将二氧化矽(SiO2)結晶體按一定的方向切割成很薄的晶片,再将晶片兩個對應的表面抛光和塗敷銀層,并作為兩個極引出管腳,加以封裝,就構成石英晶體諧振器。下面小楊給大家介紹石英晶體弦波振蕩電路的應用特點。
一、壓電效應和壓電振蕩
1、在石英晶體兩個管腳加交變電場時,它将會産有利于一定頻率的機械變形,而這種機械振動又會産生交變電場,上述物理現象稱為壓電效應。一般情況下,無論是機械振動的振幅,還是交變電場的振幅都非常小。但是,當交變電場的頻率為某一特定值時,振幅驟然增大,産生共振,稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率,也稱諧振頻率。
2、石英晶體的等效電路和振蕩頻率,石英晶體的等效電路如下圖所示。當石英晶體不振動時,可等效為一個平闆電容C0,稱為靜态電容;其值決定于石英晶振,貼片晶振晶片的幾何尺寸和電極面積,一般約為幾到幾十皮法。當晶片産生振動時,機械振動的慣性等效為電感L,其值為幾毫亨。晶片的彈性等效為電容C,其值僅為0.01到0.1pF,因此,C<0。晶片的磨擦損耗等效為電阻R,其值約為100Ω,理想情況下R=0。
二、石英晶體正弦波振蕩電路
1、并聯型石英晶體正弦波振蕩電路
如果用石英晶體取代LC振蕩電路中的電感,就得到并聯型石英晶體正弦波振蕩電路,如左下圖所示,電路的振蕩頻率等于石英晶體的并聯諧振頻率。
2、串聯型石英晶體振蕩電路
如右上圖所示為串聯型石英晶體振蕩電路。電容Cb為旁路電容,對交流信号可視為短路。電路的第一級為共基放大電路,第二級為共集放大電路。若斷開反饋,給放大電路加輸入電壓是,極性上“ ”下“-”;則T1管集電極動态電位為“ ”,T2管的發射極動态電位也為“ ”。隻有在石英晶體呈純阻性,即産生串聯諧振時,反饋電壓才與輸入電壓同相,電路才滿足正弦波振蕩的相位平衡條件。所以電路的振蕩頻率為石英晶體的串聯諧振頻率fS。調整Rf的阻值,可使電路滿足正弦波振蕩的幅值平衡條件。
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