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    什么是晶體振蕩器?晶體振蕩器結構是什么?晶體振蕩器的穩頻原理又是什么?

    什么是晶體振蕩器?晶體振蕩器結構是什么?晶體振蕩器的穩頻原理又是什么?

    晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應制成的一種諧振元件。

    什么是晶體振蕩器

    在石英晶體上按一定方位切下薄片,將薄片兩端拋光并涂上導電的銀層,再從銀層上連出兩個電極,抽真空填充氮氣后并密閉封裝起來,這樣構成的元件叫晶體諧振器(無源晶振);而在封裝內部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器(有源晶振。

    晶體振蕩器的結構特點

    晶體振蕩器一般由外殼、晶片、支架、IC組成振蕩電路、電極板、引線等組成。?晶片的兩個對應表面上涂敷銀層,由晶片支架固定并引出電極。晶片支架分為焊線式和夾緊式兩種。通常,中、低頻晶體振蕩器采用焊線式晶片支架,而高頻晶體振蕩器采用夾緊式晶片支架。當晶片兩面加上交變電壓時,晶片將隨著交變信號的變化而產生機械振動。當交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(只與晶片幾何尺寸相關)相同時,機械振動最強,電路中的電流也最大,這即是晶體諧振特性。

    晶體振蕩器穩頻原理

    晶體振蕩器所以能獲得比百萬級(ppm)更高的頻率穩定度是由于采用晶體諧振器,它具有以下優良性能:

    什么是晶體振蕩器?晶體振蕩器結構是什么?晶體振蕩器的穩頻原理又是什么?

    (1) 晶體振蕩器的振蕩頻率主要由石英晶體諧振器的諧振頻率fq決定,fq主要取 決于石英晶片的尺寸。石英晶體的物理性能和化學性能都十分穩定,它的尺寸受外界條件如溫度、濕度、氣壓等變化的影響極小,使其諧振頻率fq十分穩定,因而晶體諧振器上標志的標稱頻率是十分穩定的,從而使晶體振蕩器具有很高的振蕩頻率穩定度。

    (2) 與Q值只有200~300的普通LC回路相比,石英晶體諧振器具有很高的品質因數。因而,石英晶體呈現的等效電抗x隨頻率的變化極其陡峭。當各種頻率不穩定因素使振蕩回路的電抗產生±△X變化時,只要晶體振蕩頻率f作微量變化,高Q的石英晶 體諧振器就可以產生一負正△X的電抗變化,來抵償外界因素變化的影響,使整個回路的總電抗 和∑X = 0,維持了反饋相位的平衡。這使石英晶體振蕩器在晶體管參數、負載、供電電壓、溫度等外界因素變化的條件下,維持晶體振蕩頻率穩定不變的能力強。

    (3) 晶體諧振器與晶體管等有源器件的接入系數極小,這大大減弱了晶體管的輸出 電容、輸入電容等參數以及外電路中的不穩定因素對石英晶體振蕩器決定頻率系統的影響, 這也有利于提高石英晶體振蕩器的頻率穩定度。晶體諧振器的等效阻抗很大,它與晶體管等有源器件只要保持較松的耦合就能維持振蕩。

    晶體振蕩器在數字時代的應用

    由于石英晶體在壓力下產出的電場強度很小,這樣僅需很弱的外加電場即可產生形變,這一特性使壓電石英晶體很容易在外加交變電場激勵下產生諧振。

    什么是晶體振蕩器?晶體振蕩器結構是什么?晶體振蕩器的穩頻原理又是什么?

    目前隨著科技的智能化發展,越來越多數字電路離不開晶體振蕩器的身影。晶體振蕩器是高精度和高穩定度的振蕩器,被廣泛應用于網絡通訊、5G基站、GPS導航、人工智能、航空航天等各類振蕩電路中,用于頻率發生器、為數據處理設備產生時鐘信號和為特定系統提供基準信號。

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