石英晶体谐振器单片晶体滤波器石英晶体振荡器声表面波谐振器及声表面波滤波器等系列产品
石英晶体谐振器单片晶体滤波器石英晶体振荡器声表面波谐振器及声表面波滤波器等系列产品
石英晶体谐振器单片晶体滤波器石英晶体振荡器声表面波谐振器及声表面波滤波器等系列产品石英晶体当对晶体的表面施加一外力时，它会产生电压；相反地，当对晶体表面施加一电压时，机械形变振动就会产生。
这些振动的频率取决于晶体的设计和振荡器电路，也称为石英晶体谐振器。
它们因其高Q值，高稳定性和体积小的高度结合而被广泛地应用于频率控制领域。
它们由石英晶体合适的安装，封装和空白电极组成。
频率范围由几百赫兹到几兆赫兹不等。
晶体振荡器这种晶体振荡器拥有较强的频率稳定性。
它最适用于钟表和数字设备。
时钟振荡器被广泛地应用于无线电设备，电子器械和住房设施等产品。
S.P X.O(简易包装晶体振荡器)频率和温度之间的特性是应用中晶体振荡器的温度特性（AT 切振荡器的三维曲线图被用于大多数案例中）和振荡电路的温度特性(这个特性是可以被看成接近直线)的总量，因而表现为一个三维曲线图。
为了提高频率和温度之间的整体特性，温补电容常用于平衡电路中温度特性的偏差，如图1所示。
如上所述，简易封装型晶体振荡器覆盖的温度范围从±5×10–6到±1000×10–6 。
这些振荡器主要用于微型通讯工具，广播设施和测量仪器等的基准振荡器。
T.C.X.O (温补晶体振荡器)晶体振荡器的温度特性主要取决于晶体谐振器，一般显示三维曲线（AT 切）为了确保满足温度的特性，有必要保持晶体周围的温度与工作温度一致或用一个恒温箱。
温补振荡器设计的满足的温度范围包含了一个非常广的范围，并与温补电路联合使用。
以上所说的条件要被考虑在内。
温补振荡器有两种。
一种是与电阻或电容联合使用，用电热调节器作为热敏设备。
另一种就是由温补电路连接到LSI电路上来做为热敏设备。
至于大规模的温补电路，所有的震荡电路都集中到一块芯片上。
尽管是取决于补偿电路和特定温度范围的结合，但是温度特性在三维到五维曲线图上得以显示(见图二)。
这些晶体振荡器在很短的时间内消耗更少的电。
滤波器基本知识
有源滤波器Active Filter(信号分离电路) 测量系统从传感器拾取的信号往往包含噪声和许多与被测量无关的信号，并且原始的测量信号经传输、放大、变换、运算及各种其它处理过程，也会混入各种不同形式的噪声，从面影响测量精度。
这些噪声一般随机性很强，很难从时域中直接分离，但限于其产生的机理，其噪声功率是有限的，并按一定规律分布于频率域中某一特定频带中。
滤波器（信号分离电路）：从频域中实现对噪声的抑制，提取所需要的信号，是各种测控系统中必不可少的组成部分。
对滤波器的要求：(1)滤波特性好；(2)级联特性好(输入，输出)；(3)滤波频率便于改变滤波器举例：心电信号的滤波：主要受到50Hz的工频干扰，采用50Hz陷波(带阻)滤波器。
一.滤波器的基本知识⒈按处理信号的形式分类：模拟:连续的模拟信号(又分为：无源和有源)数字：离散的数字信号。
⒉理想滤波器对不同频率的作用：通带内，使信号受到很小的衰减而通过。
阻带内，使信号受到很大的衰减而抑制，无过渡带。
⒊按频谱结构分为5种类型：滤波器对信号不予衰减或以很小衰减让其通过的频段称为通带；对信号的衰减超过某一规定值的频段称为阻带；位于通带和阻带之间的频段称为过渡带。
根据通带和阻带所处范围的不同，滤波器功能可分为以下几种：低通(Low Pass Filter)高通(High Pass Filter)带通(Band Pass Filter)带阻(Band Elimination Filter)全通(All Pass Filter)（理想）各种频率信号都能通过，但不同的频率信号的相位有不同的变化，一种移相器。
图2-2 按频谱结构分类的各种滤波器的衰减（1-幅频）特性几个定义：(1)通带的边界频率：一般来讲指下降—3dB即对应的频率。
(2)阻带的边界频率：由设计时，指定。
(3)中心频率：对于带通或带阻而言，用f0或ω0表示。
