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
中职电子线路教案：石英晶体振荡器
江苏省XY中等专业学校2021-2022-2教案编号：备课组别电子上课日期主备教师授课教师课题： 6.2.3 石英晶体振荡器教学目标1、理解石英晶体振荡器的特性及等效电路2、能分析石英晶体振荡电路的工作原理重点石英晶体振荡器的压电效应难点石英晶体振荡器的压电效应教法讲授法，讨论法教学设备多媒体展示系统教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容引入LC振荡器的频率稳定度一般总小于10－5量级，用石英晶体组成的振荡器其频率稳定度可达10-6 ～10 -11量级。
新课教学6.2.3 石英晶体振荡器一、石英晶体的基本特性及其等效电路石英晶体谐振器是在晶片的两个对面上喷涂一对金属极板，引出两个电极，加以封装所构成的器件。
1．压电效应压电效应：晶片在电压产生的机械压力下，其表面电荷的极性随机械拉力而改变的一种现象。
压电谐振：外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，回路发生串联谐振，电流振幅最大的一种现象。
产生压电谐振时的振荡频率称晶体谐振器的谐振频率。
教学内容2．符号和等效电路当晶体不振动时，可用静态电容C0 来等效，一般约为几皮法到几十皮法；当晶体振动时，机械振动的惯性可用电感L 来等效，一般为10-3 ~ 10-2 H；晶片的弹性可用电容 C 来等效，一般为10-2 ~ 10-1 pF；晶片振动时的损耗用R 来等效，阻值约为102 Ω。
1LQR C=由可知，品质因数Q 很大，可达104 ~ 106。
加之晶体的固有频率只与晶片的几何尺寸有关，其精度高而稳定。
所以，采用石英晶体谐振器组成振荡电路，可获得很高的频率稳定度。
它有两个谐振频率（1）当L、C、R 支路串联谐振时，等效电路的阻抗最小，串联谐振频率为s12fLC=π（2）当等效电路并联谐振时，并联谐振频率为教学内容p s112Cf fCCCLC C=≈++π由于 C << C0，因此f s 和f p 两个频率非常接近。
3．电抗频率特性石英谐振器在f s 和f p 之间为感性，在此区域之外为容性。
电路中的振荡器介绍振荡器的种类和应用领域
电路中的振荡器介绍振荡器的种类和应用领域电路中的振荡器是指能够在不受外部信号源驱动下，在电路内自行产生周期性信号的电子设备。
振荡器在电子设备中广泛应用，例如无线电、雷达、计算机等领域，因此，了解振荡器的种类及其应用领域是十分重要的。
本文将介绍振荡器的种类及其应用。
1. 晶体振荡器晶体振荡器是常用的一种振荡器，它利用压电效应产生振荡。
晶体振荡器主要由压电石英晶片、放大器、反馈电路、电源和输出电路等组成。
晶体振荡器振荡频率的稳定性高，且精确度高，应用于频率稳定要求高的电路，例如计算机、通讯设备等领域。
2. 电感耦合振荡器电感耦合振荡器是利用电路中的电感和电容进行产生振荡的一种振荡器。
电感耦合振荡器主要由电容、电感、晶体管等元器件组成。
电感耦合振荡器的振荡频率范围广，应用于频率要求不高的电子设备，例如音频放大器、调谐器等领域。
3. 集成电路振荡器集成电路振荡器是可以直接集成在电路板上的一种振荡器。
集成电路振荡器主要由电容、电感、晶体管等元器件组成。
由于集成电路振荡器可以大规模生产，成本相对较低，因此在数字电路、计算机等领域应用最为广泛。
4. RC振荡器RC振荡器是利用电路中的电容和电阻形成的RC环路产生振荡的一种振荡器。
RC振荡器主要由电容、电阻、晶体管等元器件组成。
RC 振荡器的频率不稳定，但由于成本低廉，应用于一些低频率要求的电子设备，例如弱电信号接收与放大器。
5. 摆线振荡器摆线振荡器是利用物理学中的摆线定理产生振荡的一种振荡器。
