石英晶体振荡器类型特点

石英晶体振荡器简介

石英晶体振荡器简介撰文：张严顺石英晶体振荡器是以石英晶体谐振器为母体加以应用的制品，简称晶振。

石英晶体谐振器满足普通电子产品要求完全可以胜任，但随着构造系统及机器的高精度化要求，自己设计振荡回路再与石英晶体谐振器配合，采用调整的方法来满足使用要求已不合适宜，不仅不适合量产化，同时成本也比较高，因此石英晶体振荡器单体化的出现就解决了很多问题，其特点是：1、不必调整石英晶体谐振器的频率特性而可直接引用；2、可得到石英晶体谐振器理论上的频率温度特性以上的稳定度；3、在振荡回路上附加其它机能使其多元化。

石英晶体振荡器的种类最基本的四种石英晶体振荡器如下：1、基本石英晶体振荡器（SPXO）不施以温度控制及温度补偿，频率温度特性依靠石英晶体谐振器本身的稳定性。

2、温度补偿石英晶体振荡器（TCXO）附加温度补偿回路，减少其频率因周围温度变动而变化的石英晶体振荡器。

3、电压控制石英晶体振荡器（VCXO）控制外来的电压，使输出频率能够变化或调变的石英晶体振荡器。

4、恒温槽式石英晶体振荡器（OCXO）以恒温槽保持石英晶体振荡器或石英晶体谐振器在一定温度，控制其输出频率在周围温度下也能保持极小变化量的石英晶体振荡器。

当然随着技术的发展和要求越来越高，其它功能的多元化石英晶体振荡器也应运而生并得到快速发展。

石英晶体振荡器的频率稳定度石英晶体振荡器的频率稳定度分以下几个方面来考量：1、频率温度稳定度（温度特性）；2、频率长期的稳定度（频率老化特性）；3、频率短期的稳定度（时间领域、频率领域及相位杂讯特性）。

通常第1项比第2、3项重要，需要靠温度补偿或恒温槽来稳定频率，而第2项主要是根据石英晶体谐振器的设计及制造工艺来保证，第3项则决定于振荡回路的设计。

石英晶体振荡器

石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及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。

一、石英晶体振荡器的基本原理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。

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2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来等效。

一般L的值为几十mH 到几百mH。

晶片的弹性可用电容C来等效，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来等效，它的数值约为100Ω。

由于晶片的等效电感很大，而C很小，R 也小，因此回路的品质因数Q很大，可达1000～10000。

石英晶体振荡电路石英谐振器

UCC 30 k B C 4 750 V 320 p C2 V 4700 p C3 (b ) C1 L C2 C4
6.8 k
C1 120 p 200 (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。
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。
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
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

石英晶体元器件概述

石英晶体元器件概述一、前言石英晶体俗称水晶，成分是SiO2，是一种重要的压电材料，可用于制造压电元器件。

例如：石英晶体谐振器、石英晶体滤波器、石英晶体振荡器、石英晶体传感器等。

二、石英晶体元器件的内容三、晶振分类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。

1、普通晶振（PXO或SPXO）：是一种没有采取温度补偿措施的晶体振荡器，在整个温度范围内，晶振的频率稳定度取决于其内部所用晶体的性能。

特点：●频率精度（准确度）：10-5～10-4量级●标准频率：1～100MHZ●频率稳定度是±100ppm。

●用途：通常用作微处理器的时钟器件、本振源或中间信号。

●封装尺寸： DIP14（21×14×6mm），SMD 7050、5032、3225、2520。

●价格：是晶振中最廉价的产品，2、温补晶振（TCXO）：是在晶振内部采取了对晶体频率温度特性进行补偿，以达到在宽温温度范围内满足稳定度要求的晶体振荡器。

一般模拟式温补晶振采用热敏补偿网络。

特点：●频率精度（准确度）：10-7～10-6量级●频率范围：1～60MHz●频率稳定度：±1～±2.5ppm●封装尺寸： DIP14（21×14×6mm），11.4×9.6mm，SMD 7050、5032、3225、2520●用途：通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备等。

