硬件电路开发中晶体谐振器常用知识点_硬件电路设计[通俗易懂]

晶体谐振器简介

晶体谐振器就是指用石英晶体材料做成的石英晶体谐振器,也称晶振。是利用石英晶体的压电效应的一种被动元器件。给石英晶体谐振器加上电压的话，晶体(压电体)会发生变形，从而振动产生接近其固有振动数的稳定且高精度的频率。晶体谐振器在电子电路中起产生频率的作用。晶体谐振器具有稳定,抗干扰性能良好的特点。在通信、广播电视、卫星通讯、电子测量仪器、微机处理、数字仪表、钟表、嵌入式系统等各种军用和民用产品中得到了非常广泛的应用。

晶体谐振器实物图

压电效应

晶体谐振器内部的核心组件是石英晶片。如在石英晶体的两个电极上加一个电场，石英晶片会产生机械变形。相反，如在石英晶片两侧施加机械压力，则在石英晶片相应的方向上将会产生电场，我们将这种物理现象称为压电效应。

进一步，如果在石英晶片的两极上加交变电压，石英晶片就会产生机械振动，同时石英晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，石英晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，我们将这种现象称为压电谐振，与LC回路的谐振现象十分相似。谐振频率与石英晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

晶体谐振器的结构

晶体谐振器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为石英晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器。晶体谐振器一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑胶封装的。

晶体谐振器的结构

晶体谐振器主要技术指标及名词术语

1、标称频率：

标称频率是晶体谐振器输出的中心频率或频率的标称值。标称频率通常标识在晶体谐振器的外壳上，但它与晶体谐振器的实际工作频率有一定的差值。

2、工作频率：

晶体谐振器与在电子电路中与其他器件（电阻、电容）一起产生的振荡频率。

3、工作温度范围：

能够保证晶体谐振器输出频率及其化各种特性符合指标的温度范围。即能保证晶体谐振器正常工作的温度范围。

4、频率准确度：

晶体谐振器输出频率在室温(25℃±2℃)下相对于标称频率的偏差。

5、调整频差：

在规定条件下，基准温度（25℃±2℃）时晶体谐振器的工作频率相对于标称频率所允许的最大偏差。

6、温度频差：

在规定条件下，晶体谐振器在工作温度范围内相对于基准温度（25℃±2℃）时工作频率的允许最大偏差。

7、等效电阻：

也称为谐振电阻。在规定条件下，晶体谐振器不串联负载电容在谐振频率时的电阻。

8、负载谐振电阻：

在规定条件下，晶体谐振器和负载电容串联后在谐振频率时的电阻。

9、负载电容：

从晶体谐振器插脚两端向振荡电路方向看进去的全部有效电容为该振荡器加给晶体谐振器的负载电容。负载电容系列是：8pF、12pF、15pF、20pF、22pF、30pF、50pF、100pF。负载电容与晶体谐振器一起决定振荡器的工作频率，通过调整负载电容，一般可以将振荡器的工作频率调到标称值。晶体谐振器产品说明书中规定的负载电容既是一个测试条件，也是一个使用条件，这个值可以根据具体情况作适当调整，负载电容太大时杂散电容影响减少，但微调率下降；负载电容小时、微调率增加，但杂散电容影响增加，负载电阻增加，甚至起振困难。

10、激励电平：

为晶体谐振器工作时消耗的有效功率。常用标准有0.1、0.3、0.5、1、2mW，晶体谐振器产品说明书中每种产品规定的激励电平值是一个测试条件，也是一个使用条件，实际使用中激励电平可以适当调整。激励强，容易起振，但频率老化加大。激励太强甚至使石英片破裂，降低激励，频率老化可以改善，但激励太弱时频率瞬间变差，甚至不易起振。

11、绝缘电阻：

晶体谐振器的各绝缘引出端之间或晶体谐振器的引出端与外壳之间的电阻。

12、老化率：

在规定条件下，晶体谐振器工作频率随时间而允许的相对变化。以年为时间单位衡量时称为年老化率。

晶体谐振器应用电路