摆线振荡器主要由模拟计算器、捷克电池表、过氧化银光源等元器件组成。
摆线振荡器的频率通常在几十千赫范围内，应用于高精度计时和频率测量等领域。
总之，电路中的振荡器种类多样，根据不同的应用领域和需求选择合适的振荡器是十分重要的。
对于电子爱好者来说，学习振荡器的原理和应用也是提高技能的一个重要方向。
石英振荡器原理
石英振荡器原理石英振荡器是一种基于石英晶体的电子振荡器，广泛应用于各种电子设备中，如电子钟、计算机、通信设备和无线电等。
它的原理是利用石英晶体的压电效应和谐振效应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，当施加压力或电场时，晶体会发生形变或产生电荷。
这种压电效应是石英振荡器工作的基础。
石英晶体通常是由两块厚度相等、形状规则的石英片组成，它们之间夹着极薄的金属电极。
当外加电压施加在石英晶体上时，由于压电效应，晶体会发生形变，而形变产生的电荷又会引起电压的变化。
如果晶体的尺寸、厚度和形状等参数选择得当，那么在某个特定的频率下，晶体就会发生共振现象，即能够产生稳定的振荡信号。
石英振荡器的谐振频率取决于晶体的物理尺寸和晶体的材料特性。
晶体的物理尺寸主要包括晶片的厚度、长度和宽度，而材料特性则与晶体的晶格结构和分子间力有关。
通过精确控制晶体的尺寸和材料特性，可以实现不同频率下的振荡。
为了使石英振荡器能够产生稳定的振荡信号，通常还需要引入反馈电路。
反馈电路会将一部分输出信号反馈到输入端，形成闭环，从而使振荡器能够自激振荡并保持稳定的振荡频率。
在石英振荡器中，反馈电路通常由放大器和滤波器组成，放大器负责放大信号，而滤波器则用于滤除非振荡频率的干扰信号。
由于石英晶体具有稳定的物理特性和良好的温度稳定性，石英振荡器能够提供非常精确和稳定的振荡频率。
此外，石英晶体还具有较高的品质因数，即振荡器的输出信号衰减较小，能够提供较长的振荡时间。
因此，石英振荡器成为各种电子设备中不可或缺的重要部件。
总结一下，石英振荡器是利用石英晶体的压电效应和谐振效应来产生稳定振荡信号的电子振荡器。
通过精确控制晶体的尺寸和材料特性，结合反馈电路的作用，石英振荡器能够提供精确、稳定的振荡频率，广泛应用于电子设备中。
它的原理简单清晰，但在实际应用中扮演着重要的角色。
石英振荡器原理
石英振荡器原理
石英振荡器是一种基于石英晶体的电子元件，用于产生稳定的高精度时钟信号。
它的工作原理基于石英的压电效应和谐振现象。
石英晶体是一种二向性晶体，具有压电性质。
当施加电场或机械应力到石英晶体上时，它会产生相应的电荷分布和变形。
这种压电效应是石英振荡器工作的关键。
石英振荡器通常由一个石英晶体片和驱动电路组成。
石英片是一个薄片，具有特殊的晶体结构和面向。
该片被固定在一个金属座上，并与电路连接。
在工作时，驱动电路会施加一个交变电压到石英晶体上。
由于石英片的压电效应，它会引起晶体的微小压缩和膨胀，产生机械振动。
这种振动通过石英晶体的声波传播。
石英晶体具有特定的谐振频率，也称为共振频率。
当驱动电压的频率与石英晶体的谐振频率相等时，石英晶体会发生共振现象，振动幅度增大。
驱动电路会不断调整驱动电压的频率，使其逐渐接近石英晶体的共振频率。
一旦频率匹配，石英晶体会产生稳定的机械振动，并将其转换为电信号输出。
由于石英晶体的物理性质非常稳定，因此它产生的振荡频率非常准确和稳定。
这使石英振荡器成为许多电子设备中的重要组
件，如电子钟、计算机和通信系统。
总之，石英振荡器利用石英晶体的压电效应和谐振现象，在外加电场或应力的作用下产生稳定的机械振动，并将其转化为准确的时钟信号输出。
这种精准度和稳定性使得石英振荡器广泛应用于各种计时和通信系统中。
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。
