小的电容；有时在振荡管的 基极或发射极串入－个小电阻或在发射结之间接一个
小电容就可能消除超高频寄生振荡。
42
寄生振荡和间歇振荡
二.间歇振荡
间歇 振荡 波形
23
石英谐振器
当L、C、R支路发生串联谐振时，源自抗为零，则石 英谐振器的阻抗为纯电阻
R，由于R很小，可视为短
路，说明石英晶体在这种 情况下可充当特殊短路元 件使用。
24
石英谐振器
X
当fq<f<fp时，石英谐振
器等效电路呈电感性，这 个区域很窄， 石英谐振
O
容性区 fq fp 感 性 区 串并 联联 谐谐 振振
40.50MHz等。
16
石英谐振器
(2)负载电容(CL)。负载电容是指晶振的两条引线
连接IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振 片在电路中串接电容。
17
石英谐振器
(3)频率精度和频率稳定。这要根据具体的设备需要 而选择合适的晶振，如通信网络就需要更高要求的石英 晶体谐振器。因此，在实际应用中要根据具体要求选择
目前常用的并联型晶体振荡电路：
皮尔斯电路(电容三点式振荡器)
密勒电路(电感三点式振荡器)
33
石英谐振器
并联型晶体振荡电路
皮尔斯电路
等效电路
34
石英谐振器
其中 LC 为高频扼流圈， Cb为基极旁路电容，Cc为 集电极耦合电容。可以看 出，它的晶体接在管子的 C-B极间，属于电容三点 式振荡器。但是调节频率 会改变反馈系数.为此，可 采用改进型皮尔斯电路。
44
本讲小结
1.石英晶体振荡器有串联型和并联型两种电路，石英晶 体振荡器具有高频率稳定度的原因是由于晶体的Q 值极高、接入系数小和它相当于一特殊电感等。 2.振荡电路中存在寄生振荡和间歇振荡。
45
本讲作业
1、练习：教材P89 5-5、5-6；P90 5-7； 2、思考：教材P90 5-8、5-9。
38
石英谐振器
该电路与电容三点式振荡器十分相似，只不过反馈 信号不是直接接到发射极，而是经过晶体才接到发射极， 构成正反馈通路。由C1\C2和L组成 的振荡回路调谐在 晶体的串联谐振频率上 。此时晶体可以看成短路，正 反馈最强，满足振荡条件。即其振荡频率基本上等于晶 体的串联振荡频率fq .而对于其他频率。晶体呈现很大 的阻抗，电路不能满足振荡条件 。
12
石英谐振器
(4)恒温控制式晶体谐振器(OCXO)：将晶体和振荡电路置 于恒温槽中，以消除环境温度变化对频率的影响。OCXO频 率精度是10-7～10-8量级，对某些特殊应用甚至达到更高。主 要用于移动通信基地站、国防、导航、频率计数器、频谱和 网络分析仪等设备、仪表中。
13
石英谐振器
目前发展中的还有数字补偿 式晶体振荡器(DCXO)微机补偿
46
石英晶振实验电路
47
石英晶振实验电路
48
在典型的VCXO中，通常是通过调谐电压改变变容二极管
的电容量来“牵引”石英晶体振子频率的。通常用于锁相 环路。
11
石英谐振器
(3)温度补偿式晶体谐振器(TCXO):采用温度敏感器件
进行温度频率补偿，频率精度达到10-7～10-6量级，频率 范围1～60MHz，频率稳定度为±1～±2.5ppm，频率温 度特性在所有类型晶振中是最好的。这类晶振主要用于 各种类型的通信设备。
30
石英谐振器
石英晶体振荡器可分为：
并联型电路 串联型电路
31
石英谐振器
1.并联型晶体振荡电路
并联型晶体振荡器是把晶体作为回路电感，与其他 回路元件组成三点式振荡器。工作原理和一般三点式
LC振荡器相同，只是把其中的一个电感元件用晶体置
换。在构成实际电路时，必须符合三点式振荡器的组成 原则。
32
石英谐振器
适当的晶振。
18
石英谐振器
3．石英晶体的等效电路与频率特性
石英晶体谐振器在电路中的符号如图7.21(a)所示，其等效电路
如图7.21(b)所示。由等效电路可知，石英晶体振荡器应有两个谐 振频率。
L1、C1、R1分别为石英晶体的
模拟动态等效电感、等效电容和损 耗电阻，C0为静态电容，它是以石 英为介质在两极板间所形成的电容。 一般石英谐振器的参数范围约为： R1＝10～140Ω；L1＝0.01～ 10H；C1＝0.004～0.1PF；C0＝ 2～4PF。
6
石英谐振器
石英晶体振荡器应用：
石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，
已被广泛应用于无线电通讯、广播电视、卫星通讯、原 子钟、雷达、导航系统、声纳浮标、天文学、空间跟踪 等领域。
7
石英谐振器
常用石英晶体谐振器外形图片如图7.20所示。
（ a）
（b）
（ c）
(d)
(e)
(f)
图7.20 石英晶体谐振器外形
29
石英谐振器
二、石英晶体振荡电路
石英晶体在电路中可以起三种作用：
一是充当等效电感，晶体工作在接近于并联谐振频率 fp
的狭窄的感性区域内， 这类振荡器称为并联谐振型石英晶体 振荡器；
二是石英晶体充当短路元件，并将它串接在反馈支路内， 用以控制反馈系数，它工作在石英晶体的串联谐振频率fq上， 称为串联谐振型石英晶体振荡器； 三是充当等效电容，使用较少。
容性区 f
器充当一个等效电感。不
过此电感是一个特殊的电 感，它仅存在于fq与fp之 间，且随频率f的变化而 变化。
25
石英谐振器
4)接入系数很小
C1 p C0
一般为10-3～10-4数量级.
