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1、晶振1.概述2.晶振的基本原理3.晶振的主要參數(shù)4.晶振的應(yīng)用5.晶振的工藝6.晶振的制程控制7.晶振的測試方法8.石英晶體振蕩器的發(fā)展趨勢9.晶振的失效模式及案例分析1.概述振蕩器是一種能量轉(zhuǎn)換器，石英諧振器是利用石英晶體諧振器決定工作頻率，與LC諧振回路相比，它具有很高的標(biāo)準(zhǔn)性和極高的品質(zhì)因數(shù)，，具有較高的頻率穩(wěn)定度，采用高精度和穩(wěn)頻措施后，石英晶體振蕩器可以達到10-4~10-11穩(wěn)定度。基本性能主要是起振蕩作用，可利用其對某頻率具有的響應(yīng)作用，用來濾波、選頻網(wǎng)絡(luò)等，石英諧振器相當(dāng)于RLC振蕩電路。石英晶體俗稱水晶，是一種化學(xué)成分為二氧化硅（SiO2）的六角錐形結(jié)晶體，比較堅硬。它有三
2、個相互垂直的軸，且各向異性：縱向Z軸稱為光軸，經(jīng)過六棱柱棱線并垂直于Z軸的X軸稱為電軸，與X軸和Z軸同時垂直的Y軸（垂直于棱面）稱為機械軸2.晶振的基本原理2.1.晶振的原理石英晶體之所以可以作為諧振器，是由于它具有正（機械能→電能）、反（電能→機械能）壓電效應(yīng)。沿石英晶片的電軸或機械軸施加壓力，則在晶片的電軸兩面三刀個表面產(chǎn)生正、負電荷，呈現(xiàn)出電壓，其大小與所加力產(chǎn)生的形變成正比；若施加張力，則產(chǎn)生反向電壓，這種現(xiàn)象稱為正電效應(yīng)。當(dāng)沿石英晶片的電軸方向加電場，則晶片在電軸和機械軸方向?qū)⒀由旎驂嚎s，發(fā)生形變，這種現(xiàn)象稱為反壓電效應(yīng)。因此，在晶體兩面三刀端加上交流電壓時，晶片會隨電壓的變化產(chǎn)生
3、機械振動，機械振動又會在晶片內(nèi)表面產(chǎn)生交變電荷。由于晶體是有彈性的固體，對于某一振動方式，有一個固有的機械諧振頻率。當(dāng)外加交流電壓等于晶片的固有機械諧振頻率時，晶片的機械振動幅度最大，流過晶片的電流最大，產(chǎn)生了共振現(xiàn)象。石英晶片的共振具有多諧性，即除可以基頻共振外，還可以諧頻共振，通常把利用晶片的基頻共振的諧振器，利用晶片諧頻共振的諧振器稱為泛音諧振器，一般能利用的是3、5、7之類的奇次泛音。晶片的振動頻率與厚度成反比，工作頻率越高，要求晶片越?。ǔ叽缭酱?，頻率越低），，這樣的晶片其機械強度就越差，加工越困難，而且容易振碎，因此在工作頻率較高時常采用泛音晶體。一般地，在工作頻率小于20MHZ
4、時采用基頻晶體，在工作頻率大于20MHZ時采用泛音晶體。2.2晶振的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)晶片：石英（sio2）六角晶系各向異性：彈性常數(shù)、介電常數(shù)、壓電常數(shù)、熱膨脹系數(shù)電極：銀支架外殼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。原理：壓電效應(yīng) ????若在石英晶體的兩個電極上加
5、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(dāng)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)。3.晶體的主要參數(shù)晶振的主要參數(shù)有標(biāo)稱頻率，負載電容、頻率精度、頻率穩(wěn)定度等。不同的晶振標(biāo)稱頻率不同，標(biāo)稱頻率大都標(biāo)明在晶振外殼上。如常用普通晶振
6、標(biāo)稱頻率有：48kHz、500kHz、503.5kHz、1MHz～40.50MHz等，對于特殊要求的晶振頻率可達到1000MHz以上，也有的沒有標(biāo)稱頻率，如CRB、ZTB、Ja等系列。負載電容是指晶振的兩條引線連接IC塊內(nèi)部及外部所有有效電容之和，可看作晶振片在電路中串接電容。負載頻率不同決定振蕩器的振蕩頻率不同。標(biāo)稱頻率相同的晶振，負載電容不一定相同。因為石英晶體振蕩器有兩個諧振頻率，一個是串聯(lián)揩振晶振的低負載電容晶振：另一個為并聯(lián)揩振晶振的高負載電容晶振。所以，標(biāo)稱頻率相同的晶振互換時還必須要求負載電容一至，不能冒然互換，否則會造成電器工作不正常。頻率精度和頻率穩(wěn)定度：由于普通晶振的性能
7、基本都能達到一般電器的要求，對于高檔設(shè)備還需要有一定的頻率精度和頻率穩(wěn)定度。頻率精度從10^(-4)量級到10^(-10)量級不等。穩(wěn)定度從±1到±100ppm不等。這要根據(jù)具體的設(shè)備需要而選擇合適的晶振，如通信網(wǎng)絡(luò)，無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)认到y(tǒng)就需要更高要求的石英晶體振蕩器。因此，晶振的參數(shù)決定了晶振的品質(zhì)和性能。在實際應(yīng)用中要根據(jù)具體要求選擇適當(dāng)?shù)木д瘢虿煌阅艿木д衿鋬r格不同，要求越高價格也越貴，一般選擇只要滿
