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    無源晶振的等效電路介紹

    1881年,法國著名物理學家居里兄弟發現:當石英晶體板受到機械應力變形時,會發生電極化,此現象被稱為“壓電效應”,這就是后續被用于電子頻率元器件晶振的重要原理。

     

    壓電效應:在機械力(壓力或拉力)作用下,石英單晶體的兩端會產生電荷,其電量相等但符號相反。反之,給石英晶片提供足夠電源激勵功率,它就會提供非常穩定而精準的頻率。

     

    在一般情況下,晶振機械振動的幅度是非常微小的,只有在外加交變電壓的頻率等同于晶片本身固有振蕩頻率時,振幅和交變電流才會突然增至最大。這種現象被稱之為壓電諧振,因此,石英晶體又被稱之為石英晶體諧振器。而這些穩定的頻率信號則是保障PCBA正常工作的生命脈搏。

     

    無源晶振的等效電路圖如下:
    無源晶振的等效電路介紹

    當晶振的內置晶片不振動時,它相當于一個靜態電容(簡稱靜電容: C0),其電容值僅僅與晶片的大小有關聯,大約為數pF~幾十pF。當晶振振動時,其等效電路包含等效電感、等效電容及晶片振動時摩擦消耗的等效電阻?;谑⒕w具備很高Q值及產生穩定頻率的特性,利用它來做頻率元器件的原材料,我們可以獲得具備很高穩定度及精度的頻率信號。

     

    從石英晶體諧振器的等效電路我們可以看到,它有兩個諧振頻率:串聯諧振頻率Fs與并聯諧振頻率Fp。

     

    Fs 是Lg、Cg、Rg支路諧振時產生的頻率,Fp則是等效電路的諧振頻率。

    無源晶振的等效電路介紹

    由于C0遠遠大于C1,所以Fs≈Fp。從下面的石英晶體諧振器的等效電路中,我們可以看出其電抗頻率特性。在串聯諧振頻率Fs與并聯諧振頻率Fp之間,呈現出的是電感性,而在此區域外,呈現為電容性。

    無源晶振的等效電路介紹

    這兩個頻率很接近,因此可以把石英晶體諧振器等效為一個電感。只要在它兩端并聯合適的電容,并聯諧振電路就會產生。如果把這個并聯諧振電路加到一個負反饋電路中,就會構建出正弦波震蕩電路。

     

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