石英晶体振荡器原理

晶体振荡原理

石英晶体、晶振介绍文摘2010-10-25 23:36:39 阅读50 评论0 字号：大中小订阅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、手机等各类振荡电路中，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。

可以说只要需要稳定时钟的地方，就必需要有晶体振荡器。

一：认识晶体、晶振常见晶体振荡器有两类，一类是无源晶体，也叫无源晶振，另一类是有源晶振，也叫钟振。

无源晶体外形如下图：（HC-49S 插脚）（HC-49S/SMD 贴片）无源晶体以以上两种封装的晶体最为常用，广泛应用于普通设备上，尤其是嵌入式设备，若对体积大小有要求，可以选择更小的贴片封装，如下图：（XG5032 贴片）（XS3225 贴片1，3脚有效，2，4脚为空脚）当前消费类电子如手机，MP4，笔记本等，XS3225封装最为常用。

具体关于晶体的封装及参数信息，请参考国内最大的高端晶体晶振厂家：浙江省东晶电子股份有限公司网站提供的信息：/product.aspx/23无源晶体说穿了就是封装了一下晶体，在晶体两面镀上电极引出两根线即可，那么有源晶振就是在无源晶体的基础上加了一个晶体振荡电路，，比如采用一个74HC04或者54HC04之类的非门与晶体勾通三点式电容振荡电路，所以它具有电源，地，时钟输出三个脚，有些还会增加一个脚，就是晶振工作控制脚，当不需要工作的时候，可以关掉晶振降低功耗。

如下图：（OS3225 与XS3225外形一样，只是脚位定义不同1：EN控制脚，2：GND地，3：OUT信号输出，4：VCC电源，一般为3.3V 或者5V）。

晶振内部振荡电路等效图如下：非门5404的输出脚2就是信号输出脚。

二：晶体振荡电路原理分析（本篇由东晶电子网上独家代理创易电子提供技术文档）我们以最常见得MCU振荡电路为例,参考电路如下：很多人做MCU51单片机得时候，不明白晶体两边为什么要加两个电容，大小一般在15pF～33pF之间，有些特殊的，还需要在晶体上并联一个大电阻，一般老师的解释是提高晶体振荡电路的稳定性，有助于起振,而对于其根本原理没有解释。

