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更多>>SPXO石英晶體振蕩器介紹
來源:http://ljnshy.cn 作者:帝國科技技術部 2017年08月01
石英晶體振蕩器基本結構及工作原理
石英晶體振蕩器分非溫度補償式晶體振蕩器、溫度補償晶體振蕩器(TCXO)溫補晶振、電壓控制晶體振蕩器(VCXO)、恒溫控制式晶體振蕩器(OCXO晶振)和數字化/μp補償式晶體振蕩器(DCXO/MCXO)等幾種類型。其中,無溫度補償式晶體振蕩器是最簡單的一種,在日本工業標準(JIS)中,稱其為標準封裝晶體振蕩器(SPXO)。現以SPXO為例,簡要介紹一下石英晶體振蕩器的結構與工作原理。
SPXO的總精度(包括起始精度和隨溫度、電壓及負載產生的變化)可以達到±25ppm。SPXO既無溫度補償也無溫度控制措施,其頻率溫度特性幾乎完全由石英水晶振子的頻率溫度特性所決定。在0~70℃范圍內,SPXO的頻率穩定度通常為20~1000ppm,SPXO可以用作鐘頻振蕩器。
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普通有源晶振的英文簡稱為[SPXO],溫補晶振的英文簡稱為[TCXO],壓控振蕩器的英文簡稱為[VCXO],壓控溫補振蕩器英文簡稱為[VC-TCXO],無源石英晶振因為簡稱為[Crystal],以上都屬于石英晶振部分,只是每款晶振都有它們的使用途徑,與使用的功能。
石英晶體振蕩器又稱有源晶振,其實跟無源晶振的原理相當,其內部都是采用壓電石英晶體作為核心工作部件,都是采用壓電效應產生機械振蕩,在機械振蕩的同時又會產生電場及其微弱的電壓,當外界電壓時機械振蕩的幅度就會急劇增加,從而產生頻率,這現象簡稱為壓低諧振,又簡稱為[諧振器]有源跟無源的差別在于,無源晶振內部就三單純的一個壓電石英晶體片,兩極接上電壓就可工作,在加外界線路的匹配電容等配件,而有源晶振跟無源的區別在于,有源晶振內部除了本身的壓電石英晶片外,還有一顆IC以及一顆貼片三極管,二極管,二顆電容以及電阻,一塊微小線路板。當有源晶振想要振蕩工作時最主要還是要借助于這塊微型線路,以及內部串聯的IC等零件,當然還需要外部的啟動電壓,一般有源晶振的外部電壓有分為以下幾種:5V,3.3V,3V,2.8V,1.8V等電壓,5V的電壓一般使用產品都是比較大型的設備,或者是機種,相對較小的電壓一般應用在民用電子數碼產品上,比如:無線通訊設備,微型筆記本電腦等數碼產品。
只要在水晶振子板極上施加交變電壓,就會使晶片產生機械變形振動,此現象即所謂逆壓電效應。當外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時,就會發生壓電諧振,從而導致機械變形的振幅突然增大。
例:與金屬板之間的靜電電容;L、C為壓電諧振的等效參量;R為振動磨擦損耗的等效電阻。石英晶體諧振器存在一個串聯諧振頻率fos(1/2π),同時也存在一個并聯諧振頻率fop(1/2π)。由于Co?C,fop與fos之間之差值很小,并且R?ωOL,R?1/ωOC,所以諧振電路的品質因數Q非常高(可達數百萬),從而使石英晶體諧振器組成的振蕩器頻率穩定度十分高,可達10-12/日。石英晶體振蕩器的振蕩頻率既可近似工作于fos處,也可工作在fop附近,因此石英晶體振蕩器可分串聯型和并聯型兩種。用石英晶體諧振器及其等效電路,取代LC振蕩器中構成諧振回路的電感(L)和電容(C)元件,則很容易理解晶體振蕩器的工作原理。
石英晶體,有天然的也有人造的,是一種重要的壓電晶體材料。石英晶體本身并非振蕩器,它只有借助于有源激勵和無源電抗網絡方可產生振蕩。SPXO主要是由品質因數(Q)很高的晶體諧振器(即晶體振子)與反饋式振蕩電路組成的。石英水晶振動子是振蕩器中的重要元件,晶體的頻率(基頻或n次諧波頻率)及其溫度特性在很大程度上取決于其切割取向。石英晶體諧振器的基本結構、(金屬殼)封裝及其等效電路。