●由于其良好的开机特性、优越的性能价格比及功耗低、体积小、环境适应性较强等多方面优点，因而获行了广泛应用。

3、压控晶振（VCXO）：是一种可通过调整外加电压使晶振输出频率随之改变的晶体振荡器，主要用于锁相环路或频率微调。

压控晶振的频率控制范围及线性度主要取决于电路所用变容二极管及晶体参数两者的组合特点：●频率精度（准确度）：是10-6～10-5量级●频率范围：1～30MHz●频率稳定度：±50ppm●用途：通常用于锁相环路●封装尺寸：14×10×3mm或更小，SMD 7050、5032、3225、25204、恒温晶振（OCXO）：采用精密控温，使电路元件及晶体工作在晶体的零温度系数点的温度上。

石英晶体稳频的多谐振荡器

u2/3V0 ttu08.1 多谐振荡器本次重点内容：1、多谐振荡器的工作原理。

2、周期的计算方法。

教学过程一、多谐振荡器特点1．多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。

2．通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，无需外触发。

3．输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的谐波分量，故称作多谐振荡器。

二、电路组成电路如图8.1 (a) 所示 , 定时元件除电容 C 之外 , 还有两个电阻 R1 和 R2 将高、低电平触发端( ⑥、②脚) 短接后连接到 C 与R2 的连接处, 将放电端( ⑦脚) 接到R1与R2的连接处图8.1 (a) 电路组成 (b) 工作波形三、工作原理接通电源瞬间 t =to 时 , 电容 C 来不及充电 ,u c 为低电平 , 此时 ,555 定时器内 R =0,S=1, 触发器置 1, 即 Q =1, 输出u o为高电平。

同时由于Q=0, 放电管 V 截止 , 电容 C 开始充电 , 电路进入暂稳态。

一般多谐振荡器的工作过程可分为以下四个阶段 ( 见图 (b)):(1) 暂稳态 I(O ~t l): 电容 C 充电 , 充电回路为 V DD → R1 → R2 → C →地 ,充电时间常数为为τ1=(R1+R2)C, 电容 C 上的电压 u c 随时间 t 按指数规律上升 , 此阶段内输出电压 uo 稳定在高电平。

(2) 自动翻转 I(t ＝tl): 当电容上的电压 uc 上升到了32V DD 时 , 由于 555 定时器内 S=0,R=1, 使触发器状态Q 由 1 变为 0, Q 由0变成 1, 输出电压 uo 由高电平跳变为低电平 , 电容 C 中止充电。

(3) 暂稳态 Ⅱ (t1~t2): 由于此刻Q ==1, 因此放电管 V 饱和导通 , 电容 C 放电 , 放电回路为 C → R2 →放电管 V →地 , 放电时间常数τ2=R 2C( 忽略 V 管的饱和电阻 ), 电容电压 u c 按指数规律下降 , 同时使输出维持在低电平上。

晶振与匹配电容的总结

晶振与匹配电容的总结 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998匹配电容-----负载电容是指晶振要正常震荡所需要的电容。

一般外接电容，是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。

要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容。

一般晶振两端所接电容是所要求的负载电容的两倍。

这样并联起来就接近负载电容了。

2．负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。

他是一个测试条件，也是一个使用条件。

应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率。

此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。

3．一般情况下，增大负载电容会使振荡频率下降，而减小负载电容会使振荡频率升高4．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。

负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同。

标称频率相同的晶振，负载电容不一定相同。

因为石英晶体振荡器有两个谐振频率，一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振：另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。

所以，标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至，不能冒然互换，否则会造成电器工作不正常。

一份电路在其输出端串接了一个22K的电阻，在其输出端和输入端之间接了一个10M的电阻，这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器，将输入进行反向180度输出，晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移，整个环路的相移360度，满足振荡的相位条件，同时还要求闭环增益大于等于1，晶体才正常工作。

晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈，保证放大器工作在高增益的线性区，一般在M欧级，输出端的电阻与负载电容组成网络，提供180度相移，同时起到限流的作用，防止反向器输出对晶振过驱动，损坏晶振。

和晶振串联的电阻常用来预防晶振被过分驱动。

晶振过分驱动的后果是将逐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升，并导致晶振的早期失效，又可以讲drive level调整用。

晶振的基本原理及特性

晶振的基本原理及特性晶振一般采用如图1a的电容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路如图1b，其中Cv是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理；把晶体的等效电路代替晶体后如图1c。

