石英晶振有天然也有人造的,是一种目前重要的电子的压电石英晶体. 因其具有频率稳定度高这一特点,故在电子技术领域中一直占有重要的地位.尤其是信息技术(IT)产业的高速发展,更使这种晶体振荡器焕发出勃勃生机.是作为标准频率源或脉冲信号源,提供频率基准,是其它类型的振荡器所不能替代的.那么石英晶振的操作理论是怎样的呢?
石英晶体单元通过将机械振动转换成特定频率的电流来充当石英晶体振荡器电路的控制元件.这是通过"压电"效应实现的.压电性是压力产生的电.在压电材料中,沿着轴线施加机械压力将导致沿着与第一轴线成直角的轴线产生电荷.在一些材料中,发现了正向压电效应,这意味着在轴的端部施加电场将导致沿着与第一个轴成直角的轴的机械偏转.就机械,电气和化学特性而言,石英非常适合制造频率控制设备.多年来,已经开发出在一定频率和温度范围内振荡的贴片石英晶体单元.图1显示了石英石中特定元素的位置.
如上所示的元件以各种模式振动,其中最重要的是拉伸,弯曲和剪切.振动模式决定了给定元件的最大频率,稳定性与温度和电阻.各种振动模式如图2所示,不同频率稳定性与温度的比较如下如图3所示.
在各种元素中,"AT"切割变得最受欢迎,因为它在相对较高的频率下可用,显示出优异的频率与温度稳定性,并且以合理的成本广泛可用."AT"切割晶振单元的频率与温度能力如图4所示.
基波与泛音
这主要是在指定"AT"切割压电石英晶振单元时需要考虑的问题.随着共振板厚度的减小,这些单元的频率增加.在某个时刻,通常在30MHz左右,板变得太薄,无法有效处理.由于"AT"将以基频的奇整数倍谐振,因此在订购高频晶体时,有必要指定泛音的期望阶数.
驱动电平
驱动电平是晶体消耗的电量.驱动水平通常以微瓦或毫瓦为单位,典型值为100微瓦.
目前的小型化,片式化,低噪声化,频率高精度化与高稳定度及高频化,是移动电话和天线寻呼机为代表的便携式产品对石英晶振提出的要求.事实上石英晶振在发展过程中,也面临像频率发生器这类电路的潜在威胁和挑战.此类振荡器只有在技术上不断创新,才能延长其寿命周期,在竞争中占有优势.