石英振动器原理
石英振动器原理
石英振动器是一种常用的电子元件，它利用石英晶体的压电效应来产生稳定的振荡信号。
石英晶体是一种具有特殊晶体结构的石英矿物，它具有良好的压电性能和稳定性，因此被广泛应用于各种精密仪器和设备中。
石英振动器的工作原理基于石英晶体的压电效应。
当施加外力或电场到石英晶体上时，石英晶体会产生变形或位移，进而产生电压。
反之，当施加电压到石英晶体上时，石英晶体也会产生变形或位移。
这种压电效应使得石英晶体能够将电信号转化为机械振动，或者将机械振动转化为电信号。
石英振动器通常由石英晶体和电路组成。
电路中的电子元件会将电信号输入到石英晶体上，使其产生机械振动。
而石英晶体的振动又会被电路接收并转换为电信号输出。
这样，石英振动器就实现了电信号到机械振动的转换，以及机械振动到电信号的转换。
石英振动器的关键在于石英晶体的振荡频率稳定性。
石英晶体的晶格结构决定了其具有稳定的共振频率。
通过合理设计石英晶体的尺寸和形状，可以使其在特定频率下产生共振，从而产生稳定的振荡信号。
这种稳定的振荡信号被广泛应用于计时、通信、测量等领域，例如电子钟、无线电收发器、频率计等。
石英振动器利用石英晶体的压电效应来产生稳定的振荡信号。
通过
合理设计石英晶体的尺寸和形状，可以实现特定频率下的共振，从而产生稳定的振荡信号。
石英振动器的工作原理简单可靠，因此被广泛应用于各种精密仪器和设备中。
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。
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。
振荡器的原理和应用
振荡器的原理和应用1. 引言振荡器是一种能够产生周期性信号的电路或设备，广泛应用于通信、传感器、计算机等领域。
本文将介绍振荡器的基本原理、常见类型以及它们的应用。
2. 振荡器的基本原理振荡器的基本原理是通过正反馈将电能转换为振荡能量，保持电路自激振荡。
一个典型的振荡器电路包括一个放大器、一个反馈网络和一个反馈元件。
当电路工作时，正反馈使放大器输出增强，从而产生振荡。
3. 常见类型3.1 无源RC振荡器无源RC振荡器是一种基于RC元件的简单振荡器。
它由一个放大器和一个由电阻和电容构成的反馈网络组成。
通过调整电阻和电容的数值，可以改变振荡器的频率。
无源RC振荡器常被用于低频振荡电路设计。
3.2 有源RC振荡器有源RC振荡器是在无源RC振荡器的基础上加入了一个放大器，提供了更高的输出功率。
常见的有源RC振荡器包括晶体管振荡器和集成电路振荡器。
3.3 LC振荡器LC振荡器是一种由电感和电容构成的振荡器。
它的工作原理是利用电感和电容的固有特性，在电流和电压之间形成振荡。
LC振荡器被广泛应用于无线通信和射频设备。
3.4 石英晶体振荡器石英晶体振荡器是一种利用石英晶体的压电效应产生振荡的设备。
石英晶体具有极高的稳定性和准确性，被广泛应用于计算机、通信和精密测量领域。
4. 振荡器的应用4.1 通信系统振荡器在通信系统中起着关键作用。
例如，在无线电收发器中，振荡器产生射频信号供发送电路使用。
振荡器的频率稳定性对通信质量至关重要。
4.2 时钟电路大多数数字电子设备都需要时钟电路来同步操作。
振荡器被广泛应用于时钟电路，提供稳定而准确的时钟脉冲。
4.3 传感器技术振荡器还可应用于传感器技术中。
例如，压力传感器中的振荡器可以根据压力变化来改变频率，从而实现压力的测量。
4.4 音频设备振荡器在音频设备中也有应用。
例如，音频振荡器可以产生音频信号用于声音合成和演奏乐器等。
4.5 科学研究振荡器在科学研究中扮演重要角色。
例如，电子显微镜中的扫描振荡器可以产生精确的扫描信号，用于图像的获取和分析。
