SRe石英晶体振汤器介绍-Y100520
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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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