(4)通带宽度：用Δf0或Δω0表示。
(5)品质因数：衡量带通或带阻滤波器的选频特性。
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。
03选频回路
§2.2 并联谐振回路
高频电路基础
§2.3 并联谐振回路的耦合连接（阻抗变换）
§3.6 滤波器的其他形式
第二章
§2.2 并联谐振回路
谐振频率： o
高频电路基础
1 LC
特性阻抗： o L 1 L o C C 品质因数： Qo
o L
r 1 roC 1 L r C
4 ＋
＋ . UL －
－
RL
(d)
（a） 高频反相器; （b） 不平衡—平衡变换器; （c） 1∶4 阻抗变换器; (d) 3 分贝耦合器
第二章
§2.5 滤波器的其他形式
一、石英晶体滤波器
高频电路基础
利用石英晶体的压电效应和逆压电效应可以将其制成晶体谐振器。通常把 基频谐振称为基音谐振，把高次谐波上的谐振称为泛音谐振。
L I Ri C RL
IT
L RiT C RL
IT pI
第二章
高频电路基础
§2.3 并联谐振回路的耦合连接（阻抗变换）
第二章
高频电路基础
§2.3 并联谐振回路的耦合连接（阻抗变换）
第二章
高频电路基础
§2.3 并联谐振回路的耦合连接（阻抗变换）
例2－2：已知并联振荡回路的 fo=465KHz，C=200pF， BW0.7=8kHz， 求: (1) 回路的电感L和有载QL； (2) 如将通频带加宽为10kHz，应在回路两端并接一个多大 的电阻？
VP P 1 jQP ( ) P
第二章
§2.2 并联谐振回路
频率特性：
幅频特性：
高频电路基础
V VP
1 1 QP （ 2
2 ）
石英晶体谐振器和石英晶体振荡器
石英晶体谐振器和石英晶体振荡器石英晶体谐振器一、术语解释1、标称频率：晶体技术条件中规定的频率，通常标识在产品外壳上。
2、工作频率：晶体与工作电路共同产生的频率。
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℃）时工作频率的允许偏差。
5、老化率：在规定条件下，晶体工作频率随时间而允许的相对变化。
以年为时间单位衡量时称为年老化率。
6、静电容：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容，通常用C0表示。
7、负载电容：与晶体一起决定负载谐振频率fL的有效外界电容，通常用CL表示。
负载电容系列是：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF、50PF、100PF。
只要可能就应选推荐值：10PF、20PF、30PF、50PF、100PF。
8、负载谐振频率（fL）：在规定条件下，晶体与一负载电容相串联或相并联，其组合阻抗呈现为电阻性时的两个频率中的一个频率。
在串联负载电容时，负载谐振频率是两个频率中较低的一个，在并联负载电容时，则是两个频率中较高的一个。
9、动态电阻：串联谐振频率下的等效电阻。
用R1表示。
10、负载谐振电阻：在负载谐振频率时呈现的等效电阻。
用RL表示。
RL＝R1（1+C0/CL）211、激励电平：晶体工作时所消耗功率的表征值。
激励电平可选值有：2mW、1mW、0.5mW 、0.2mW、0.1mW、50μW、20μW、10μW、1μW、0.1μW等12、基频：在振动模式最低阶次的振动频率。
13、泛音：晶体振动的机械谐波。
泛音频率与基频频率之比接近整数倍但不是整数倍，这是它与电气谐波的主要区别。
泛音振动有3次泛音，5次泛音，7次泛音，9次泛音等。
二、应用指南石英晶体谐振器根据其外型结构不同可分为HC-49U、HC-49U/S、HC-49U/S?SMD、UM-1、UM-5及柱状晶体等。
第2章 石英晶体谐振器和衰减器匹配器滤波器
三、石英晶体谐振器11、物理特性石英晶体是SiO2的结晶体，在自然界中是以六角锥体出现，有三个对称轴：z轴（光轴）、x轴（电轴）和y轴（机械轴）。