石英手表工作原理

石英手表工作原理概述：石英手表是一种使用石英作为时钟的手表，它能够以高精度运行，是现代手表的基础。

石英手表的工作原理与传统机械手表有很大区别，它采用了石英晶体的振动来精确计时。

本文将详细介绍石英手表的工作原理，包括石英振荡器、驱动电路、显示、调整和电源等。

工作原理：1. 石英振荡器石英振荡器是石英手表的核心部件，它由硅晶片和金属电极组成。

当一定电压施加到石英晶片上时，它会开始振荡，这种振荡的频率和声音的频率相似，所以人类无法听到。

石英振荡器是由两个互补的晶片组成的，它们形成一个反馈回路。

当一个晶片膜振荡时，它生成电压信号，该信号被传输到驱动电路中。

2. 驱动电路驱动电路是石英手表的另一个重要组成部分，它位于石英振荡器旁边。

驱动电路的主要作用是放大石英振荡器的信号，并将其转换为数字信号。

数字信号然后传输到计时芯片中。

3. 计时芯片计时芯片是控制石英手表运行的心脏，它是手表内部的控制中心。

计时芯片可以执行多种任务，例如计时、计算日期和时间等。

它使用对石英振荡器信号进行处理的电路实现这些功能。

计时芯片还可以通过接入功能，从外部获取时间信息，例如从GPS卫星接收信号。

4. 显示石英手表可以使用很多不同的显示技术，最常见的是数字显示和指针显示。

数字显示使用数字来显示当前的时间，因此非常易于阅读。

指针显示使用指针来指示小时和分钟，通常需要更多的空间来显示。

这些显示器通过电路连接到计时芯片来显示正确的时间。

5. 调整石英手表需要调整以保持准确。

手表可以通过单独的按钮或旋钮进行调整，其作用是从外部更改电子电路中使用的参数，然后重新设置时间。

在石英手表上进行调整很重要，因为它们通常使用小的硬件和微控制器来计算时间，而这些微控制器有时会出现错误。

6. 电源石英手表通常使用硬币形的电池作为电源。

电池通常在手表的背面安装，需要打开手表盖才能更换或更换电池。

电池需要根据手表的使用情况进行定期更换，以确保手表始终处于最佳运行状态。

石英晶体的压电效应及应用

浅析石英晶体的压电效应及应用摘要：文章通过对石英晶体结构、特性的描述，详细阐述了其压电效应机理及应用，提出了其存在的问题，介绍了其发展前景。

关键词：石英晶体压电效应应用石英是矿物质硅石的一种，化学成分是sio2，形状为结晶的六角锥体，是一种物理特性和化学特性都十分稳定的物质。

随着近代科学技术的发展，人们对石英晶体材料进行了广泛的研究，而利用其压电效应研制出的揩振器、传感器等器件，在工业生产及无线电技术中发挥着巨大的作用。

一、石英晶体的压电效应机理当石英晶体在某个方向受到外力的作用而变形时，其内部就会产生极化现象，同时在其表面会产生极性相反的电荷；当外力消失时，又恢复到不带电状态，当外力方向改变时，电荷极性也随之改变，这种现象称之为压电效应。

反之，当石英晶体受到交变电场作用时，晶体将在一定方向上产生机械变形；当外加电场撤去后，该变形也随之消失。

这种现象称为逆压电效应，也称作电致伸缩效应。

具有压电效应的晶体称之为压电晶体，典型的压电晶体就是石英晶体，压电效应就是在石英晶体中被发现的。

二、石英晶体的应用1.石英晶体振荡器石英晶体振荡器是使用石英晶体作为谐振选频电路的振荡器。

将石英晶体按一定的角切成薄片，在晶体切片的表面上装上一对金属极板，这样就制成了石英晶体振荡器。

石英晶体振荡器是基于逆压电效应原理制成的。

当石英晶体受到交变电场时，石英晶体便会产生机械振动。

由于石英晶体具有一定的固有振动频率，当外加电场频率等于其固有频率时，便会产生谐振。

这就是石英晶体可以作为谐振选频电路的基本原因。

石英晶体振荡器具有极高的频率稳定度，因而广泛使用于要求频率稳定度高的设备中，例如标准频率发生器、脉冲计数器等。

2.压电式力传感器压电式力传感器是利用石英晶体等压电材料的压电效应制成的一种力敏传感器。

当压电传感器受到外力时，其内部的压电元件在力的作用下发生变形，表面即产生电荷，只要测得其产生的电荷量，就可以得到作用力的大小，这就是压电传感器的基本工作原理。

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。

石英晶体谐振器和振荡器的区别

其实很多人都知道分为有源晶振和无源晶振，Realgiant了解到部分人仍然分不清楚他们到底有何区别，甚至有的客户这样问过，为什么两种晶振体积都是一样的，一个只要几毛钱，而另一个却要几块钱，为什么会相差那么大?Realgiant在此教大家如何区分石英晶体谐振器和石英晶体振荡器。

石英晶体谐振器(quartz crystal unit或quartz crystal resonator,常简写成Xtal)，简称石英晶体或晶振，它是利用石英晶体的压电效应，用来产生高精度振荡频率的一种电子元件。

需搭配外加电路才会产生振荡。

是被动(无源)元件，我们又称它无源晶振。

该元件主要由石英晶片、基座、外壳、银胶、银等成分组成。

根据引线状况我们把石英晶振分为直插(有引线)与表面贴装(无引线)两种类型。

无源晶振通常是两支接引的电子元件。

石英晶体振荡器(crystal oscillator,简写 OSC 或 XO)是指内含石英晶体与振荡电路的模组，它需要电源，可直接产生振荡讯号输出。

因内含主动(有源)电子元件，整个模组也属主动元件，因此，我们又称它有源晶振。

石英振荡器通常是四支接脚的电子元件，其中两支为电源，一支为振荡讯号输出，另一支为空脚或控制用。

相比石英晶体谐振器，石英晶体振荡器非常的复杂，这不仅体现在它的参数上，同时也体现在它的种类上。

在上一篇有关温补晶振的文章中我们已经了解到温补晶振是一种石英晶体振荡器。

在晶振行业中，通常我们将石英晶体振荡器分为以下几类：SPXO普通振荡器、TCXO温补振荡器、VCXO压控晶体振荡器、OCXO恒温振荡器以及VC-TCXO压控温补振荡器。

下面我们来逐步了解这几种石英晶体振荡器。

普通石英晶体振荡(SPXO)，也有人叫它XO、OSC振荡器，SPXO可以产生10^(-5)~10^(-4)量级的频率精度，标准频率1~100MHZ,频率稳定度是±100ppm.SPXO没有采用任何温度频率补偿措施，价格低廉，通常用作微处理器的时钟器件。

