為什么有那么多的人想要去了解石英晶振呢？因為不去真正發(fā)現(xiàn)它的好，和它的美，你也就無法把晶振的功能和用處發(fā)揮到極致。電子類，多功能類的產(chǎn)品內(nèi)部電路板和PCB板上，都會有一顆或多顆貼片晶振、插件晶振等，而且你會發(fā)現(xiàn)，這么多元器件中，晶體的顏值是最高的。而且所有模塊都是依靠石英晶體提供的時鐘信號和頻率振蕩功能而工作的，通電后可把電能轉(zhuǎn)換為機械動能。

一，石英及其性質(zhì)

由于壓電，石英晶體或諧振器工作影響。石英的壓電效應(yīng)使其能夠產(chǎn)生當(dāng)相同表面時，其表面上的電荷扭曲或承受壓力。這種失真允許晶體以特定的共振頻率振動。相反，施加交流電壓產(chǎn)生相同類型的電壓機械振動。貼片晶振石英是幾種形式的二氧化硅之一（SiO2） 那是在自然中發(fā)現(xiàn);主要在巴西。采礦天然石英的成本很高。

因此，大多數(shù)石英用于今天的晶體制造是“培養(yǎng)的”或合成的品種。文化石英是通過放置與堿性混合的石英小種子產(chǎn)生的在高壓滅菌器中的解決方案。該混合物經(jīng)受高溫加熱（> 400°C）和高壓（30,000 psi）。這導(dǎo)致了石英溶解并重新形成石英薄片。這個流程大約需要30-45天。

Quartz非常適合用作頻率確定設(shè)備，因為其可預(yù)測的熱，機械和電氣特性。石英晶體是少數(shù)可以使用的器件之一提供精確頻率所需的高Q值（品質(zhì)因數(shù)）振蕩器中的控制用作定時標(biāo)準(zhǔn)。II。振動模式和方向角如圖所示，晶體有許多不同的振動模式在圖1中。頻率與溫度特性石英晶體的主要部分取決于取向角從給定的石英棒上切下石英晶片。

這些屬性取決于參考方向在水晶內(nèi)。這些方向稱為“軸”。石英有三個軸，X，Y和Z.理想的水晶將由一個六角形棱鏡組成，其中有六個刻面每一端。參見圖2.從該棱鏡截取的橫截面看起來像圖2中的描述。Z軸被稱為“光學(xué)”軸并重復(fù)其物理當(dāng)晶體繞Zaxis旋轉(zhuǎn)時，每120°有一個特性。X軸平行于平分兩者之間的角度的線相鄰的棱鏡面。

該軸稱為“電氣”軸。電極化當(dāng)機械壓力為時，在這個方向上發(fā)生應(yīng)用。XT切割的晶體由石英板制成從垂直的那部分石英棒上切下來到X軸。XT切割晶體如果經(jīng)常被稱為一個“音叉”水晶，廣泛用于32.768kHz晶體，如M-tron MMCC-1，MMCC-2和SX1555。XT切割的頻率與溫度的關(guān)系晶體如圖3所示。

Y軸，也稱為“機械軸”，通過棱鏡的表面以直角運行，并且在與X軸成直角。大多數(shù)Y軸晶體振動他們的“純粹模式”; 用于低頻CT和CT的面剪DT切割晶體，厚度剪切更高頻率AT和BT切割晶體。

AT切割是Y軸組中最受歡迎的因素它具有出色的頻率與溫度特性。AT切割是通過切割石英棒產(chǎn)生的與Z軸成約35°15'的角度。數(shù)字圖4示出了頻率與溫度特性適用于AT切割晶振。

晶體諧振器通常是圓盤。厚度（d）光盤與基本模式有關(guān)頻率（f）由下式計算：

f(kHz) =N/d(mm)

Where N=1660 kHz×mm

晶體的兩側(cè)都有電極沉積。這些電極由低阻金屬制成，如銀，金和鋁。電極結(jié)構(gòu)允許電氣施加到石英晶體諧振器上的電壓以產(chǎn)生機械振動。電極還提供連接方式水晶到水晶底座的安裝結(jié)構(gòu)?？吹綀D5。

因為晶體的頻率與其厚度有關(guān)，高頻基波的制造存在局限性晶體。頻率越高，晶體越薄空白。這些高頻進口晶振的制造損失通常是在研磨和安裝過程中斷裂。這些損失導(dǎo)致產(chǎn)量降低，從而導(dǎo)致價格上漲。

水晶使用時可達(dá)到高達(dá)35MHz的基本頻率標(biāo)準(zhǔn)晶體設(shè)計和工藝。對于上面的頻率35MHz泛音模式或基本倒置臺面晶體推薦。泛音模式只有奇數(shù)可以生成諧波或倍數(shù)。基本倒置臺面設(shè)計可達(dá)500 MHz。

正常的泛音模式是第3，第5，第7和第9。實際上泛音晶體的振蕩頻率并不精確多個晶體基礎(chǔ)。例如，一個60 MHz第三泛音晶體看起來像20MHz無源晶振。主要區(qū)別在于某些電氣參數(shù)優(yōu)化以提供發(fā)生頻率的振蕩用于諧波振蕩器電路時為60Mhz。

當(dāng)時，諧振器也會表現(xiàn)出不需要的或假的模式以設(shè)計頻率振蕩。這些不需要的模式是受水晶表面光潔度，直徑和厚度的影響尺寸和安裝技術(shù)。這些虛假模式以參考的等效串聯(lián)電阻表示到晶體的設(shè)計模式，或在能量方面以載波頻率為參考的dB級別。

通常，水晶設(shè)計用于獲得最佳能量和性能在所需的工作頻率下具有雜散能量水平被抑制到一定程度。如果是假的模式是設(shè)計師關(guān)心的問題，應(yīng)盡一切努力在最終確定規(guī)格之前咨詢晶體制造商。

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