SRe石英晶体振汤器介绍-Y100520

石英晶體振盪器介紹

Prepared by :Alan Yang

Index

1)石英晶片(Quartz)振盪原理

2)Crystal & Oscillator 種類與構造

3)基本波與倍頻(Fundamental & 3rd Overtone)

4)Crystal / Oscillator 種類與應用

5)Crystal & Oscillator 參數解析

6)振盪迴路搭配分析

7)Q & A

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1) 石英晶片(Quartz)振盪原理

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Crystallized quartz

material •石英是由矽原子和氧原子組合而成的二氧化矽（Silicon Dioxide, SiO2），以六角柱形式的單結晶結構存在。(如附圖)

•由於石英本身具有壓電效應特性，石英晶體振盪器就是利用此特性製成。

•運用壓電效應可使石英產生振盪，廣泛的運用在電腦、手機等通訊產品及時鐘等等產品上。

石英晶體

•正壓電效應

•當機械應力加入於一壓電材料時，材料的兩端會伴隨著產生一個與應力大小成比例的電荷(或電壓) ; 當應力方向相反時，電荷的極性(亦即壓電的極性)也隨之逆反。

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•逆壓電效應

•當一電位加在晶片表面時, 它就會產生變形或振動現象，掌握這種振動現象，並控制其發生頻率的快慢，以及精確程度，就是水晶震盪器的設計與應用原理。

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石英的切割角度

•根據不同的應用及工作溫度需求，搭配不同的石英切割角度種類。例如AT-, BT-, CT-, DT-, NT, GT…..等

Cutting Method & Angle

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•不同的石英切割角度種類，將得到不同的溫度曲線。

•目前最常用的為AT 切割。(下圖圈選為AT 切割溫度特性)

Cutting method & angle V.S. Temp. characteristics

•AT切割其頻率對溫度變化為一元三次方曲線(如圖)，在相當寬廣的溫度範圍下, 其頻率對正、負溫度的變化最為對稱。

AT cut Frequency V.S. Temperature

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Page.10•

經由不同的石英切割方式，石英晶片展現了各種不同的振動模態。•下圖為一般常見的振動模態，在實際應用中，石英晶片並不一定祇有單一種振動

模態，而有可能存在多種模態於同一石英晶片中；良好的設計，可以壓制其他不希望產生的振動模態(unwanted mode)，來達到主要振動模態的最佳化。

石英的切割角度與振動模態

厚度剪切模態

thickness shear mode AT / BT 伸縮模態extension mode +5°

X / -18.5°

X 面剪切模態face shear mode DT / CT / SL 彎曲模態flexure mode

XY / NT

振盪摸態與石英切割方式

2) Crystal & Oscillator 種類與構造

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•依產品應用區分為Crystal 與Oscillator兩大類English Japanese Chinese

Crystal

(X’tal)

水晶振動子晶振

Oscillator (CXO)水晶發振器鐘振

Taiwan

石英晶體

石英振盪器

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•依產品使用焊接方式區分為SMD 與Dip 兩大類

1) SMD Type

(Surface Mount Device 表面黏著元件

)

2) Dip Type

(Dual in-line package 雙內線包裝

)

•SMD Type依其焊封型態又分為Seam 與Glass兩種型式

1) SEAM Type2) Glass Type

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Crystal 結構(Dip Type)

1. BASE (基座)

2. SUPPORT (支架)

3. BLANK 水晶片

4. 電極

5. 導電性接著劑

6. CAN (封蓋)

1

2

6

3

4

5

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Crystal 結構

(SMD Type)

S a R o n i x -e C

E R A 40.000■08

23A

Solder pads

Electrode

Lid

Ceramic Base

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CXO 結構

(SMD Type)

S a R o n

i x -e C

E R A

125M 000

■0823

A

Solder pads

Electrode

Lid

Quartz Blank

Ceramic Base

IC

SRe Crystal / Oscillator 產品線

SRe SMD石英元件產品線–

•Glass Crystal (X’tal)

•Seam Crystal (X’tal)

•Seam Oscillator (CXO)

•Seam Voltage Controlled Oscillator (VCXO)

•High Precision CXO

•LVPECL/LVDS/HCSL

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