石英晶体谐振器是由天然或人工生成的石英晶体切片制成。
石英晶体之所以能成为电的谐振器，是利用了它所特有的压电效应。
正压电效应：是指当晶体受外力作用而变形时，将在它对应的表面产生正、负电荷，形成电压的现象。
反压电效应：是指当晶体两面加电压时，晶体又会发生机械形变。
1819ωq1ωq3ωq5CLqCqrqC(a)(b)图 2-20 晶体谐振器的等效电路(a) 包括泛音在内的等效电路; (b) 谐振频率附近的等效电路qq q C L f π21=00000112121C C f C C C L C C C C L f q q q qq qqq+=+=+=ππ图 2 2--20 是石英晶体谐振器的等效电路。
由图 2 2--20(b)可看出, 晶体谐振器是一串并联的振荡回路, 其串联谐振频率f q 和并联谐振频率f 0分别为显然f q ＞f 01/0<<C C q 1/0<<C C q 0021C C f f f q q q =−通常Lq 很大，Cq 很小，且 ,也就是f q 与f 0很接近，品质因数Q q 很大由于)211(1000C C f C C f f q q q q+=+=图 2-22(b)所示的等效电路的阻抗的一般表示式为[]01)1()1(1C jC L j r C L j r C j Z q q q qq q e ωωωωωω−−+−+−=在忽略r q 后, 上式虚部为零，得到qq q qqqC C L C C C C C C L ⋅+=+=000001ωqq q C C L C C ⋅+=0020ωqq q C L 12=ωqq qC C L C C 0020+=ω在忽略r q 后, 上式可化简为220220111ωωωωω−−−≈=q e e C j jX Z 220220111ωωωωω−−−≈q e C X第2章 高频电路基础《高频电子线路》220220111ωωωωω−−−≈q e C X ω=ωq 时，Xe=0，Lq 、Cq 串联谐振ω=ω0时，Xe=∞，回路并联谐振ω＜ωq 或ω＞ω0时，晶体谐振呈容性ω在ωq 与ω0时，晶体谐振等效为电感，而且为一数值巨大的非线性电感，由于L q 很大，使的ωq 处电抗变化率很大，可由下式得到第2章 高频电路基础《高频电子线路》X eωq ω0ω图 2-21 晶体谐振器的电抗曲线q qq e L C L d d d dX q2)1(=−≈=ωωωωωω总之，晶体谐振器与一般谐振回路比较，有以下特点：(1) 晶体的谐振频率f q和f0非常稳定，这是由晶体的 (1)物理特性决定的，受外界影响很小。
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声表滤波器和声表谐振器的作用与差别
声表滤波器和声表谐振器的作用与差别声表滤波器(通常简称SAW)主要作用原理是利用压电材料的压电特性，利用输入与输出换能器(Transducer)将电波的输入信号转换成机械能，经过处理后，再把机械能转换成电的信号，以达到过滤不必要的信号及杂讯，提升收讯品质的目标。
声表滤波器和声表谐振器被广泛应用在各种无线通讯系统、电视机、录放影机及全球卫星定位系统接收器上替代LC谐振电路，用于级间耦合和滤波。
主要功用在於把杂讯滤掉，比传统的 LC 滤波器安装更简单、体积更小。
其缺点是插入损耗比LC谐振电路大晶振全称为晶体振荡器，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率晶振经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。
以声卡为例，要实现对模拟信号44.1kHz或48kHz的采样，频率发生器就必须提供一个44.1kHz或48kHz的时钟频率。
如果需要对这两种音频同时支持的话，声卡就需要有两颗晶振。
但是娱乐级声卡为了降低成本，通常都采用SRC将输出的采样频率固定在48kHz，但是SRC会对音质带来损害，而且现在的娱乐级声卡都没有很好地解决这个问题。