其中Co，C1，L1，RR是晶体的等效电路。

分析整个振荡槽路可知，利用Cv来改变频率是有限的：决定振荡频率的整个槽路电容C=Cbe,Cce,Cv三个电容串联后和Co并联再和C1串联。

可以看出：C1越小，Co越大，Cv变化时对整个槽路电容的作用就越小。

因而能“压控”的频率范围也越小。

实际上，由于C1很小(1E-15量级)，Co不能忽略(1E-12量级，几PF)。

所以，Cv变大时，降低槽路频率的作用越来越小，Cv变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。

这一方面引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡的反馈电压(Cbe上的电压)却越来越小，最后导致停振。

采用泛音次数越高的晶振，其等效电容C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。

晶振的指标总频差：在规定的时间内，由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大偏差。

说明：总频差包括频率温度稳定度、频率老化率造成的偏差、频率电压特性和频率负载特性等共同造成的最大频差。

一般只在对短期频率稳定度关心，而对其他频率稳定度指标不严格要求的场合采用。

例如：精密制导雷达。

频率稳定度：任何晶振，频率不稳定是绝对的，程度不同而已。

一个晶振的输出频率随时间变化的曲线如图2。

图中表现出频率不稳定的三种因素：老化、飘移和短稳。

图2 晶振输出频率随时间变化的示意图曲线1是用0.1秒测量一次的情况，表现了晶振的短稳；曲线3是用100秒测量一次的情况，表现了晶振的漂移；曲线4 是用1天一次测量的情况。

表现了晶振的老化。

频率温度稳定度：在标称电源和负载下，工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏。

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。

⑵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〜O.lpF。

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100Q。

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）。

石英晶体振荡电路

石英晶体振荡电路石英晶体谐振器, 简称石英晶体, 具有非常稳定的固有频率。

对于振荡频率的稳定性要求高的电路, 应选用石英晶体作选频网络。

一、石英晶体的特点将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向切割成很薄的晶片, 再将晶片两个对应的表面抛光和涂敷银层, 并作为两个极引出管脚, 加以封装, 就构成石英晶体谐振器。

其结构示意图和符号如右图所示。

1.压电效应和压电振荡在石英晶体两个管脚加交变电场时, 它将会产有利于一定频率的机械变形, 而这种机械振动又会产生交变电场, 上述物理现象称为压电效应。

一般情况下, 无论是机械振动的振幅, 还是交变电场的振幅都非常小。

但是, 当交变电场的频率为某一特定值时, 振幅骤然增大, 产生共振, 称之为压电振荡。

这一特定频率就是石英晶体的固有频率, 也称谐振频率。

2.石英晶体的等效电路和振荡频率石英晶体的等效电路如下图（a）所示。

当石英晶体不振动时, 可等效为一个平板电容C0, 称为静态电容；其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积, 一般约为几到几十皮法。

当晶片产生振动时, 机械振动的惯性等效为电感L, 其值为几毫亨。

晶片的弹性等效为电容C, 其值仅为0.01到0.1pF, 因此, C<<C0。

晶片的磨擦损耗等效为电阻R, 其值约为100Ω, 理想情况下R=0。

当等效电路中的L、C、R支路产生串联谐振时, 该支路呈纯阻性, 等效电阻为R, 谐振频率谐振频率下整个网络的电抗等于R并联C0的容抗, 因R<<ω0C0, 故可近似认为石英晶体也呈纯阻性, 等效电阻为R。

当f<fs时, C0和C电抗较大, 起主导作用, 石英晶体呈容性。

当f>fs 时, L、C、R支路呈感性, 将与C0产生并联谐振, 石英晶体又呈纯阻性, 谐振频率石英晶体基础知识1、石英晶体的应用：a、石英钟 b、温度计 c、压力指示器（频率与应力）d、加速度计2、晶体的自然面及解理面平行于原子面3、石英的机械、电气、化学和温度等综合性能，都满足需要电气通讯领域。

(整理)晶振的原理及特性

我们常说的晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。

这种晶体有一个很重要的特性，如果给他通电，他就会产生机械振荡，反之，如果给他机械力，他又会产生电，这种特性叫机电效应。

他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。

由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。

根据石英晶体的机电效应，我们可以把它等效为一个电磁振荡回路，即谐振回路。

他们的机电效应是机-电-机-电....的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。

在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。

由于石英晶体的损耗非常小，即Q 值非常高，做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。

无源晶体与有源晶振的区别、应用范围及用法：1、无源晶体——无源晶体需要用DSP片内的振荡器，在datasheet上有建议的连接方法。

无源晶体没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP，而且价格通常也较低，因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。

