什么是晶體振蕩器？

什么是晶體振蕩器?它的作用是什么?本文的話題是晶體振蕩器，有人說這個就是一個元器件，還有說石英晶體振蕩器是利用石英晶體(二氧化硅的結(jié)晶體)的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，帶著疑問一起深入了解下什么是晶體振蕩器，晶體振蕩器到底是怎么回事?

石英晶體振蕩器是高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)用于彩電、計算機、遙控器等各類振蕩電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準信號 。

石英晶體振蕩器是利用石英晶體(二氧化硅的結(jié)晶體)的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等)，在它的兩個對應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。

若在石英晶體的兩個電極上加一電場，晶片就會產(chǎn)生機械變形。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會產(chǎn)生機械振動，同時晶片的機械振動又會產(chǎn)生交變電場。在一般情況下，晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小，但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。

常見的晶振有哪些類型

晶振很多人并不是很了解，晶振在電路中有心臟之稱，通過與其他元器件配合產(chǎn)生脈沖信號，下達指令實現(xiàn)工作。晶振使用廣泛主要用于汽車電子、智能家居、數(shù)碼電子、安防設(shè)備、通訊設(shè)備等不同領(lǐng)域。晶振類型很多，根據(jù)不同性能可以分為有源晶振和無源晶振、有源晶振分溫補晶振、壓控晶體振蕩器、壓控溫補晶體振蕩器。無源晶振分兩種材質(zhì)石英晶振和陶瓷晶振。

根據(jù)不同領(lǐng)域設(shè)備需求不同，很多廠家選擇使用臺灣進口晶振以及日本進口晶振品牌。臺系晶振品牌：亞陶晶振、鴻星晶振、TXC晶振、加高晶振等等，日系晶振品牌：KDS大真空晶體、精工愛普生晶振、西鐵城晶振、京瓷晶振、NDK晶振等等。石英晶振分為貼片和插件兩種，插件石英晶體最常見的是圓柱晶振以及橢圓形晶體。貼片晶振封裝尺寸較多，主要有7.0x5.0mm、5.0x3.2mm、3.2x2.5mm、2.0x1.6mm、1.6x1.2mm，貼片晶振封裝尺寸不同在不同領(lǐng)域使用所展現(xiàn)的性能也不同。

選用晶振最關(guān)鍵的參數(shù)在于6點，晶振的封裝尺寸、晶振的頻率(有些頻率較偏使用較少)、晶振的精度偏差、晶振的負載電容、晶振的溫度使用范圍要求、以及有源晶振的電源電壓要求。根據(jù)客戶在不同環(huán)境中所使用到的產(chǎn)品不同選擇不同參數(shù)。

根據(jù)晶振的各種特性分類有哪些呢?按制作材料分類：可分為石英晶振和陶瓷晶振。按應(yīng)用特性分類：可分為串聯(lián)諧振型晶振和并聯(lián)諧振型晶振。按負載電容特性分類：可分為低負載電容型晶振和高負載電容型晶振。按晶振的功能和實現(xiàn)技術(shù)分類：可以將晶振分為溫度補償晶體振蕩器(TCXO)、壓控晶體振蕩器(VCXO)、普通晶體振蕩器(SPXO)、恒溫晶體振蕩器(OCXO)。

按封裝形式分類：可分為玻璃真空密封型晶振、金屬殼封裝型晶振、陶瓷封裝型及塑料殼封裝型晶振。按外形分類：可分為長方形晶振、圓柱形晶振、橢圓形晶振。按諧振頻率精度分類：可分為高精度型晶振、中精度型晶振及普通型晶振。

晶振的分類

根據(jù)晶振的功能和實現(xiàn)技術(shù)的不同，可以將晶振分為以下四類：

1)恒溫晶體振蕩器(以下簡稱OCXO)

這類型晶振對溫度穩(wěn)定性的解決方案采用了恒溫槽技術(shù)，將晶體置于恒溫槽內(nèi)，通過設(shè)置恒溫工作點，使槽體保持恒溫狀態(tài)，在一定范圍內(nèi)不受外界溫度影響，達到穩(wěn)定輸出頻率的效果。這類晶振主要用于各種類型的通信設(shè)備，包括交換機、SDH傳輸設(shè)備、移動通信直放機、GPS接收機、電臺、數(shù)字電視及軍工設(shè)備等領(lǐng)域。根據(jù)用戶需要，該類型晶振可以帶壓控引腳。OCXO的工作原理如下圖3所示：

OCXO的主要優(yōu)點是，由于采用了恒溫槽技術(shù)，頻率溫度特性在所有類型晶振中是最好的，由于電路設(shè)計精密，其短穩(wěn)和相位噪聲都較好。主要缺點是功耗大、體積大，需要5分鐘左右的加熱時間才能正常工作等。

2)溫度補償晶體振蕩器(以下簡稱TCXO)

其對溫度穩(wěn)定性的解決方案采用了一些溫度補償手段，主要原理是通過感應(yīng)環(huán)境溫度，將溫度信息做適當變換后控制晶振的輸出頻率，達到穩(wěn)定輸出頻率的效果。傳統(tǒng)的TCXO是采用模擬器件進行補償，隨著補償技術(shù)的發(fā)展，很多數(shù)字化補償大TCXO開始出現(xiàn)，這種數(shù)字化補償?shù)腡CXO又叫DTCXO，用單片機進行補償時我們稱之為MCXO，由于采用了數(shù)字化技術(shù)，這一類型的晶振再溫度特性上達到了很高的精度，并且能夠適應(yīng)更寬的工作溫度范圍，主要應(yīng)用于軍工領(lǐng)域和使用環(huán)境惡劣的場合。在廣大研發(fā)人員的共同努力下，我公司自主開發(fā)出了高精度的MCXO，其設(shè)計原理和在世界范圍都是領(lǐng)先的，配以高度自動化的生產(chǎn)測試系統(tǒng)，其月產(chǎn)可以達到5000只，其設(shè)計原理如圖4。

3)普通晶體振蕩器(SPXO)

這是一種簡單的晶體振蕩器，通常稱為鐘振，其工作原理為圖3中去除“壓控”、“溫度補償”和“AGC”部分，完全是由晶體的自由振蕩完成。這類晶振主要應(yīng)用于穩(wěn)定度要求不高的場合。

4)壓控晶體振蕩器(VCXO)

這是根據(jù)晶振是否帶壓控功能來分類，帶壓控輸入引腳的一類晶振叫VCXO，以上三種類型的晶振都可以帶壓控端口。以上就是晶體振蕩器的一些解析，希望能給大家?guī)椭?