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，如果给它通电，它就会产生机械振荡，反之，如果给它机械力，它又会产生电，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。
石英晶体滤波器简介
石英晶体滤波器简介滤波器早被公认为各种电子产品的重要部件，其主要功能是作为各种电信号的提取、分隔、抑止干扰，随着电子技术的飞速发展，电子产品的应用领域发生日新月异的变化:从家用的收音机、电视机到航天用的测控设备;从矿井用的通信机到巡航导弹;从超市用的报警器到日常生活的手机，由于电子产品门类及使用频段的不断扩展，各种电子设备之间的干扰也日趋严重，因而滤波器不但是确保电子产品本身正常可靠工作的重要部件，而且是减少相互影响、确保正常工作环境的重要器件，因而，可以毫不夸张地说，在具有特定功能的电子产品中均有滤波器的踪迹可寻。
滤波器分为有源和无源二大类，由于无源滤波器不需电源、不易产生干扰、稳定、可靠、适应范围广等特点，因而被广泛应用。
无源滤波器品种很多，按构成元件不同最常见的有:RC滤波器、LC滤波器、陶瓷滤波器、晶体滤波器、机械滤波器、声表面波滤波器，还有螺旋滤波器、介质滤波器、微波滤波器等。
滤波器按其主要特性可分为:带通、带阻、高通、低通、可变通带等滤波器。
滤波器按其功能可以分为:中频滤波器、边带滤波器、话路滤波器、线性相移滤波器、相位恒定滤波器、相位配对滤波器、电源滤波器等。
滤波器的应用领域十分广泛，包括在无线通信、载波通信、卫星通信、广播、邮电、导航、数传、数控、遥控、遥测、电子仪器等电子设备中，具体常被用于各种放大器、调制器、锁相环以及级间隔离等。
晶体滤波器crystalfilte用晶体谐振器组成的滤波器。
与LC谐振回路构成的滤波器相比，晶体滤波器在频率选择性、频率稳定性、过渡带陡度和插入损耗等方面都优越得多，已广泛用于通信、导航、测量等电子设备。
1921年W.G.凯地将晶体谐振器用于各种调谐电路，形成了晶体滤波器的雏形。
1927年L.艾斯本希德把晶体谐振器用于真正的滤波电路。
1931年W.P.梅森又把它用于格型滤波器。
60年代中期，集成式晶体滤波器研制成功，晶体滤波器在小型化方面有了很大发展。
高频电子线路试卷与答案
4、并联型石英晶振中，石英谐振器相当于（C ）元件A、电容B、电阻C、电感D、短路线5、反馈式正弦波振荡器的起振条件为（ B ）A、|AF|=1，φA+φF= 2nπB、|AF| >1，φA+φF = 2nπC、|AF|>1，φA+φF ≠2nπD、|AF| =1，φA+φF ≠2nπ6、要实现集电极调制特性应使功放工作在（B ）状态A、欠压状态B、过压状态C、临界状态D、任意状态10、在大信号包络检波器中，由于检波电容放电时间过长而引起的失真是（B）A、频率失真B、惰性失真C、负峰切割失真D、截止失真1、下列不属于小信号谐振放大器的技术指标是（C ）A、电压增益B、通频带C、非线性失真系数D、选择性2、某调幅广播电台的音频调制信号频率100Hz～8KHz ，则已调波的带宽为（ A ）A、16KHzB、200KHzC、4KHzD、8KHz3、对于同步检波器，同步电压与载波信号的关系是（C ）A、同频不同相B、同相不同频C、同频同相D、不同频不同相4、串联型石英晶振中，石英谐振器相当于（ D ）元件A、电容B、电阻C、电感D、短路线6、下列电路不属于频谱搬移电路的是（B ）A、调幅电路B、调频电路C、检波电路D、变频电路9、在大信号峰值包络检波器中，由于检波电容放电时间过长而引起的失真是（B ）A、频率失真B、惰性失真C、负峰切割失真D、截止失真10、要求本振信号功率大，相互影响小，放大倍数大，宜采用（ A ）混频电路A、基极输入，发射极注入B、基极输入，基极注入C、发射极输入，基极注入D、发射极输入，发射极注入1、谐振放大器处在谐振时其增益最大。
（√）2、小信号谐振放大器抑制比越大，其选择性越好。
