工程们看完都说从未真正了解过石英晶振
为什么有那么多的人想要去了解石英晶振呢?因为不去真正发现它的好,和它的美,你也就无法把晶振的功能和用处发挥到极致。电子类,多功能类的产品内部电路板和PCB板上,都会有一颗或多颗贴片晶振、插件晶振等,而且你会发现,这么多元器件中,晶体的颜值是最高的。而且所有模块都是依靠石英晶体提供的时钟信号和频率振荡功能而工作的,通电后可把电能转换为机械动能。
一,石英及其性质
由于压电,石英晶体或谐振器工作影响。石英的压电效应使其能够产生当相同表面时,其表面上的电荷扭曲或承受压力。这种失真允许晶体以特定的共振频率振动。相反,施加交流电压产生相同类型的电压机械振动。贴片晶振石英是几种形式的二氧化硅之一(SiO2) 那是在自然中发现;主要在巴西。采矿天然石英的成本很高。
因此,大多数石英用于今天的晶体制造是“培养的”或合成的品种。文化石英是通过放置与碱性混合的石英小种子产生的在高压灭菌器中的解决方案。该混合物经受高温加热(> 400°C)和高压(30,000 psi)。这导致了石英溶解并重新形成石英薄片。这个流程大约需要30-45天。
Quartz非常适合用作频率确定设备,因为其可预测的热,机械和电气特性。石英晶体是少数可以使用的器件之一提供精确频率所需的高Q值(品质因数)振荡器中的控制用作定时标准。II。振动模式和方向角如图所示,晶体有许多不同的振动模式在图1中。频率与温度特性石英晶体的主要部分取决于取向角从给定的石英棒上切下石英晶片。
这些属性取决于参考方向在水晶内。这些方向称为“轴”。石英有三个轴,X,Y和Z.理想的水晶将由一个六角形棱镜组成,其中有六个刻面每一端。参见图2.从该棱镜截取的横截面看起来像图2中的描述。Z轴被称为“光学”轴并重复其物理当晶体绕Zaxis旋转时,每120°有一个特性。X轴平行于平分两者之间的角度的线相邻的棱镜面。
该轴称为“电气”轴。电极化当机械压力为时,在这个方向上发生应用。XT切割的晶体由石英板制成从垂直的那部分石英棒上切下来到X轴。XT切割晶体如果经常被称为一个“音叉”水晶,广泛用于32.768kHz晶体,如M-tron MMCC-1,MMCC-2和SX1555。XT切割的频率与温度的关系晶体如图3所示。
Y轴,也称为“机械轴”,通过棱镜的表面以直角运行,并且在与X轴成直角。大多数Y轴晶体振动他们的“纯粹模式”; 用于低频CT和CT的面剪DT切割晶体,厚度剪切更高频率AT和BT切割晶体。
AT切割是Y轴组中最受欢迎的因素它具有出色的频率与温度特性。AT切割是通过切割石英棒产生的与Z轴成约35°15'的角度。数字图4示出了频率与温度特性适用于AT切割晶振。
晶体谐振器通常是圆盘。厚度(d)光盘与基本模式有关频率(f)由下式计算:
f(kHz) =N/d(mm)
Where N=1660 kHz×mm
晶体的两侧都有电极沉积。这些电极由低阻金属制成,如银,金和铝。电极结构允许电气施加到石英晶体谐振器上的电压以产生机械振动。电极还提供连接方式水晶到水晶底座的安装结构。看到图5。
因为晶体的频率与其厚度有关,高频基波的制造存在局限性晶体。频率越高,晶体越薄空白。这些高频进口晶振的制造损失通常是在研磨和安装过程中断裂。这些损失导致产量降低,从而导致价格上涨。
水晶使用时可达到高达35MHz的基本频率标准晶体设计和工艺。对于上面的频率35MHz泛音模式或基本倒置台面晶体推荐。泛音模式只有奇数可以生成谐波或倍数。基本倒置台面设计可达500 MHz。
正常的泛音模式是第3,第5,第7和第9。实际上泛音晶体的振荡频率并不精确多个晶体基础。例如,一个60 MHz第三泛音晶体看起来像20MHz无源晶振。主要区别在于某些电气参数优化以提供发生频率的振荡用于谐波振荡器电路时为60Mhz。
当时,谐振器也会表现出不需要的或假的模式以设计频率振荡。这些不需要的模式是受水晶表面光洁度,直径和厚度的影响尺寸和安装技术。这些虚假模式以参考的等效串联电阻表示到晶体的设计模式,或在能量方面以载波频率为参考的dB级别。
通常,水晶设计用于获得最佳能量和性能在所需的工作频率下具有杂散能量水平被抑制到一定程度。如果是假的模式是设计师关心的问题,应尽一切努力在最终确定规格之前咨询晶体制造商。
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