石英晶体与外电路的耦合是很弱的，这样就削弱了外电 路与石英谐振器之间的相互不良影响，从而保证了石英 谐振器的高Q值，因此，石英晶体振荡器振荡频率的稳 定度和标准性都很高。
UCC 30 k B C 4 7 50 V 3 20 p C2 V 4 70 0 p C3 (b ) C1 L C2 C4
6 .8 k
C1 1 20 p 2 00 (a )
C4为微调电容， 用来改变振荡 频率，不过频 率调节范围是 很小的。
37
石英谐振器
2.串联型晶体振荡电路
电路结构
等效电路
注：晶体相当于短路元件，常串接在正反馈支路中。
任务3.3 石英晶体振荡器
1
2
教学重点：
石英谐振器的特点
石英晶体振荡电路的分析判断方法
教学难点：
石英晶体振荡电路的分析判断方法
3
3.3.1 石英晶体振荡器
4
石英谐振器
任务目标
(1)掌握石英晶体振荡器的特性。 (2)掌握石英晶体振荡器主要特性参数。 (3)掌握石英晶体振荡器电路结构形式。 (4)掌握并联型、串联型晶体振荡电路各自的特点。
电 感 三点式
电 容 三点式 石英晶 体
10-2～10-4
10-3～10-4 10-5～10-11
差
好 好
几千赫～几十兆 赫
几兆赫～几百兆 赫 几百千赫～一百 兆赫
可在较宽范围内调节频率
只能在小范围内调节频率 （适用于固定频率） 只能在极小范围内微调频 率（适用于固定频率）
易起振，输出振 幅大
常采用改进电路 用在精密仪器设 备中
度极高，稳频作用就极强。实际上，由于晶体被当作
一个电感元件来使用，则其工作频率被限制在fq<f<fp 内，外界因素对振荡频率的影响再大，也不能使它超 出这个很窄的频率范围，因此，振荡频率的变化很小， 它的频率稳定度就很高 。
28
石英谐振器
4. 石英谐振器的接入系数极小，使振荡器中振荡回路
与管子之间的耦合非常弱，于是，外电路中不稳定因 素对回路的影响将大大减小，其频率稳定度就很高。
26
石英谐振器
稳频原理
石英谐振器作为振荡回路中的电感元件，它能使振
荡器的频率稳定度大大提高，其原因在于：
1. 石英晶体的物理化学性能十分稳定，外界因素 对其性能影响很小。 2.石英谐振器的Q值极高，其稳频作用极强。
27
石英谐振器
3. 石英谐振器在 fq<f<fp 的相当窄的频率范围内，其 感抗从零变到无穷大，因此它相当于一特殊电感，极 其陡峭的电抗特性使晶体对频率变化的自动调整灵敏
(a)符号 （b）等效电路 图7.21 石英晶体谐振器
19
石英谐振器
4.石英谐振器的特点
1)高Q值
1 L1 Q R1 C1
其Q值很高，可达104～106， 这是普通LC电路无法相比的。 说明其选频作用非常好。
20
石英谐振器
2) 石英谐振器的两个谐振频率 有两个谐振频率fq和fp
串联谐振频率： f q
39
石英谐振器
因此，这个电路的振荡频率和频率稳定度，都
是由晶体决定的，而不是由振荡回路决定的。由于 经过 晶体和 输出波形好。 频率稳定度完全取决于晶体的稳定度。谐振回路 回路的两次选项，所以这个振荡器的
的频率为f0=fq
40
寄生振荡和间歇振荡
寄生振荡和间歇振荡简介
一. 寄生振荡