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1. 引言石英晶体多谐振荡器是一种常见的电子元器件，广泛应用于通信、计算机、电子设备等领域。
其主要功能是产生稳定的振荡信号，用于时钟同步、频率调节等应用。
本文将介绍石英晶体多谐振荡器的原理、结构和振荡频率的相关知识。
2. 石英晶体多谐振荡器的原理石英晶体多谐振荡器的工作原理基于石英晶体的压电效应。
石英晶体是一种具有压电性质的晶体材料，当施加外力或电场时，会产生电荷分布的变化，从而产生电势差。
利用这种压电效应，可以将石英晶体作为振荡器的振荡元件。
石英晶体多谐振荡器通常由石英晶体片、电容和电感组成。
石英晶体片被切割成特定的尺寸和方向，使其在特定频率下具有谐振特性。
电容和电感用于调节振荡电路的频率和稳定性。
3. 石英晶体多谐振荡器的结构石英晶体多谐振荡器的结构相对简单，主要包括石英晶体片、电容和电感等元件。
3.1 石英晶体片石英晶体片是石英晶体多谐振荡器的核心部件。
它通常采用石英晶体材料，通过特殊的切割和加工工艺制成。
石英晶体片的尺寸和方向决定了振荡器的谐振频率，因此选择合适的石英晶体片非常重要。
3.2 电容和电感电容和电感用于调节石英晶体多谐振荡器的频率和稳定性。
电容可通过改变电容值来调节振荡器的频率，而电感则可以提高振荡器的稳定性。
4. 石英晶体多谐振荡器的振荡频率计算石英晶体多谐振荡器的振荡频率可以通过以下公式计算：频率= 1 / (2 * π * √(L * C))其中，L为电感的值，C为电容的值。
这个公式表明，振荡频率与电感和电容的乘积成反比，因此可以通过调节电感和电容的值来改变振荡频率。
5. 石英晶体多谐振荡器的应用石英晶体多谐振荡器具有稳定、精准的特点，因此在许多领域都有广泛的应用。
5.1 时钟同步石英晶体多谐振荡器被广泛应用于电子设备中的时钟电路，用于提供稳定的时钟信号。
时钟同步对于电子设备的正常运行非常重要，石英晶体多谐振荡器的高稳定性和精准性确保了时钟信号的准确性。
石英振荡器参数
石英振荡器参数
石英振荡器是一种利用石英晶体的谐振特性来产生稳定的频率信
号的设备。
它具有以下几个重要参数：
1. 频率（Frequency）：石英振荡器的输出频率是其最重要的参
数之一，通常以赫兹（Hz）为单位表示。
常见的石英振荡器频率包括
10 MHz、20 MHz等。
2. 稳定度（Stability）：石英振荡器的稳定度决定了频率信号
的稳定程度。
稳定度一般以频率偏移或频率漂移来表示，通常在ppm （每百万分之）或ppb（每十亿分之）范围内。
较高的稳定度意味着频率变化较小，信号更稳定。
3. 相位噪声（Phase noise）：相位噪声是指振荡器输出信号中
含有非期望的相位变化，通常以dBc/Hz（每赫兹下的相对功率）表示。
相位噪声较低的石英振荡器会产生更干净、噪声较少的信号。
4. 工作电压（Operating voltage）：石英振荡器的工作电压指
振荡器所需的电源电压。
常见的工作电压为3.3V或5V，不同工作电压适用于不同的应用场景。
5. 工作温度范围（Operating temperature range）：石英振荡
器的工作温度范围是指振荡器能够正常工作的温度范围。
典型的工作
温度范围为-40℃至+85℃，或者更广泛的-55℃至+125℃。
这些参数可以根据具体的应用需求进行选择，以满足频率稳定和
噪声要求。
石英晶体振荡器及其分类与参数有哪些
石英晶体振荡器及其分类与参数（一）石英晶体振荡器的作用及电路图形符号1．石英晶体振荡器的作用石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器，它用来稳定频率和选择频率，是一种可以取代LC谐振回路的晶体谐振元件。
石英晶体振荡器广泛地应用在电视机、影碟机、录像机、无线通讯设备、电子钟表、数字仪器仪表等电子设备中。