（√）3、高频功放的动态线是一条直线。
（×）4、石英晶振可分为串联型和并联型。
（√）5、LC正弦波振荡器的振荡频率由反馈网络决定。
（×）6、利用非线性器件的相乘作用实现频谱搬移。
高频电子电路考试填空题解析
高频电子电路1．放大电路直流通路和交流通路画法的要点是：画直流通路时，把电容视为开路；画交流通路时，把电感视为短路。
2．晶体管正弦波振荡器产生自激振荡的相位条件是u f和u i同相，振幅条件是U f＝U i。
3．调幅的就是用调制信号去控制载波信号，使载波的振幅随调制信号的大小变化而变化。
4．小信号谐振放大器的主要特点是以调谐回路作为放大器的交流负载，具有放大和选频功能。
5．谐振功率放大器的调制特性是指保持U bm及R p不变的情况下，放大器的性能随U BB变化，或随U CC变化的特性。
1．石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电和反压电效应工作的，其频率稳定度很高，通常可分为串联型晶体振荡器和并联型晶体振荡器两种。
2．为了有效地实现基极调幅，调制器必须工作在欠压状态，为了有效地实现集电极调幅，调制器必须工作在过压状态。
5．谐振功率放大器通常工作在丙类，此类功率放大器的工作原理是：当输入信号为余弦波时，其集电极电流为周期性余弦脉冲波，由于集电极负载的选频作用，输出的是与输入信号频率相同的余弦波。
1．通常将携带有信息的电信号称为调制信号，未调制的高频振荡信号称为载波，通过调制后的高频振荡信号称为已调波。
2. 丙类谐振功率放大器根据集电极电流波形的不同，可分为三种工作状态，分别为欠压状态、临界状态、过压状态；欲使功率放大器高效率地输出最大功率，应使放大器工作在临界状态。
3．根据干扰产生的原因，混频器的干扰主要有组合频率干扰、副波道干扰、交调干扰和互调干扰四种。
1．通信系统由输入变换器、发送设备、信道、接收设备以及输出变换器组成。
2．调幅波的几种调制方式是普通调幅、双边带调幅、单边带调幅和残留单边带调幅。
4．单调谐放大器经过级联后电压增益增大、通频带变窄、选择性变好。
（在空格中填写变化趋势）5．调频的主要优点是抗干扰能力强、功率管利用率高和信号传输保真度高1、无线电通信中，信号是以电磁波形式发射出去的。
它的调制方式有调幅、调频、调相。
压电石英谐振器和震荡器件
•常用切型：NT切和xy’切；
音叉型石英谐振器的频率方程： f 0.1654
w 1 E l 2 s22''
对比：NT切宽度弯曲振动频率方程： f 1.028
w 1 E l 2 s22''
石英谐振器和振荡器
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2013年8月7日星期三
弯曲振动石英谐振器的等效参数：
弯曲振动石英谐振器中等效电路中的动态电感L1、动态电 容C1和动态电阻R1决定于石英晶片的切型、几何尺寸、电 极形状和振动模式，而且与加工工艺有关。 并联电容C0是晶片的静电容和支架电容CH之和。 对于厚度弯曲振动石英谐振器有：
压电谐振器的性能与晶片的切型、装架形式以及制造工艺 有关，其中最关键的问题是切型的选择。 随着微电子学的发展、集成电路的广泛应用，特别是片式
元件的开发和表面安装技术的发展，石英谐振器也向微型 化和薄片化方向发展。
石英谐振器和振荡器
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2013年8月7日星期三
压电谐振器等效电路
压电振子等效电路
石英谐振器和振荡器
DT切石英谐振器的动态电容 DT切石英谐振器的静电容
石英谐振器和振荡器
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2013年8月7日星期三
频率常数fsw，最佳边比w/l与 xy’弯曲振动模式之间的关系
两个边比下的零频率温度系数与切 角关系 (1)w/t=0.35; (2)w/t=0.225