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，是用电消耗很小的石英晶体经精细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征，假如给他通电，他就会产活力械振荡，反之，假如给他机械力，他又会产生电，这种特征叫机电效应。

他们有一个很重要的特色，其振荡频次与他们的形状，资料，切割方向等亲密有关。

因为石英晶体化学性能特别稳固，热膨胀系数特别小，其振荡频次也特别稳固，因为控制几何尺寸能够做到很精细，所以，其谐振频次也很正确。

依据石英晶体的机电效应，我们能够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....的不停变换，由电感和电容构成的谐振回路是电场-磁场的不停变换。

在电路中的应用其实是把它看作一个高Q值的电磁谐振回路。

因为石英晶体的消耗特别小，即Q值特别高，做振荡器用时，能够产生特别稳固的振荡，作滤波器用，能够获取特别稳固和陡削的带通或带阻曲线。

无源晶体与有源晶振的差别、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上有建议的连结方法。

无源晶体没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是依据起振电路来决定的，相同的晶体能够合用于多种电压，可用于多种不一样时钟信号电压要求的DSP，并且价钱往常也较低，所以关于一般的应用假如条件同意建议用晶体，这特别适合于产品线丰富批量大的生产者。

无源晶体有关于晶振而言其缺点是信号质量较差，往常需要精准般配外头电路（用于信号般配的电容、电感、电阻等），改换不一样频次的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。

建议采纳精度较高的石英晶体，尽可能不要采纳精度低的陶瓷警惕。

2、有源晶振——有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳固，并且连结方式相对简单（主假如做好电源滤波，往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。

有源晶振往常的用法：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。

石英表的工作原理

石英表的工作原理
石英表是一种利用石英晶体振荡来计时的高精度手表。

其工作原理主要是利用
石英晶体的压电效应和谐振特性来实现精确的计时功能。

首先，石英晶体具有压电效应，即在受到外力作用时会产生电荷。

当石英晶体
受到电压作用时，会产生机械振荡，而当机械振荡频率与晶体的固有振荡频率相同时，就会产生共振现象。

这种共振现象可以使石英晶体产生非常稳定和精确的振荡，因此可以作为计时的基准。

其次，石英表内部包含一个振荡器电路，用来产生高频的电信号。

这个电信号
会通过分频电路被分成一秒一个脉冲，然后被传送到步进电机或者涡轮发电机，最终驱动表针的运动。

由于石英晶体的高稳定性和精确性，所以石英表的计时精度非常高，一般能够达到每天几秒的误差。

此外，石英表还会受到温度、压力等环境因素的影响，为了减小这些影响，石
英表通常会在内部加入温度补偿电路和压力补偿电路。

温度补偿电路可以根据环境温度的变化来调整石英晶体的振荡频率，从而保持表的计时精度；而压力补偿电路则可以根据环境压力的变化来调整振荡器电路的工作状态，以保证表的计时准确性。

总的来说，石英表的工作原理是基于石英晶体的压电效应和谐振特性，通过振
荡器电路和补偿电路来实现高精度的计时功能。

这种工作原理使得石英表成为了现代计时领域中最为常见和精确的计时装置之一。

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。

晶体振荡器电路原理

4.4 驱动级别DL外部电阻RExt计算 4.4.1 驱动级别DL计算 –驱动级别描述了晶振的功耗。晶振的功耗必须限制在某一范围内，否则石英晶体可能会由于过度的机械振动而导致不能正常工作。通常晶振驱动级别的最大值毫瓦级。超过这个值时，晶振就会受到损害。 –驱动级别由下述表达式给出：
其中：ESR是指晶振的等效串联电阻(其值由晶振制造商给出)：
晶体振荡电路原理
前言
大家都熟悉基于Pierce(皮尔斯)栅拓扑结构的振荡器，但很少有人真正了解它是如何工作的。本文着重介绍了Pierce振荡器的基本知识，并提供一定理论算法来确定不同的外部器件的具体参数。
目录
1 2 3 4 石英晶振的特性及模型振荡器原理 Pierce振荡器 Pierce振荡器设计 4.1 反馈电阻RF 4.2 负载电容CL 4.3 振荡器的增益裕量 4.4 驱动级别DL外部电阻RExt计算 4.4.1 驱动级别DL计算 4.4.2 另一个驱动级别测量方法 4.4.3 外部电阻RExt计算 4.5 启动时间 4.6 晶振的牵引度(Pullability)
1. 石英晶振的特性及模型
石英晶体是一种可将电能和机械能相互转化的压电器件，能量转变发生在共振频率点上。它可用如下模型表示：
石英晶体模型 C0：等效电路中与串联臂并接的电容(静电电容)。 Lm：(动态等效电感)代表晶振机械振动的惯性。 Cm：(动态等效电容)代表晶振的弹性。 Rm：(动态等效电阻)代表电路的损耗。
实际上，在这种条件下的放大器是非常不稳定的，任何干扰进入这种正反馈闭环系统都会使其不稳定并引发振荡启动。干扰可能源于上电，器件禁用/使能的操作以及晶振热噪声等...。同时必须注意到，只有在晶振工作频率范围内的噪声才能被放大，这部分相对于噪声的全部能量来说只是一小部分，这也就是为什么晶体振荡器需要相当长的时间才能启动的原因。