无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。

建议采用精度较高的石英晶体，尽可能不要采用精度低的陶瓷警惕。

2、有源晶振——有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。

有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。

石英晶振原理

石英晶体谐振器From:欧阳联铂石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及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。

一、石英晶体振荡器的基本原理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.为了防止Ag电极被氧化,一般在封装时充入N2。

下图是一种金属外壳封装的石英晶体结构示意图。

图12、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,如图2所示。

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。

图23、符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图3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来等效。

一般L的值为几十mH 到几百mH。

晶片的弹性可用电容C来等效，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来等效(与晶片表面光滑度成反比,粗糙平整度影响R值,它决定了晶振80%的品质)，它的数值约为100Ω。

石英晶体

石英晶体石英简介石英的化学成分为SiO2，晶体属三方晶系的氧化物矿物，即低温石英（a-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。

广义的石英还包括高温石英（b-石英）。

低温石英常呈带尖顶的六方柱状晶体产出，柱面有横纹，类似于六方双锥状的尖顶实际上是由两个菱面体单形所形成的。

石英集合体通常呈粒状、块状或晶簇、晶腺等。

纯净的石英无色透明，玻璃光泽，贝壳状断口上具油脂光泽，无解理，摩氏硬度7，比重2.65。

受压或受热能产生电效应。

变种石英因粒度、颜色、包裹体等的不同而有许多变种。

无色透明的石英称为水晶，紫色水晶俗称紫晶，烟黄色、烟褐色至近黑色的俗称茶晶、烟晶或墨晶，玫瑰红色的俗称芙蓉石；呈肾状、钟乳状的隐晶质石英称石髓，具不同颜色同心条带构造的晶腺叫玛瑙，玛瑙晶腺内部有明显可见的液态包裹体的俗称玛瑙水胆，细粒微晶组成的灰色至黑色隐晶质石英称燧石，俗称火石。

石英的用途很广。

无裂隙、无缺陷的水晶单晶用作压电材料，来制造石英谐振器和滤波器。

一般石英可以作为玻璃原料，紫色、粉色的石英和玛瑙还可作雕刻工艺美术的原料。

石英是最重要的造岩矿物之一，在火成岩、沉积岩、变质岩中均有广泛分布。

巴西是世界著名的水晶出产国，曾发现直径2.5米、高5米、重达40余吨的水晶晶体石英晶体振荡器的特点石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及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。

一、石英晶体振荡器的基本原理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。

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。

石英晶体多谐振荡器

9.5.2 石英晶体多谐振荡器在许多数字系统中，都要求时钟脉冲的频率十分稳定。

上面介绍的用555定时器组成的多谐振荡器，虽然结构简单、调节方便，但因为判决电平易受温度变化和电源波动的影响，电阻、电容的参数易受外部环境的改变而变化，且电路结构本身就易受到干扰，所以造成输出信号振荡频率的稳定性不是很高。

为了提高振荡器的频率稳定性，往往需要使用石英晶体，构成石英晶体多谐振荡器。

一．石英晶体的选频特性图9.5.4为石英晶体的符号和阻抗频率特性。

由图9.5.4（b ）可知，石英晶体对频率特别敏感，在其两端加入不同频率的信号时，石英晶体将呈现不同的阻抗特性和阻抗大小。

当信号频率为时，石英晶体呈现纯阻性，且阻抗值最小，接近为0。

当信号频率时，石英晶体呈现电感性；时，呈现电容性。

并且，其阻抗值随偏离的距离的增大而迅速增大。

根据电路谐振的概念，将称为石英晶体的谐振频率，或者固有频率，它只与石英晶体的切割方向、外形尺寸有关，不受外围电路参数的影响，其稳定性极高，足以满足数字系统对脉冲信号的频率稳定性的要求。

图9.5.4 石英晶体的符号和阻抗频率特性（a ）符号（b ）阻抗频率特性二．石英晶体多谐振荡器图9.5.5所示为两种比较典型的石英晶体多谐振荡器，其中，图9.5.5（a ）使用的了TTL 反相器，图9.5.5（b ）使用了CMOS 反相器。

图9.5.5 石英晶体多谐振荡器（a ）TTL 型（b ）CMOS 型0f 0f f >0f f <0f 0f★ 图9.5.5（a ）中：电容是耦合电容，使反相器之间形成正反馈交流环路，也可以不用，采用直接耦合方式构成电路。