1、2、3、4代表2、4、6、8次xy’弯曲振动模式； 5 8更复杂的寄生振动模式； 水平线A、B、C、D表示x-宽度DT切片适用宽厚比； 水平线E、F、G、H表示x-长度DT切片适用宽厚比。
石英谐振器和振荡器
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2013年8月7日星期三
石英晶体的应用资料
石英晶体的应用一.石英晶体元器件的分类和相关术语石英晶体元器件一般分为三大类，即石英晶体谐振器，石英晶体振荡器和石英晶体滤波器。
1．1 石英晶体谐振器相关的术语标称频率晶体元件规范指定的频率串联谐振频率(Fs) 等效电路中串联电路的谐振频率并联谐振频率(Fp) 等效电路中并联电路的谐振频率负载频率(FL) 晶体带负载时的频率负载电容(CL) 与谐振器联合决定工作频率的有效外界电容静电容(C0) 等效电路中与串联臂并联的电容动电容(C1) 等效电路中串联臂中的电容动态电感(L1) 等效电路中串联臂中的电感动态电阻(R1) 等效电路中串联臂中的电阻频率精度工作频率与标称频率的偏差等效电阻(ESR) 谐振器与规定的负载电容串联的总阻抗频率温度特性频率随温度变化的特性室温频率偏差谐振器在室温下频率的偏差频率/负载牵引系数(Ts) 负载电容对频率影响的能力老化率晶体频率随时间的漂移Q值晶体的品质因数激励功率（电平）谐振器工作时消耗的功率激励功率依赖性(DLD) 谐振器在不同激励功率下参数的特性温度频率偏差频率随温度变化与标称频率的偏差工作温度范围谐振器规定的工作温度范围泛音晶体的机械谐波寄生响应晶体除主响应(主频率)外的其他频率的响应1．2 石英晶体振荡器石英晶体振荡器是目前精确度和稳定度最高的振荡器。
石英晶体振荡器是由品质因素极高的谐振器（石英晶体振子）和振荡电路组成。
晶体的品质、切割取向、晶体振子结构及电路形式等因素共同决定了振荡器的性能。
相关术语标称频率晶体元件规范指定的频率频率温度特性振荡频率随温度变化而改变的特性长期频率稳定度振荡器长时间工作频率的稳定性短期频率稳定度振荡器短时间工作频率的稳定性温度频率偏差振荡频率随温度的偏差室温频率偏差在室温时振荡频率的偏差起振时间振荡输出达到规定值的时间上升时间(方波输出）方波输出时波形从10%到90%所需的时间下降时间(方波输出）方波输出时波形从90%到10%所需的时间占空比(方波输出) 方波输出时正脉冲宽度占周期的百分比频率精度振荡频率相对标称频率的精确程度消耗电流振荡器工作时消耗的电流相位噪声信号中相位的随机变化量最大电压（方波输出）振荡器输出电压最大值最小电压（方波输出）振荡器输出电压最小值基准温度初始精度振荡器在规定基准温度下的振荡频率的精度频率—电压允差根据输入电压的最大，最小和标称值来确定频率—负载允差根据负载的最大，最小和标称负载来确定谐波与副谐波失真谐波和副谐波响应的程度杂波响应规定带宽内与杂波输出有关的非谐波响应耐过压能力振荡器经受120％规定电源电压的最大的过压能力峰-峰值（Vpp）输出电压最大与最小的差值负性阻抗晶体串联电阻,使振荡器从振到不振时的阻值当前石英晶体振荡器的发展，不仅表现在系列品种的增加和市场需求量的增长方面，而且体现在产品技术创新上。
石英晶体滤波器
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§6 晶体元件和器件— 石英晶体滤波器
晶体滤波器的特点：
阻带衰减高：石英晶体滤波器具有陡峭的阻带衰减特性，一般阻带衰减都在 60dB以上，有的甚至达到90dB以上。
矩形系数好：石英晶体滤波器的矩形系数一般在2到5左右，频率较低的可达 到1.4左右，具有良好频率择性。
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§6 晶体元件和器件— 工作失效率预计模型
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§6 晶体元件和器件— 石英晶体滤波器
