石英晶振工作原理、結(jié)構(gòu)是什么?設(shè)計(jì)要點(diǎn)有哪些?
石英晶振是用石英材料做成的,是所謂石英晶體諧振器和石英晶體時(shí)鐘振蕩器的統(tǒng)稱,是利用石英晶體(又稱水晶)的壓電效應(yīng),用來產(chǎn)生高精度振蕩頻率的一種電子元器件。不過由于在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中,諧振器用的更多,所以一般的概念中把晶振就等同于諧振器理解了,后者就是通常所指鐘振。石英晶振是一種用于穩(wěn)定頻率和選擇頻率的電子元件,起產(chǎn)生頻率的作用,具有穩(wěn)定,抗干擾性能良好的特點(diǎn)。
石英晶振的工作原理
當(dāng)石英晶體受到壓力時(shí),表面會(huì)產(chǎn)生電荷,電荷量和外機(jī)械力成正比的關(guān)系。這種現(xiàn)象為壓電效應(yīng)Piezoelectricity。具有壓電效應(yīng)的物體稱為壓電體。如果對(duì)石英晶片施加壓力,晶片上會(huì)產(chǎn)生電荷;反之,對(duì)晶片兩端的電極施加電壓時(shí),晶體會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。晶片的頻率取決于晶片的切割,尺寸等因素,晶片的Q值越高,頻率越穩(wěn)定。
石英晶振的結(jié)構(gòu)
石英晶振的基本構(gòu)成:在石英晶體上按一定方向切下薄片,在晶體片兩個(gè)邊緣處涂上一層銀,用作是其電極,分別在兩個(gè)電極上接上引線到管腳處,再加上封裝外殼,就構(gòu)成了石英晶體諧振器。
石英晶振的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
如何選擇晶體
對(duì)于一個(gè)高可靠性的系統(tǒng)設(shè)計(jì),晶體的選擇非常重要,尤其設(shè)計(jì)帶有睡眠喚醒(往往用低電壓以求低功耗)的系統(tǒng)。這是因?yàn)榈凸╇婋妷菏固峁┙o晶體的激勵(lì)功率減少,造成晶體起振很慢或根本就不能起振。晶體的選擇至少必須考慮:諧振頻點(diǎn),負(fù)載電容,激勵(lì)功率,溫度特性,長期穩(wěn)定性。
如何判斷晶振是否被過分驅(qū)動(dòng)
電阻RS常用來防止晶振被過分驅(qū)動(dòng),過分驅(qū)動(dòng)晶振會(huì)漸漸損耗減少晶振的接觸電鍍,這將引起頻率的上升??捎靡慌_(tái)示波器檢測OSC輸出腳,如果檢測一非常清晰的正弦波,且正弦波的上限值和下限值都符合時(shí)鐘輸入需要,則晶振未被過分驅(qū)動(dòng);相反,如果正弦波形的波峰,波谷兩端被削平,而使波形成為方形,則晶振被過分驅(qū)動(dòng),這時(shí)就需要用電阻RS來防止晶振被過分驅(qū)動(dòng)。
如何選擇電容C1,C2
1.因?yàn)槊恳环N晶振都有各自的特性,所以最好按制造廠商所提供的數(shù)值選擇外部元器件。
2.在許可范圍內(nèi),C1,C2值越低越好。C值偏大雖有利于振蕩器的穩(wěn)定,但將會(huì)增加起振時(shí)間
3.應(yīng)使C2值大于C1值,這樣可使上電時(shí),加快晶振起振。
石英晶振主要應(yīng)用領(lǐng)域
新能源汽車電子、智能機(jī)器人、藍(lán)牙耳機(jī)、移動(dòng)終端、物聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)、汽車電子、航天、北斗、軍工、醫(yī)療、直放站(基站)射頻、RFID、通信設(shè)備等。