石英晶体构成选频环节，其谐振频率处晶体的阻抗最低，此时反馈信号最强而产生自激振荡，所以石英晶体多谐振荡器的振荡频率必定是，而与所接电容、电阻及门电路的阈值电压无关，具有极强的稳定性。

同时，实际使用时，又常常在输出端使用一个反相器，起整形作用，使输出信号更接近矩形波。

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。

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）。

石英晶体谐振器

石英晶体振荡器
பைடு நூலகம்
频率范围很宽，频率稳定度在10-4～10-12范围内，经校准一年内可保持10-9的准确度，高质量的石英晶体振荡器，在经常校准时，频率准确可达10-11.高效能模拟与混合信号IC厂商Silicon Laboratories(芯科实验室有限公司)日前推出业界第一款支持输出频率可编程的振荡器(XO)和压控振荡器(VCXO)。Si570/1系列采用公司专利的DSPLL技术和业界标准的I2C接口，通过对I2C接口的操作，一颗器件就能产生10MHz到1.4GHz的任何输出频率，同时将均方根抖动幅度减少到0.3ps左右。Si570任意频率XO和Si571任意频率VCXO最适合需要弹性频率源的高效能应用，包括下一代网络设备、无线基站，测试与测量装置、高画质电视视频基础设施和高速数据采集装置。硬件设计人员过去必须用多个固定频率XO、VCXO或压控SAW振荡器(VCSO)，才能开发出复杂系统所需的可变频率架构，并让它们以不同频率操作。但这种方法的成本很高，需要复杂的模拟锁相回路(PLL)设计和布局，还会延长新开发产品的上市时间。 Si570/1可编程XO和VCXO的弹性振荡器能产生10MHz到1.4GHz的任何频率，使得一颗器件就能取代多个固定频率振荡器，不仅简化锁相回路的设计与布局，还大幅减少元器件数目、系统成本和电路板面积。另外，由于Si570/1省下多个原本可能成为故障点的固定频率振荡器，所以系统会变得更可靠。 Si570/1能通过业界标准的I2C接口设定操作频率，这使器件的编程设定和重新配置变得更简单。Si570/1还能不限次数重新编程，让系统设计人员将同一套时钟频率架构重复用于不同的最终应用，这能简化设计和加速上市时间。 Si570/1采用业界标准和RoHS兼容的5×7毫米表面贴装封装，并支持所有常见的输出信号格式(LVPECL、LVDS、CMOS和CML)。此系列包含三种不同速度等级的器件，分别是10MHz-1.4GHz、10-810MHz和10-215MHz。Si570任意频率石英振荡器还有±20ppm和±50ppm两种不同的温度稳定性规格可供选择，Si571任意频率压控石英振荡器则包含从±12ppm到±375ppm等多种不同压控范围(Absolute Pull Range)的器件，以便设计人员弹性选择最适合其应用的器件。Si570/1的操作温度范围都是从-40至+85℃。标称频率：振荡器输出的中心频率或频率的标称值。可选频率范围：我们所能提供的某种规格的振荡器的可实现的频率输出。频率温度稳定度：在指定温度范围内振荡器的输出频率相对于25°C时测量值的最大允许频率偏差。老化：在确定时间内输出频率的相对变化。输出：振荡器输出的波形及功率。占空比：反映输出波形的对称性，也就说，在一个周期内，高电平与低电平所占比例之比。上升时间：方波从低电平转换为高电平的时间。下降时间：方波从高电平转换为低电平的时间。谐波：振荡器在相对于输出频率谐振点处的抑制。非谐波：振荡器在相对于输出频率非谐振点处的抑制。短期频率稳定度：振荡器在较短时间内输出频率的稳定性，通常为1秒。相位噪声：用于描述振荡器的短期频率波动，通常定义为载波发生某一频率偏移是在1Hz带宽内的单边带功率密度，单位为dBc/Hz。电源电压：加在振荡器电源端（Vcc）的能够使振荡器正常工作的电压。电源电流：流过振荡器电源端（Vcc）的总电流。工作温度范围：能够保证振荡器输出频率及其它各种特性能满座指标要求的温度范围。石英晶体振荡器特点 ?? 在振荡频率上，闭合回路的相移为2nπ。 ?? 当开始加电时，电路中唯一的信号是噪声。满足振荡相位条件的频率噪声分量以增大的幅度在回路中传输，增大的速率由附加分量，即小信号，回路益增和晶体网络的带宽决定。 ?? 幅度继续增大，直到放大器增益因有源器件（自限幅）的非线性而减小或者由于某一自动电平控制而被减小。 ?? 在稳定状态下，闭合回路的增益为1。石英晶体振荡器简介石英谐振器简称为晶振，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与田英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。石英谐振器按引出电极情况来分有双电极型、三电极型和双对电极型几种。图l为双电极型石英谐振器的外形，尽管它们的体积有大有小、固有振荡频率有高有低，但在电路图中均用图1(b)符号表示。三电极型和双对电极型石英谐振器的符号见图。2。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件，如彩电的色副载波振荡器、电子钟表的时基振荡器及游戏机中的时钟脉冲振荡器等，石英晶体成本较高，故在要求不太高的电路中一般采用陶瓷谐振元件。