集成式(单片式): 采用集成电路工艺制作的晶体滤波器。在单块石英晶片 上，有两个以上具有耦合的谐振子，通过谐振子间的弹性耦合而实现滤波作 用，不需要外加元件。 频率覆盖范围： 4.5 MHz ～350 MHz 相对带宽： 0.01％～0.3％ 特点：不需要电感、所用晶片少、体积小、重量轻、性能更稳定、可靠性高、 造价低等；但其带宽和频率受到限制 。
¾ 电阻、电感、电容组成的RLC滤波器； ¾ 晶体滤波器：利用石英晶体谐振器构成的滤波器； ¾ 表面波滤波器（SAW）利用压电效应构成的； ¾ 陶瓷滤波器等；
有源滤波器是指在所构成的滤波器中，除无源器件外还有放大器等有源电路；
¾ RC有源滤波器（含有运算放大器）；
¾ 开关电容滤波器（SCF）；
z 按处理的信号形式可分为模拟滤波器、数字滤波器；
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§6 晶体元件和器件— 石英晶体滤波器
晶体滤波器的参数：
截止频率：相对衰耗达到某规定值的通带边缘频率； 标称频率：规定用来表征滤波器工作频率的频率值 ； 通带宽度：指相对衰耗小于和等于某一规定值时的频率宽度（如1dB、2dB、
3dB、6dB等） ； 带内波动：通带内衰耗的最大峰值与最小谷值之差 ； 插入损耗：滤波器插入前，信号源直接传送给负载阻抗的功率和插入以后传
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。
石英晶体谐振器
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。
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石英晶体谐振器单片晶体滤波器石英晶体振荡器声表面波谐振器及声表面波滤波器等系列产品
石英晶体
当对晶体的表面施加一外力时，它会产生电压；相反地，当对晶体表面施加一电压时，机械形变振动就会产生。
这些振动的频率取决于晶体的设计和振荡器电路，也称为石英晶体谐振器。
它们因其高Q值，高稳定性和体积小的高度结合而被广泛地应用于频率控制领域。
它们由石英晶体合适的安装，封装和空白电极组成。
频率范围由几百赫兹到几兆赫兹不等。
晶体振荡器
这种晶体振荡器拥有较强的频率稳定性。
它最适用于钟表和数字设备。
时钟振荡器被广泛地应用于无线电设备，电子器械和住房设施等产品。
S.P X.O
(简易包装晶体振荡器)
频率和温度之间的特性是应用中晶体振荡器的温度特性（AT 切振荡器的三维曲线图被用于大多数案例中）和振荡电路的温度特性(这个特性是可以被看成接近直线)的总量，因而表现为一个三维曲线图。
为了提高频率和温度之间的整体特性，温补电容常用于平衡电路中温度特性的偏差，如图1所示。
如上所述，简易封装型晶体振荡器覆盖的温度范围从±5×10–6到±1000×10–6 。
这些振荡器主要用于微型通讯工具，广播设施和测量仪器等的基准振荡器。
T.C.X.O (温补晶体振荡器)
晶体振荡器的温度特性主要取决于晶体谐振器，一般显示三维曲线（AT 切）为了确保满足温度的特性，有必要保持晶体周围的温度与工作温度一致或用一个恒温箱。
温补振荡器设计的满足的温度范围包含了一个非常广的范围，并与温补电路联合使用。
以上所说的条件要被考虑在内。
温补振荡器有两种。
一种是与电阻或电容联合使用，用电热调节器作为热敏设备。
另一种就是由温补电路连接到LSI电路上来做为热敏设备。
至于大规模的温补电路，所有的震荡电路都集中到一块芯片上。
尽管是取决于补偿电路和特定温度范围的结合，但是温度特性在三维到五维曲线图上得以显示(见图二)。
这些晶体振荡器在很短的时间内消耗更少的电。
这些振荡器用在多种通讯设备上（移动电话，全球定位系统，陆上无线电，微波通信设备和卫星通信系统），也被用于测量仪器的参考振荡，如频率计数器，合成器等。
V.C.X.O (压控晶体振荡器)
