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【知识分享】关于晶振的那些事......

时间:2018-01-22   浏览量:768

晶振是一个不起眼的电子元器件,但却是整个数字电路的心脏,所有的电子产品都离不开晶振,晶振的好坏及晶振电路设计的好坏,直接影响到整个系统的稳定性。

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晶振的来源


石英晶振是由石英晶体制成的,成分为SiO2的晶体是一种较好的光学材料和重要的压电材料,以不同的切割方式(AT切、BT切、SC切等)把石英晶体按一定的角度切割成片,然后给它通电,在电场的作用下,晶体内部产生应力而形变,从而产生机械振动,获得特定的频率,利用这种逆压电效应特性可制造成石英晶体谐振器。


晶振的分类


根据晶振的不同使用要求及特点,晶振的分类方式有很多:

按制作材料——可分为石英晶振和陶瓷晶振。

按外形——可分为圆柱晶振(DIP)、贴片晶振(SMD)。

按晶振的工作性能——可将晶体振荡器分为温度补偿晶体振荡器(TCXO),压控晶体振荡器(VCXO),普通晶体振荡器(SPXO),恒温晶体振荡器(OCXO)。

按封装形式——可分为玻璃真空密封型晶振,金属壳封装型晶振,陶瓷封装型及塑料壳封装型晶振。

按谐振频率精度——可分为高精度型晶振,中精度型晶振,普通型晶振。

按应用特性——可分为串联谐振型晶振,并联谐振型晶振。

按负载电容特性——可分为低负载电容型晶振,高负载电容型晶振。

电视机应用的晶振,可按功能电路分为——遥控器、行振荡电路、微处理电路、副载波电路、多制式伴音电路使用的晶振。

电子钟表应用的晶振,可按石英晶片的形状分为——低频音叉型和高频圆薄片型,音叉型晶振为细圆柱外形,圆薄片型晶振为扁长方形外形。

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晶振的专业术语


1、标称频率:晶振是一种频率元器件,每一款晶振都有自己的频率。频率通常会标识在产品外壳上,进口晶振品牌则会有品牌的logo标识又或字母代替。

2、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。

3、工作频率:晶体与工作电路共同产生的频率。 

4、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。

5、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。

6、动态电阻:串联谐振频率下的等效电阻。用R1表示。

7、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)2

8、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。

9、基频:在振动模式最低阶次的振动频率。

10、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。 

11、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。

12、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、100P。只要可能就应选推荐值:10PF、20PF、30PF、50PF、100PF。32.768K晶振常用的负载电容为12.5PF,6PF,9PF等。

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。

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晶振的应用领域


石英晶振具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点,现已广泛应用于通信网络、家用电器、消费电子、汽车、医疗、军事航空等各个领域。

1、通信网络——石英晶体元器被大量用于电话终端机、程控交换机、移动电话、无线电话、传真机、无线通信、微波通信、卫星通信、通信海缆工程和通信地缆工程等。近几年移动通信的高速发展,对石英晶体元器件低功耗方面的要求越来越高,石英晶体元器件的微型化和片式化也大大促进了单机的小型化发展。

2、家用电器——彩色电视机、电冰箱、微波炉、电饭锅、洗衣机、空调等都要用到晶体元器件,石英晶体元件在彩色电视接收器上的主要用途是用于负载频恢复振荡器、计时、制式转换和遥控。晶体元器件也应用于录像机、摄像机、VCD\DVD、收音机等音像制品上,另外,电子游戏机、对讲机、遥控等也少不了晶体元器件。

3、消费电子——通常包括电脑、手提电脑、照相机、摄像机、耳机、音响、平板电脑等。因为消费电子产品的开发周期短、更新换代快,对电子器件的要求是集成度高、模块可复用。石英晶体元器件可大量用于各大类中型计算机,一台多媒体微机大约作用10只晶体元器件,打印机、调制解调器、扫描仪中都要用到晶体元器件。

4、汽车电子——汽车电子方面,石英晶体元器件主要用于汽车导航、倒车雷达、油控系统、测试胎压和汽车音响系统等。

5、医疗电子——常见的医疗电子设备包括:X射线成像、磁共振成像、超声波系统、内窥镜、心脏起搏器、温度计等也要使用石英晶体元器件。石英晶体具有很高的频率稳定性,同时对温度和力也很敏感,采用石英晶体的测温计对温度的分辨率可达到百万分之一的摄氏度。

6、军事航空电子——航电系统中的飞行控制系统、显示系统、光电系统、空中雷达及卫星守时模块等都需要用到晶体元器件。


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