2．石英晶体振荡器的电路图形符号及内部等效电路石英晶体振荡器在电路中用字母“B”或“BC”（旧标准用“Z”或“X”、“G”等）表示，其内部可以等效为一个品质优良的LC串联谐振回路，如图16-1所示。
图中的L为晶片振动时的等效电感（或称动态电感），C为等效电容（或称动态电容），R为等效电阻（或称动态电阻），C0为晶体振荡器内部电容的总和。
（二）石英晶体振荡器的主要参数石英晶体振荡器的主要参数有标称频率、负载电容、激励电平、工作温度范围及温度频差等。
1．标称频率标称频率是指石英晶体振荡器的振荡频率，它与负载电容的容量值有关。
2．负载电容负载电容是指与石英晶体振荡器各引脚相关联的总有效电容（包括应用电路内部与外围各电容）之和。
负载电容常用的标准值有16PF、20PF、30PF、50PF、100PF。
3．激励电平激励电平是指石英晶体振荡器工作时所消耗的有效功率。
该值决定电路工作频率的确良稳定程度。
激励电平常用的标准值有0.1 mW、0.5 mW、1 mW、2 mW、4 mW。
4．工作温度范围工作温度范围是指石英晶体振荡器正常工作时所允许的最低温度至最高温度（环境温度）。
5．温度频差温度频差是指石英晶体振荡器在工作温度范围内的工作频率相对于基准温度下工作频率的最大偏离值，它用来反映石英晶体振荡器的频率温度特性。
（三）石英晶体振荡器的种类1．按精度分类石英晶体振荡器按精度（或频率稳定度）可分为普通石英晶体振荡器，精密石英晶体振荡器、中精密石英晶体振荡器和高精密石英晶体振荡器。
2．按封装结构及外形分类石英晶体振荡器按封装结构及外形可分为金属外壳晶体振荡器、玻璃外壳晶体振荡器、胶木壳晶体振荡器和塑料外壳晶体振荡器。
石英振荡器原理
石英振荡器原理石英振荡器是一种利用石英晶体的谐振特性产生稳定频率信号的电子元件。
它在现代电子设备中扮演着非常重要的角色，比如在无线通信、计算机、钟表等领域都有广泛的应用。
那么，石英振荡器是如何工作的呢？接下来，我们将深入探讨石英振荡器的原理。
石英振荡器的工作原理基于石英晶体的压电效应。
当在石英晶体上施加外力时，会使其产生电荷，反之亦然。
这种压电效应使得石英晶体具有谐振的特性，即在特定的频率下会产生共振现象。
利用这一特性，可以将石英晶体作为振荡回路的谐振元件，产生稳定的频率信号。
在一个典型的石英振荡器电路中，石英晶体被放置在一个振荡回路中，通常是由晶体管、电容器和电感器构成的。
当电路施加电压时，石英晶体开始振荡，并产生稳定的频率信号。
这个频率取决于石英晶体的尺寸和结构，因此可以通过精确加工石英晶体来获得所需的频率。
除了稳定性高之外，石英振荡器还具有频率稳定度高、温度稳定性好、寿命长等优点。
这些特性使得石英振荡器成为了现代电子设备中不可或缺的元件。
在无线通信领域，石英振荡器被广泛应用于射频发射与接收模块，确保了通信信号的稳定性和准确性。
在计算机领域，石英振荡器被用于时钟电路，提供精准的时钟信号，保证计算机系统的正常运行。
在钟表领域，石英振荡器被应用于石英钟表中，提供准确的时间基准。
总的来说，石英振荡器是一种利用石英晶体的谐振特性产生稳定频率信号的电子元件。
它的工作原理基于石英晶体的压电效应，利用石英晶体作为振荡回路的谐振元件，产生稳定的频率信号。
由于其稳定性高、频率稳定度好、温度稳定性高等优点，石英振荡器在现代电子设备中有着广泛的应用。
希望通过本文的介绍，读者对石英振荡器的原理有了更深入的了解。
石英晶体振荡器原理
石英晶体振荡器原理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。
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兀件称为晶体振荡器。
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。