石英晶體振蕩器分非溫度補償式晶體振蕩器、溫度補償晶體振蕩器(TCXO)溫補晶振、電壓控制晶體振蕩器(VCXO)、恒溫控制式晶體振蕩器(OCXO晶振)和數字化/μp補償式晶體振蕩器(DCXO/MCXO)等幾種類型。其中,無溫度補償式晶體振蕩器是最簡單的一種,在日本工業標準(JIS)中,稱其為標準封裝晶體振蕩器(SPXO)。現以SPXO為例,簡要介紹一下石英晶體振蕩器的結構與工作原理。
SPXO的總精度(包括起始精度和隨溫度、電壓及負載產生的變化)可以達到±25ppm。SPXO既無溫度補償也無溫度控制措施,其頻率溫度特性幾乎完全由石英水晶振子的頻率溫度特性所決定。在0~70℃范圍內,SPXO的頻率穩定度通常為20~1000ppm,SPXO可以用作鐘頻振蕩器。
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普通有源晶振的英文簡稱為[SPXO],溫補晶振的英文簡稱為[TCXO],壓控振蕩器的英文簡稱為[VCXO],壓控溫補振蕩器英文簡稱為[VC-TCXO],無源石英晶振因為簡稱為[Crystal],以上都屬于石英晶振部分,只是每款晶振都有它們的使用途徑,與使用的功能。
石英晶體振蕩器又稱有源晶振,其實跟無源晶振的原理相當,其內部都是采用壓電石英晶體作為核心工作部件,都是采用壓電效應產生機械振蕩,在機械振蕩的同時又會產生電場及其微弱的電壓,當外界電壓時機械振蕩的幅度就會急劇增加,從而產生頻率,這現象簡稱為壓低諧振,又簡稱為[諧振器]有源跟無源的差別在于,無源晶振內部就三單純的一個壓電石英晶體片,兩極接上電壓就可工作,在加外界線路的匹配電容等配件,而有源晶振跟無源的區別在于,有源晶振內部除了本身的壓電石英晶片外,還有一顆IC以及一顆貼片三極管,二極管,二顆電容以及電阻,一塊微小線路板。當有源晶振想要振蕩工作時最主要還是要借助于這塊微型線路,以及內部串聯的IC等零件,當然還需要外部的啟動電壓,一般有源晶振的外部電壓有分為以下幾種:5V,3.3V,3V,2.8V,1.8V等電壓,5V的電壓一般使用產品都是比較大型的設備,或者是機種,相對較小的電壓一般應用在民用電子數碼產品上,比如:無線通訊設備,微型筆記本電腦等數碼產品。

只要在水晶振子板極上施加交變電壓,就會使晶片產生機械變形振動,此現象即所謂逆壓電效應。當外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時,就會發生壓電諧振,從而導致機械變形的振幅突然增大。
例:與金屬板之間的靜電電容;L、C為壓電諧振的等效參量;R為振動磨擦損耗的等效電阻。石英晶體諧振器存在一個串聯諧振頻率fos(1/2π),同時也存在一個并聯諧振頻率fop(1/2π)。由于Co?C,fop與fos之間之差值很小,并且R?ωOL,R?1/ωOC,所以諧振電路的品質因數Q非常高(可達數百萬),從而使石英晶體諧振器組成的振蕩器頻率穩定度十分高,可達10-12/日。石英晶體振蕩器的振蕩頻率既可近似工作于fos處,也可工作在fop附近,因此石英晶體振蕩器可分串聯型和并聯型兩種。用石英晶體諧振器及其等效電路,取代LC振蕩器中構成諧振回路的電感(L)和電容(C)元件,則很容易理解晶體振蕩器的工作原理。

石英晶體,有天然的也有人造的,是一種重要的壓電晶體材料。石英晶體本身并非振蕩器,它只有借助于有源激勵和無源電抗網絡方可產生振蕩。SPXO主要是由品質因數(Q)很高的晶體諧振器(即晶體振子)與反饋式振蕩電路組成的。石英水晶振動子是振蕩器中的重要元件,晶體的頻率(基頻或n次諧波頻率)及其溫度特性在很大程度上取決于其切割取向。石英晶體諧振器的基本結構、(金屬殼)封裝及其等效電路。
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