xth和xtl晶振关系

xth和xtl晶振关系XTH和XTL晶振关系是指两种不同的晶体振荡器类型，它们用于电子设备中的时钟电路。

本文将详细介绍XTH和XTL晶振的定义、特点、工作原理以及其在电子设备中的应用。

一、XTH晶振定义与特点XTH晶振是一种由石英晶体制成的振荡器。

该类型的晶振器具有精度高、稳定性好的特点，在电子设备中被广泛应用于时钟电路和计时电路。

它是一种被动元件，需要外部电路提供激励信号才能工作。

二、XTL晶振定义与特点XTL晶振是一种由陶瓷材料制成的振荡器。

与XTH晶振相比，XTL晶振在制造工艺、材料成本和性能方面具有一定的差异。

XTL晶振相对于XTH 晶振而言，成本较低，但精确度和稳定性略差。

三、XTH晶振的工作原理XTH晶振的工作原理基于石英晶体的振动特性。

当电压施加于石英晶体上时，会产生机械应力，使晶体发生形变。

这种形变会导致晶体的厚度、长度或宽度发生微小变化，从而改变振荡频率。

XTH晶振依靠这种形变来产生稳定的振荡信号，供时钟电路使用。

四、XTL晶振的工作原理XTL晶振采用陶瓷材料，其工作原理类似于XTH晶振。

当外部电压施加到陶瓷材料上时，材料会发生微小的形变，从而改变振荡频率。

XTL晶振的制造过程与XTH晶振有所不同，因此其材料特性和工作原理也略有不同。

五、XTH晶振在电子设备中的应用XTH晶振因其高精度、稳定性好的特点，被广泛应用于各种电子设备中的时钟电路。

例如，计算机、手机、电视等设备都需要准确可靠的时钟信号来同步操作。

XTH晶振可以提供高精度的基准频率，确保设备的正常运行和数据传输的准确性。

六、XTL晶振在电子设备中的应用XTL晶振虽然相对于XTH晶振而言精确度稍差，但成本较低，因此在某些应用场景中被采用。

它通常被应用于对时钟信号要求不太严格的设备，如家用电器、电子手表等。

在这些设备中，XTL晶振能够提供足够准确的时钟信号，满足日常使用需求。

七、总结本文从XTH和XTL晶振的定义、特点、工作原理和应用等方面对它们进行了详细介绍。

石英晶振alpha晶型阿尔法

石英晶振alpha晶型阿尔法
摘要：
1.石英晶振的概念与分类
2.alpha 晶型阿尔法晶体的特点
3.alpha 晶型阿尔法晶体在石英晶振中的应用
4.alpha 晶型阿尔法晶体的发展前景
正文：
石英晶振是一种常见的晶体振荡器，其作用是产生稳定的振荡信号，被广泛应用于通讯、导航、计算机等领域。

根据晶体结构的不同，石英晶振可分为alpha 晶型阿尔法晶体、beta 晶型贝塔晶体等类型。

alpha 晶型阿尔法晶体是石英晶振中的一种，具有许多独特的特点。

首先，它的结构稳定，可以在高温下保持其晶体结构；其次，它的晶体生长速度快，可以提高生产效率；最后，它的频率稳定性高，可以使石英晶振产生更稳定的振荡信号。

由于上述特点，alpha 晶型阿尔法晶体在石英晶振中得到了广泛应用。

随着科技的发展，对石英晶振的需求也在不断提高，这使得alpha 晶型阿尔法晶体的应用前景十分广阔。