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1C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1相等。
一般1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。
石英晶体振荡器的发展及其在无线系统中的应用
石英晶体振荡器的发展及其在无线系统中的应用山东省临沂市电子工业局毛兴武山东省临沂瑞地丝绸公司李德勇山东省临沂办公自动化公司高希常摘要：石英晶体振荡器在无线系统等应用领域中提供频率基准，是目前其它类型的振荡器尚不能替代的。
本文介绍了TCXO、VCXO和OCXO等几类晶体振荡器的结构、特点、发展现状及其在移动通信等领域的应用。
关键词：石英晶体振荡器一、引言尽管石英晶体振荡器的应用已有几十年的历史，但因其具有频率稳定度高这一特点，故在电子技术领域中一直占有重要的地位。
尤其是信息技术（IT）产业的高速发展，更使这种晶体振荡器焕发出勃勃生机。
石英晶体振荡器在远程通信、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，作为标准频率源或脉冲信号源，提供频率基准，是目前其它类型的振荡器所不能替代的。
小型化、片式化、低噪声化、频率高精度化与高稳定度及高频化，是移动电话和天线寻呼机为代表的便携式产品对石英晶体振荡器提出的要求。
事实上石英晶体振荡器在发展过程中，也面临像频率发生器这类电路的潜在威胁和挑战。
此类振荡器只有在技术上不断创新，才能延长其寿命周期，在竞争中占有优势。
二、石英晶体振荡器基本结构及工作原理石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器（TCXO）、电压控制晶体振荡器（VCXO）、恒温控制式晶体振荡器（OCXO）和数字化/μp补偿式晶体振荡器（DCXO/MCXO）等几种类型。
其中，无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种，在日本工业标准(JIS)中，称其为标准封装晶体振荡器（SPXO）。
现以SPXO为例，简要介绍一下石英晶体振荡器的结构与工作原理。
石英晶体，有天然的也有人造的，是一种重要的压电晶体材料。
石英晶体本身并非振荡器，它只有借助于有源激励和无源电抗网络方可产生振荡。
SPXO主要是由品质因数（Q）很高的晶体谐振器（即晶体振子）与反馈式振荡电路组成的。
石英晶体振荡器类型及特点
石英晶体振荡器类型及特点石英晶体振荡器广泛用于各种类型的振荡电路，例如现代电视，电脑计算机等。
除了用于通信系统的频率发生器，用于数据处理设备的时钟信号，并为特定系统提供参考信号。
具有高品质因数的石英晶体振荡器（谐振器和振荡电路）组成。
振荡器的特性取决于晶体的质量，切割方向，晶体振荡器的结构和电路形式。
Songji Electronics的国际电工委员会（IEC）将石英晶体振荡器分为四类：普通晶体振荡器（TCXO），压控晶体振荡器（VCXO），温度补偿晶体振荡器（TCXO）和恒温控制晶体振荡器（OCXO）。
目前，还有数字补偿晶体损伤振荡（DCXO）。
石英晶体振荡器有许多电路形式。
常用的有两种：一种是连接在振荡电路中的石英晶体振荡器作为电感元件，称为并联晶体振荡器; 另一种是晶体用作串联谐振频率的串联短路元件，称为串联晶体。
振荡器。
什么是并联晶体振荡器？这种晶体振荡器的原理与LC振荡器的原理相同。
它仅根据三点电路的组成原理将晶体连接到作为电感元件的振荡电路和晶体管。
串联晶体振荡器电路将晶体连接到正反馈支路。
当晶体以串联谐振频率工作时，其总电抗为零，等效为短路元件，这时犯困作用最强，满足振幅起振条件。
