石英晶體諧振器的應(yīng)用和特點(diǎn)
石英晶體諧振器是利用應(yīng)時(shí)晶體(二氧化硅晶體)的壓電效應(yīng)制成的諧振器件?;窘Y(jié)構(gòu)如下:將應(yīng)時(shí)晶體以一定的方位角切片(稱為晶片,可以是方形、矩形或圓形),并涂覆在兩個(gè)相應(yīng)的表面上。銀層用作電極,每個(gè)電極用連接到引腳的引線焊接,引腳被添加到封裝外殼中以形成石英晶體諧振器,或簡稱為應(yīng)時(shí)晶體或晶體,或簡稱為晶體振蕩器。由集成電路組成的振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產(chǎn)品通常包裝在金屬外殼中,或玻璃外殼、陶瓷或塑料中。
石英晶體諧振器是一種各向異性晶體。它由以特定方位角切割的薄片制成,然后在晶片的相應(yīng)表面上涂覆銀。一對金屬塊作為極板安裝,形成石英晶體諧振器。應(yīng)時(shí)晶體能用作振蕩電路的原因在于它的壓電效應(yīng)。當(dāng)在晶片外部的兩個(gè)板之間施加電場時(shí),晶體將發(fā)生機(jī)械變形。相反,當(dāng)在板之間施加機(jī)械力時(shí),晶體中會(huì)產(chǎn)生電場。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。
如果電場施加到石英晶體諧振器的兩個(gè)電極上,晶片將發(fā)生機(jī)械變形。相反,如果在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力,將在晶片的相應(yīng)方向上產(chǎn)生電場。這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如果在晶圓的兩極施加交流電壓,晶圓會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),晶圓的機(jī)械振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生交變電場。一般來說,晶圓的機(jī)械振動(dòng)和交變電場的幅度很小,但當(dāng)施加交變電壓的頻率為一定值時(shí),幅度明顯增加,遠(yuǎn)大于其他頻率。這種現(xiàn)象稱為壓電諧振,與LC電路的諧振現(xiàn)象非常相似。共振頻率與切割模式、晶片的幾何形狀和尺寸有關(guān)。
石英晶體諧振器作為一種常見的晶體諧振器(PXO),廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)頻率源、導(dǎo)航等通信領(lǐng)域。其工作頻率范圍為1兆赫至150兆赫,頻率穩(wěn)定性為25ppm、50 ppm和100ppm,輸出上升和下降時(shí)間為5納秒,老化率為5 ppm/年。
還有SMD石英晶體諧振器(PXO)和SMD壓控/溫度補(bǔ)償石英晶體諧振器(VCXO/TCXO/VCTCXO/VCTCCXO),主要應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、小靈通、GPS設(shè)備等無線通信設(shè)備。PXO和VCXO SMD晶體振蕩器的輸出邏輯兼容HCMOS/TTL,提高了器件的適應(yīng)性和設(shè)計(jì)靈活性。手機(jī)中使用的SMD晶體振蕩器具有高精度、高穩(wěn)定性和小尺寸的特點(diǎn),精度高達(dá)5 ppm。同時(shí),采用的芯片顏色為白色,腐蝕性低,不易振動(dòng),質(zhì)量穩(wěn)定,尺寸為75毫米、63.5毫米、53.2毫米和4 2.5毫米。標(biāo)準(zhǔn)、通信、電子儀器、測試設(shè)備等領(lǐng)域的高精度、高穩(wěn)定性石英晶體諧振器。按長期頻率穩(wěn)定性可分為TCXO、OCXO、VCXO、SPXO、LPXO(低噪聲晶體振蕩器)等類型。