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晶振的工作原理及应用领域

发布日期:2022-04-22 点击次数:363
晶振在电路板中随处可见,只要用到处理器的地方就必定有晶振的存在,即使没有外部晶振,芯片内部也有晶振。晶振行业的人都知道晶振分类很多,因为不管是陶振晶振还是石英晶振,还是石英晶体振荡器,而石英晶体谐振器都被不同的人称之为是晶振,以至于很多时候大家都搞不清了。晶振的工作原理是什么?晶振一般应用于哪些领域呢?跟着晶振厂家晶友嘉一起来看看吧!
一、晶振概述
晶振一般指晶体振荡器。晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片),石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。
二、晶振工作原理
石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片,在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形。反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。
当晶体不振动时,可把它看成一个平板电容器称为静电电容C,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般约几个皮法到几十皮法。当晶体振荡时,机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十豪亨到几百豪亨。晶片的弹性可用电容C来等效,C的值很小,一般只有0.0002~0.1皮法。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效,它的数值约为100欧。由于晶片的等效电感很大,而C很小,R也小,因此回路的品质因数Q很大,可达1000~10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关,而且可以做得精确,因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。

三、晶振的应用领域
晶振广泛应用于各大领域,不仅用于消费类电子产品、小家电产品、数码周边产品以及一些高档玩具中。晶振也一般常用于工业控制板,汽车电子设备等一些容易受到外部不稳定、相对恶劣或者难以定位工作环境的产品中,以使得在最终的使用过程中得到最佳的使用效果和长期可靠性、稳定性。高质量晶振能够在极其恶劣的环境中使用,一般有应用于航天GPS导航定位系统、大堂对讲机、高级车载系统等等。
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