石英晶体振荡器类型及特点1、普通晶体振荡器（SPXO）可产生10 ^（ - 5）~10 ^（ - 4）量级的频率精度。
标准频率为1-100MHZ，频率稳定度《100ppm。
SPXO不使用任何温度和频率补偿措施，并且价格低廉。
它通常用作微处理器的时钟设备。
封装尺寸范围为21x14x6mm至5x3.2x1.5mm。
2、压控晶体振荡器（VCXO）的精度约为10 ^（ - 6）~10 ^（ - 5），频率范围为1~30MHz。
低容差振荡器的频率稳定性为+ 50ppm。
通常用于锁相环。
包装尺寸为14 x 10 x 3毫米。
3、温度补偿晶体振荡器（TCXO）使用温度敏感器件来补偿温度和频率。
其频率精度约为10 ^（ - 7）~10 ^（ - 6），频率范围为1-60 MHz，频率稳定度在（+1）正负2.5 ppm范围内，封装尺寸来自30 x30x15 mm至11.4x9.6x3.9 mm。
石英振荡器参数
石英振荡器参数1. 石英振荡器的基本介绍石英振荡器是一种常见的电子元件，用于产生稳定的频率信号。
它由石英晶体和电路组成，通过利用石英晶体的压电效应来实现频率稳定。
石英振荡器广泛应用于无线通信、计算机、测量仪器等领域。
2. 石英振荡器的工作原理石英振荡器的工作原理基于石英晶体的压电效应和谐振效应。
当施加外部电场或力时，石英晶体会发生形变，反之亦然。
利用这种压电效应，可以使石英晶体在特定频率下产生共振。
具体而言，当外加交变电场与石英晶体固有频率相同时，就会发生谐振现象。
在谐振状态下，石英晶体会以固有频率进行周期性的形变和回复。
通过将这个周期性变化转换为电信号，就可以得到稳定的频率输出。
3. 石英振荡器的参数3.1 频率稳定度频率稳定度是衡量石英振荡器性能的重要指标之一。
它表示在一定时间范围内，石英振荡器输出信号的频率变化程度。
通常以“频率偏差”来表示，单位为ppm（百万分之一）或ppb（十亿分之一）。
频率稳定度受多种因素影响，包括温度、压力、电源电压等。
为了提高频率稳定度，可以采用温度补偿电路、自动频率控制等技术手段。
3.2 相位噪声相位噪声是指石英振荡器输出信号相位的不确定性程度。
它反映了信号中包含的随机相位扰动。
相位噪声通常以dBc/Hz为单位来表示。
相位噪声对于某些应用非常重要，比如无线通信系统中的调制解调过程。
较低的相位噪声可以提高系统的传输质量和可靠性。
3.3 输出功率输出功率是指石英振荡器输出信号的强度。
它是衡量石英振荡器信号强度大小和适用范围广泛与否的重要指标。
输出功率受到多种因素影响，包括电源电压、负载阻抗等。
为了提高输出功率，可以采用功率放大器等技术手段。
3.4 温度特性温度特性是指石英振荡器频率随温度变化的规律。
由于石英晶体的压电特性会随温度变化而产生变化，因此石英振荡器的频率也会受到温度影响。
一般情况下，石英振荡器在工作温度范围内具有较好的稳定性。
但如果应用环境要求更高的频率稳定度，就需要采取相应的补偿措施，比如使用温度补偿电路。
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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
6.8 石英晶体振荡器
从上节振荡器的频率稳定度分析可知，振 荡器的频率稳定度主要取决于振荡回路的标 准性和品质因数。
1、石英晶体特性： 石英晶体具有正、反压电效应：当晶体几何尺寸和
结构一定时，它本身有一个固有的机械振动频率。 当外加交流电压的频率等于晶体的固有频率时，晶 体片的机械振动最大，晶体表面电荷量最多，外电 路中的交流电流最强，于是产生了谐振；
说明：1）正电阻消耗功率，负电阻产生功率 2）正负电阻必须是对交流来说的 3）负电阻提供的能量是从某种能量转换而来 的，而不是说负电阻本身能产生能量。
