石英無源晶振與有源晶振的介紹及壓電特性

石英無源晶振與有源晶振的介紹,它們的壓電特性是什么?下面晶光華小編來為大家介紹 石英無源晶振與有源晶振,以及它們的壓電特性：

      石英晶體諧振器（Quartz Crystal Unit或Quartz Crystal Resonator，常簡(jiǎn)寫成Xtal），簡(jiǎn)稱石英晶體或無源晶振，是石英晶片加上電極與外殼封裝，是利用石英晶體的壓電效應(yīng)，用來產(chǎn)生高精度振蕩頻率的一種電子器件，這是單純石英晶體被動(dòng)件，不含主動(dòng)元件，需搭配外加電路才會(huì)產(chǎn)生振蕩。這是被動(dòng)（無源）元件，又稱它無源晶振（含義：被動(dòng)式石英晶體振蕩器）。該器件主要由石英晶片、基座、外殼、銀膠、銀等成分組成。根據(jù)引線狀況可分為直插（有引線）與表面貼裝（無引線）兩種類型。

        在任何電子電路設(shè)計(jì)中，查看晶體的等效電路都是很有用的，這樣才能正確完成電子設(shè)計(jì)。下圖為石英晶體諧振器的正常等效電路。

       石英晶體振蕩器（crystal oscillator，簡(jiǎn)寫OSC或XO）簡(jiǎn)稱有源晶振，是指內(nèi)含石英晶體與振蕩電路的模組，需要電源，可直接產(chǎn)生振蕩信號(hào)輸出。因內(nèi)含有源（有源）電子器件，整個(gè)模組也屬有源器件，又稱它有源晶振。石英晶體諧振器通常是四支接腳的電子器件，其中兩支為電源，一支為振蕩信號(hào)輸出，另一支為空腳或控制用。

       晶振電路通常利用逆壓電效應(yīng)原理工作。施加的電場(chǎng)將在某些材料上產(chǎn)生機(jī)械變形。因此，它利用振動(dòng)晶體的機(jī)械共振，它是由壓電材料制成的，用于產(chǎn)生特定頻率的電信號(hào)。

       通常，石英晶體振蕩器高度穩(wěn)定，具有良好的品質(zhì)因數(shù)（Q），尺寸小，并且與經(jīng)濟(jì)相關(guān)。因此，與其他諧振器（如 LC 電路、音叉）相比，石英晶體振蕩器電路更優(yōu)越。通常在微處理器和微控制器中，我們使用 8MHz 晶體振蕩器。

       等效電路還描述了晶體的晶體作用。只需看看上面所示的等效電路圖即可。電路中用到的基本元件，電感L代表晶體質(zhì)量，電容C2代表柔量，C1代表晶體機(jī)械成型形成的電容，電阻R代表晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)摩擦，石英晶體振蕩電路圖中由串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振等兩個(gè)諧振組成，即兩個(gè)諧振頻率。

       當(dāng)電容 C1 產(chǎn)生的電抗與電感 L 產(chǎn)生的電抗相等且相反時(shí)，就會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振。 fr 和 fp 分別代表串聯(lián)和并聯(lián)諧振頻率，“fr”和“fp”的值可以通過下式確定以下等式如上圖所示。

上圖描述了等效電路、諧振頻率繪圖、諧振頻率公式。

       壓電最早于 1880 年由兩兄弟和法國科學(xué)家雅克和皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)；在對(duì)各種晶體進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)對(duì)石英等特定晶體施加機(jī)械壓力會(huì)釋放電荷，他們稱之為壓電效應(yīng)，壓電是利用晶體將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，反之亦然的過程。

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