(整理)晶振的作用与原理

晶振的作用与原理一，晶振的作用(1)晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的主要作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。

(2)晶振还有个作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号.晶振是晶体振荡器的简称。

它用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。

在通常工作条件下，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。

有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。

(3)晶振在数字电路的基本作用是提供一个时序控制的标准时刻。

数字电路的工作是根据电路设计，在某个时刻专门完成特定的任务，如果没有一个时序控制的标准时刻，整个数字电路就会成为“聋子”，不知道什么时刻该做什么事情了。

(4)晶振的作用是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。

晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。

如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。

(5)电路中，为了得到交流信号，可以用RC、LC谐振电路取得，但这些电路的振荡频率并不稳定。

在要求得到高稳定频率的电路中，必须使用石英晶体振荡电路。

石英晶体具有高品质因数，振荡电路采用了恒温、稳压等方式以后，振荡频率稳定度可以达到10^(-9)至10^(-11)。

广泛应用在通讯、时钟、手表、计算机……需要高稳定信号的场合。

石英晶振不分正负极, 外壳是地线，其两条不分正负二，晶振的原理；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，它的基本结构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。

(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。

石英晶体的振荡原理

石英晶体的振荡原理
石英晶体是一种具有压电效应的材料，它在外加电压作用下会发生压电振荡。

石英晶体通常由一个切割的石英圆盘构成，圆盘的直径与厚度之比会影响振荡频率。

石英晶体是一个具有极性结构的晶体，在不加电压时，晶体内部的正负电荷呈现一定的偏移，形成极性。

当外加电压时，电场作用于晶体上，使得正负电荷进一步偏移，这会导致晶体产生表面电荷，也就是压电效应。

压电效应会导致石英晶体发生形变，进而产生机械振动。

这种振动在圆盘的厚度方向上发生，即沿着晶体的Z轴方向。

这种振动的频率由石英圆盘的几何参数
和电路参数决定，可以通过切割和加工圆盘来实现不同频率的振动。

当外加电压的频率等于石英晶体的固有振荡频率时，石英晶体会达到共振状态，振幅会进一步增大。

这时，石英晶体就可以用作振荡器或频率控制元件，广泛应用于电子设备中的时钟、振荡器和滤波器等功能。

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。

石英晶体稳频的多谐振荡器

u2/3V 0 ttu 08.1 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。

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）。

石英摆式加速度计的测量原理

石英摆式加速度计的测量原理石英摆式加速度计是一种常用的惯性测量装置，用于测量物体的加速度或振动。

它基于石英晶体的压电效应和摆动原理，通过测量晶体振荡频率的变化来确定加速度。

具体的测量原理如下：
1.压电效应：石英晶体具有压电效应，即在受到外力作用下会产生电荷。

当石英晶体受到加速度或振动时，晶体会发生变形，产生应力，从而引发压电效应。

2.摆动原理：石英摆式加速度计采用了一个或多个石英晶体作为振荡器。

当晶体受到加速度或振动时，晶体的振荡频率会发生变化。

这是因为晶体变形引起了晶体的质量分布变化，从而改变了晶体的振荡特性。

3.频率测量：通过测量晶体的振荡频率变化，可以确定加速度或振动的大小。

石英摆式加速度计通常采用电子电路来测量晶体的振荡频率，并将频率变化转化为相应的加速度值。

4.温度补偿：由于石英晶体的振荡频率受温度影响较大，石英摆式加速度计通常会进行温度补偿。

通过引入温度传感器和相应的补偿电路，可以对晶体的温度进行实时监测和补偿，提高测量的准确性和稳定性。

总结起来，石英摆式加速度计利用石英晶体的压电效应和摆动原理，通过测量晶体的振荡频率变化来确定加速度或振动。

它具有高精度、快速响应和稳定性好的特点，被广泛应用于惯性导航、振动监测和工业自动化等领域。