压控晶体振荡器通过插入可变电容二极管串联到晶体上而产生的电压，来改变二极管电容，以此获得可变频率与施压的可变电容二极管晶体的负载电容特性相符，同时，晶体电容的特性和振荡频率的结合必须考虑到。
因此，大范围的频率变化和直线性频率都是可以实现的频率波段包括的范围从0.6 到 670MHz 。
晶体振荡器的温度特性同简易包装振荡器（SPXOS）是相同的。
温度特性的总和相当于晶体的.f/f (×10–6) ，从三维曲线中可看出振荡电路的温度特性。
这种振荡器主要用于传输机、交换机、PLLS，调频机，扫频仪等。
O.C.X.O
(恒温晶体振荡器)
恒温晶体振荡器将维持晶体的周围温度。
恒温烘炉，提供优于其他振荡器的温度特性。
AT切的晶体振荡器的温度特性参考三维曲线中所示烘炉中温度由零度系数到高温度，这个温度是由振荡器在烘炉中的位置和恒温烘炉的温度特性来决定的。
另外，工作温度范围的底限是由耗电量的最大值来决定的，最高限则是由恒温烘炉的温度设置和电路中的热能及电量的损耗来决定的。
此所介绍的温晶体振荡器通常被称作是高稳定性晶体振荡器。
为了达到高频率的稳定性，晶体频率范围要控制在4~~70 MHz之间。
高稳定性的晶体振荡器的频率高延伸到200 MHz，它是在商业基础上递增生产的。
石英振荡器主要用于在完善的环境下用高技术开发和生产的振荡器上。
利用这些卓越的晶体可以生产带有以下特性的晶体振荡器，如频率老化特性，短期稳定性，频率重复性，相位噪音和温度特性。
恒温晶体振荡器最适合用于各种移动通信设备和各种电力测量仪器如频率计数器，光谱分析器等等。
V.C.T.C.X.O (压控温补振荡器)
优良的温度特性，低电能损耗，轻重量，紧密，速热，这些完美特性理想化地适用于诸多通讯设备，如手提电话，双频设备，无绳电话，微波通讯设备，卫星通讯，测量仪器和其他应用等。
M.C.F
(单片晶体滤波器)
单片晶体滤波器成为晶体滤波器应用最广泛的形式。
他的主要优势在于其微小的设计，从而取代了大型号的电子元件。
这是由两个或更多个谐振器连接到石英空白处来实现的。
每一个谐振器是由一对电极接到石英空白的反方向上而组成的。
尺寸，形状和电极以及空白的厚度间隔决定了滤波器的电极效能。
单片晶体滤波器在窄通带内实现了理想的低插入损耗通带滤波器的特性。
除此之外还有较好的电容性、温度以及老化率。
它被广泛地应用于移动无线电通讯，汽车电话，无线电话，寻呼机和测量设备等领域。
中频滤波器
任何现代的接收系统的最重要的组成部分之一就是带宽限制成分。
通常，带通滤波器是中频滤波器的接收系统。
这个部分或许是在其他信号和热能噪音之前最能决定整个系统的部分了。
低损耗带通滤波器
低损耗滤波器被典型地用于发报机输出，以降低和声上和宽带上的噪音，并可在接收输入时将高频率传输降低为基本的负载。
射频声表面波滤波器
声表面波滤波器将电能信号转化为声表面波。
从而控制频率和相位特性，同时也如带通滤波器操作一样除去不必要的信号。
声表面波延迟线
声表面波延迟线被用做一个储存元件，从而在利用它在实现滤波器功能时的振幅特性而引起一个时间分集。
同样，它的相位特性还可以用来引起传输振荡。
声表面波谐振器
声表面波谐振器，不是一个端口就是两个端口，它是高稳定性振荡器电路的一部分。
包含非常广的频率范围，从几兆赫兹到接近1.2E 这些可靠的元件达到了低损耗和典型的频率变化
无线局域
无线局域是局域网的一种类型，它是用高频率的无线声波在网点间传输数据，而不是用电线。
它是一个灵活的数据传输系统工具，是在建筑物或校园中的有线网络的延伸。
DTV (HDTV,CATV)
数字电视用ON/OFF 数字串来发送图片和声音，而不是改变数字模拟信号。
因为数字图片和声音通常以无线品质而不是沿线扭曲。
蓝牙
蓝牙是全球性的无线连接。
在基于低成本，短射程的无限链接，蓝牙将切断捆绑数据设备的塞绳。
当两个蓝牙设备相距10之内时，它们可以建立链接。
因为蓝牙利用了无线基础连接，不需要信号线达到链接。
手提可以发信号在隔壁房间打印，你的分机也可以发送信号到你的手机告诉你饭
已做好。