2、分类
双基极二极管和工作于雪崩击穿状态的三极管 都具有负阻特性。
电压控制型负阻特性
电流控制型负阻特性
电压控制型负阻：
电流控制型负阻：
电流随电压单值变化。当电
一、产生原因 当输入端作用着振荡电压vi 时,晶
体管会经历导通和截止两个过程，导通
时，发射极电流向CE 充电；截止时，CE 向RE 放电，充电电阻远小于RE。
如果 RE、CE 取值过大，电容充电快，放电慢。振荡器起振 后，振幅增大，偏置电压向负值方向增大，使振幅减小，直到 停振。停振后，偏置电压向正值方向增大，达到一定数值后， 振荡器又开始起振。振荡波形如图。
在实际应用时，可在三端式振荡电路中，用 一选频回路来代替某一支路上的电抗元件， 使这一支路在基频和低次泛音上呈现的电抗 性质不满足三端式振荡电路的判别法则，而 在所需的高次泛音频率上呈现的电抗性质恰 好满足法则，达到起振条件。
例：若泛音晶体的标称泛音次数为5，相应的标称 频率为5MHz，则LC谐振回路应调谐在3～5次泛音频率 之间，如3.5MHz。在5MHz, LC谐振回路呈容性，满足 相位平衡条件。
由于振荡频率调谐在石英晶振标称频率上，其位于 晶振的感性区间，电抗曲线陡峭，稳频性能极好。
密勒振荡电路
6.8.2 串联谐振型晶体振荡器
6.8.3 泛音晶体振荡器
需要工作频率较高的晶体振荡器，方法一：晶体 振荡器后面加倍频器，方法二：多采用泛音晶体振荡 电路。
所谓泛音，是指石英片振动的机械谐波。它与电 气谐波的主要区别是：电气谐波与基波是整数倍关系， 且谐波与基波同时并存；泛音则与基频不成整数倍关 系，只是在基频奇数倍附近，且两者不能同时存在。 由于晶体片实际上是一个具有分布参数的三维系统， 它的固有频率从理论上来说有无限多个。
6.9 负阻振荡器
负阻振荡器：指一个呈现负阻特性的有源器 件直接与谐振回路相接，可以 产生等幅振荡。主要工作在 100 MHz 以上的超高频段。
1、什么是负阻？其物理意义是什么？
正电阻：电位降方向与电流方向相同，相当于电动 机作用，吸收功率。
负电阻：电位升方向与电流方向相同，相当于发电 机作用，不消耗功率，反而向外界输出功 率。
石英晶体的振动具有基频振动和奇次谐波泛音振动。 前者称为基频晶体，后者称为泛音晶体；
晶体厚度与振动频率成反比，工作频率越高，要求 晶片越薄。机械强度越差，加工越困难，使用中也 易损坏。
石英晶体振荡器的优点： 频率稳定度大大提高
石英晶体的物理和化学性能都十分稳定；
晶体的Ｑ值可高达数百万数量级；
6.10.1 6.10.2 6.10.3 6.10.4
寄生振荡 间歇振荡 频率占据 频率拖曳
6.10.1 寄生振荡
一、产生原因
电路中一些集中参数及分布参数形成寄生振荡回路，产生自 激振荡。
二、抑制措施 破坏寄生振荡回路的振荡条件。
① 低频寄生振荡回路一般由高频扼流圈、隔直电容或旁路 电容构成。要消除这种低频振荡的常用措施是：
在串、并联谐振频率之间很狭窄的工作频带内，具 有极陡峭的电抗特性曲线，因而对频率变化具有极 灵敏
石英晶体振荡器的缺点： 工作频率范围受限
单一稳定振荡频率工作，不能直接应用于波段振荡 器；
受限于晶体厚度，工作振荡频率不高，在几十MHz 以下。
2、石英晶体振荡器的应用：
符号 基频等效电路
完整等效电路
电压随电流单值变化。当电
压升高到一定值时，电流迅速 流升高到一定值时，电压迅速
下降。其等效电源类似于交流 下降。其等效电源类似于交流
恒压源。
恒流源。
3、负阻振荡器等效电路
-rn r
－rn为负阻器件的等效电阻，LRC为谐振回路
6.10 几种特殊振荡现象
振荡器除了能够正常的振荡，有时还会产生不希望出 现的电路现象，比如寄生振荡、间歇振荡和频率占据以及 频率拖曳现象等。一旦产生将破坏电路的正常工作。下面 讨论它产生的原因和预防措施。