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石英振荡器
阅读:426时间:2018-06-08 10:06:42

振荡器(英文:oscillator)是一种能量转换装置——将直流电能转换为具有一定频率的交流电能。其构成的电路叫振荡电路。石英晶体振荡器是振荡器的一种。
石英谐振器简称为晶振,它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动,当交变电场的频率与田英晶体的固有频率相同时,振动便变得很强烈,这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性,就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点,被应用于家用电器和通信设备中。

种类

  1、按精度分类和高精密石英晶体。
  2、按封装结构及外形分类按封装结构及外形可分为金属外壳晶体振荡器、玻璃外壳晶体振荡器、胶木壳晶体振荡器和塑料外壳晶体振荡器。金属外壳封装的石英晶体振荡器又有锡焊、冷压焊和电阻焊三种。
  3、按引出电极数目分类石英晶体振荡器按引出电极数目可分为双电极(二端)型晶体振荡器、三电极(三端)型晶体振荡器和四电极(四端)型晶体振荡器。
  4、按用途分类石英晶体振荡器按用途可分为彩色电视机用晶体振荡器、影碟机用晶体振荡器、无线通信用晶体振荡器、电子钟表用晶体振荡器等多种类型。
  5、按基本谐振分类石英晶体振荡器按基本谐振电路可分为并联晶体振荡器和串联晶体振荡器两种类型。

命名方法

  命名方法
  石英晶体谐振器的型号命名由以下三部分组成。
  第一部分:用一个汉语拼音字母表示外壳的形状与材料,如金属壳用"J"表示,塑料壳用"S"表示,玻璃壳用"B"表示。
  第二部分:用晶体切型符号的第一个字母表示石英片切割取向的类型。晶体的切割类型及符号见表1。
  表1晶体的切型及代表符号

 符号

晶体切型 

 符号

晶体切型 

符号 

晶体切型  

 A

 AT切型

 F

 FT切型 

 U

 音叉弯曲振荡

 B

 BT切型

 G

 GT切型 

 W

WX切型  

 C

 CT切型

 H

 HT切型 

 X

 X切型(伸缩振荡)  

 D

 DT切型

M

 MT切型 

 Y

 Y切型  

 E

 ET切型

 N

 NT切型 

 _


  第三部分:用阿拉伯数宇表示顺序号,以区分主要性能及外形尺寸。
  型号介绍
  大致可以有这么几个型号:
  1、有引线石英晶体谐振器
  49U(石英片为圆形片,外形尺寸4x11x13,不包括引线);
  49S(有的地方也叫49US,石英片为圆方形片,外形尺寸11.05x4.65x3.5(高度有不同尺寸),不包括引线);
  50U(外形与49U一样,引线为粗引线,大约D1.5mm);
  49B(与49S一样,加绝缘片后引线被压扁,可以用SMT方法贴板,行业内也叫假贴片,因为不是用的贴片Base);
  UM-1(石英片为圆形片,外形尺寸8.0x7.9x3.2,不包括引线,Base和引线镀金);
  UM-5(石英片为圆形片,外形尺寸6.0x7.9x3.2,不包括引线,Base和引线镀金);
  49M,49N均与49B类似;
  49A为49U打弯腿加工,可以SMT贴片。
  另外还有柱形有引线谐振器,像3x10、3x9、2x8、2x6,均是由外形尺寸命名(不包括引线长度),也可以做成打弯腿共SMT贴片的形状,这一个系列有人也称为表晶。
  2、无引线石英晶体谐振器(SMD谐振器)
  根据外形尺寸命名,分为7050(7x5)、6035(6.0x3.5)、5032(5.0x3.2)、4025(4.0x2.5)、3225(3.2x2.5)、2520(2.5x2.0)、2016(2.0x1.6)、2012(2.0x1.2),目前3225及其以上型号内地比较常见,2520有些外资厂也有加工,2016、2012主要在日本生产;这些都是用SMT方法贴片上板,对可焊性和晶体外形尺寸要求严格。

主要参数

  石英晶体振荡器的主要参数有标称频率、负载电容、激励电平、工作温度范围及温度频差等。
  1、标称频率
  标称频率是指石英晶体振荡器的振荡频率,它与负载电容的容量值有关。
  2、负载电容
  负载电容是指与石英晶体振荡器各引脚相关联的总有效电容(包括应用电路内部与外围各电容)之和。负载电容常用的标准值有16PF、20PF、30PF、50PF、100PF。
  3、激励电平
  激励电平是指石英晶体振荡器工作时所消耗的有效功率。该值决定电路工作频率的确良稳定程度。激励电平常用的标准值有0.1 mW、0.5 mW、1 mW、2 mW、4 mW。
  4、工作温度范围
  工作温度范围是指石英晶体振荡器正常工作时所允许的最低温度至最高温度(环境温度)。
  5、温度频差
  温度频差是指石英晶体振荡器在工作温度范围内的工作频率相对于基准温度下工作频率的最大偏离值,它用来反映石英晶体振荡器的频率温度特性。

结构原理

  石英晶体振荡器一般由外壳、晶片、支架、电极板、引线等组成。外壳材料有金属、玻璃、胶木、塑料等,外形有圆柱形、管形、长方形、正方形等多种。
  晶片是从一块晶体上按一定的方位角切下的薄片,可以是圆形或正方形,矩形等。按切割晶片的方位不同,可将晶片分为AT、BT、CT、DT、X、Y等多种切型。不同切型的晶片其特性也不尽相同,尤其是频率温度特性相差较大。
  晶片的两个对应表面上涂敷银层,由晶片支架固定并引出电极。晶片支架分为焊线式和夹紧式两种。通常,中、低频晶体振荡器采用焊线式晶片支架,而高频晶体振荡器采用夹紧式晶片支架。
  石英晶体振荡器的工作原理基于晶片的压电效应(晶片两面加上不同极性的电压时,晶片的几何尺寸将压缩或伸张,此现象即为压电效应)。当晶片两面加上交变电压时,晶片将随着交变信号的变化而产生机械振动。当交变电压的频率与晶片的固有频率(只与晶片几何尺寸相关)相同时,机械振动最强,电路中的电流也最大,这即是晶体谐振特性。

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