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1、1/16极板间加电场晶体机械变形晶体产生电场压电效应(体现绝缘体如何与电路作用-借助物理特性)交变电压机械振动交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高当交变电压频率=石英晶体固有频率时，振幅最大压电谐振2.石英谐振器的基本特性与等效电路极板间加机械力第1页/共16页2/16LCLC回路回路石英晶体石英晶体电感电感质量质量相对较大相对较大,故故Q Q高高电容电容弹性弹性电阻电阻磨擦磨擦与LC谐振电路的参数对应质量大的晶体等效为高L值回路，故谐振频率较低第2页/共16页3/16C0是晶片的静态电容，相当于平板电容，即由晶片作介质，镀银电极和支架引线作极板构成。几-十几pFLq、Cq、rq
2、为晶片振动时的等效动态电感、动态电容和摩擦损耗。Lq很大，几十-几百mH；Cq很小，百分之几pF；rq 为几-几百欧。等效电路第3页/共16页4/16串联谐振频率晶体等效阻抗为纯阻性并联谐振频率4.6.2 石英晶体的阻抗特性两者大小很接近第4页/共16页5/16因为 C0 Cq，所以 p 很靠近 s，例如 5 MHz 的晶振体 fp fs 6.5 kHz小结：晶振体两个谐振频率：fs、fp；且 fs fp 工作于 fs fp 之间为高 Q 电感，并联谐振。工作于 fs 附近为串联谐振，对 fs，相当于短路。晶振体只能工作于上述两种方式，否则频稳度下降。第5页/共16页6/16石英谐振器只在fs
3、和fp之间的很窄频率范围内呈感性，且感抗曲线很陡，故当工作于该区域时，具有很强的稳频作用。一般不用电容区。fXfPfS容性容性感性电抗-频率曲线不记动态电阻时等效阻抗有一个零点和一个极点。（公式4-40）第6页/共16页7/16石英谐振器的使用注意事项2)要有合适的激励电平。过大会影响频率稳定度、振坏晶片；过小会使噪声影响大，输出减小，甚至停振。1)要接一定的负载电容CL(微调)，以达标称频率。高频晶体通常标CL为30pF或第7页/共16页8/16石英谐振器频率稳定度高的原因受温度影响小；品质因数高；振荡频率基本只受Lq和Cq控制；第8页/共16页9/164.7 石英晶体振荡器电路石英晶体振荡
4、器电路以石英谐振器构成的振荡电路称为晶振电路。分为工作在并联谐振频率和工作在串联谐振频率的情况。第9页/共16页10/164.7.1 4.7.1 并联型晶振电路并联型晶振电路此时谐振器电抗很大，为正值，等效为电感。C1、C2、C串联组成CL。调节C可微调振荡频率。第10页/共16页11/16当CC1，CC2时，总电容为：振荡频率为：调节C，使f0在fs(C=0)与fp(C=)之间第11页/共16页12/16串联型晶体振荡器交流通路4.7.2 串联型晶振电路此时谐振器电抗为0，等效为短路，起正反馈作用。方式1：反馈型，类似电容三点式第12页/共16页13/16方式2：级联型，使总相移为0第13页
5、/共16页14/16机械振动的谐波称为泛音。利用基频振动-基频晶体，利用泛音振动-泛音晶体石英晶体基频越高，晶片越薄，加工难并易碎，故用泛音频率替代基频，多用三次和五次的。奇次倍基频，不与基频共存利用泛音晶体时，要注意抑制低次谐波分量。4.7.3 泛音晶振电路第14页/共16页15/16L1C1回路调谐在三次和五次泛音之间，故回路对五次泛音频率呈容性，使电路构成电容三点式振荡器。而对基频和三次泛音，回路呈感性，使电路不满足振荡的相位条件，不能产生振荡。5MHz五次泛音晶振对七次及以上泛音，电路虽也构成电容三点式，但L1C1回路的等效电容太大，不能满足振幅起振条件，不能振荡例：第15页/共16页16/16感谢您的欣赏！第16页/共16页