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晶体振荡器讲义课件

晶体振荡器讲义课件

石英晶振产品还有一个标称频率ｆN。ｆN的值位于ｆs与 ｆp之间, 这是指石英晶振两端并接某一规定负载电容ＣL时石 英晶振的振荡频率。 CL的电抗频率曲线如图4.4.2中虚线所示。 负 载 电 容 CL 的 值 载 于 生 产 厂 家 的 产 品 说 明 书 中 , 通 常 为 30pF(高频晶体), 或100pF(低频晶体), 或标示为∞(指无需外接 负载电容, 常用于串联型晶体振荡器)。
密勒振荡电路通常不采用晶体管, 原因是正向偏置时高频 晶体管发射结电阻太小, 虽然晶振与发射结的耦合很弱, 但也会 在一定程度上降低回路的标准性和频率的稳定性, 所以采用输 入阻抗高的场效应管。
３． 泛音晶振电路
从图4.4.1(c)中可以看到, 在石英晶振的完整等效电路中, 不 仅包含了基频串联谐振支路, 还包括了其它奇次谐波的串联 谐振支路, 这就是前面所说的石英晶振的多谐性。但泛音晶 体所工作的奇次谐波频率越高, 可能获得的机械振荡和相应 的电振荡越弱。
容。可见, 这是一个皮尔斯振荡电路, 晶振等效为电感, 容量为
３pF ～１０pF的可变电容起微调作用, 使振荡器工作在晶振 的标称频率５MHz上。
图4．4．4是场效应管密勒振荡电路。 石英晶体作为电 感元件连接在栅极和源极之间, ＬＣ并联回路在振荡频率点等 效为电感, 作为另一电感元件连接在漏极和源极之间, 极间电容 Ｃgd作为构成电感三点式电路中的电容元件。由于Ｃgd又称 为密勒电容, 故此电路有密勒振荡电路之称。
4.4.2晶体振荡器电路
将石英晶振作为高Ｑ值谐振回路元件接入正反馈电路中, 就 组成了晶体振荡器。根据石英晶振在振荡器中的作用原理, 晶 体振荡器可分成两类。一类是将其作为等效电感元件用在三点 式电路中, 工作在感性区, 称为并联型晶体振荡器； 另一类是 将其作为一个短路元件串接于正反馈支路上, 工作在它的串联 谐振频率上, 称为串联型晶体振荡器。

晶振基础知识ppt课件(共19张PPT)

晶振基础知识ppt课件(共19张PPT)
微调工序：根据用户要求的CL,使FL－>＋－30ppm内(在电极上继续镀银，减小频率) 。
在并联共振线路中的振荡频率，有99.5％的频率决定在晶体，外部的组件约只占0.5％，所以外部组件C1、C2和布线主要在 决定于启动与可信赖程度。典型的初始误差为±1％，温度变化（-30到100度〕为±0.005％，组件老化约为±0.005％ CL: 负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。如 果负载电容太大，振荡器就会因为在工作频率的回授增益太低而不会启动，这是因为负载电容阻抗的关系，大的 负载电容会产生较长的启动稳定时间。但是若负载电容太小，会出现不是不起振〔因为整个回路相位偏移不够〕 就是振在第3、5、7泛音〔overtone〕频率。电容的误差是需要考量的，一般而言陶瓷电容的误差在±10％，可以 满足一般应用需要。所以若要有一个可靠且快速起振的振荡器，在没有导致工作在泛音频率下，负载电容应越小 越好。 Crystal常用CL SPEC：
式中，T为任意温度，T0参照温度，f0为参照温度时的频率，a0、b0、c0为参照温度时的频率温度系数。
并联电路：
(a)串联共振振荡器 (b)并联共振振荡器
1)：如何选择晶体？ 对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。这是因为低 供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显，原因时 上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。在振荡回路 中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容， 激励功率，温度特性，长期稳定性。 2)：晶振驱动 电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升。可用一台示波器检 测OSC输出脚，如果检测一非常清晰的正弦波，且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要，则晶振未被过分驱动；相反， 如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波形成为方形，则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动 。判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，一直到正弦波不再被削平为止。通 过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。

晶振知识介绍PPT课件

晶振知识介绍PPT课件
-40~85℃ ±20MIN ±20MIN ±20M15IN
频率范围
10.00M≤F≤11.00M 11.00M＜F＜12.00M 12.00M≤F＜16.00M 16.00M≤F≤24.00M 24.00M＜F≤30.00M 30.00M＜F
频率范围
48.00M≤F＜60.00M 60.00M≤F
剪腿、压扁 浸锡、套垫 压平、测试
编带
包装
工序名称
专职检验
质量控制点

CHENLI
5
石英晶体常规技术指标
• 标称频率 晶体元件规范所指定的频率。
• 调整频差 基准温度时，工作频率相对于标称频率的最大允许偏离。常
用ppm（1/106）表示。 • 温度频差
在整个温度范围内工作频率相对于基准温度时工作频率的允 许偏离。常用ppm（1/106）表示。 • 谐振电阻（Rr）
晶体在两个固定负载间的频率变化量。
D(L1,L2)=│(FL1-FL2)/Fr│=│C1(CL2-CL1)/2(C0+CL1)(C0+CL2)│ • 牵引灵敏度（TS）
晶体频率在一固定负载下的变化率 。
TS≈-C1 *1000/ 2*（C0+CL）2 • 激励电平相关性（DLD）
由于压电效应，激励电平强迫谐振子产生机械振荡，在这个 过程中，加速度功转化为动能和弹性能，功耗转化为热。后者的 转换是由于石英谐振子的内部和外部的摩擦所造成的。
SMD 5*7 FUND
电阻
温度范围/温度频差 -10~60℃ -20~70℃ -30~80℃
70Ω ±5MIN ±10MIN ±15MIN
60Ω ±5MIN ±10MIN ±15MIN
50Ω ±5MIN ±10MIN ±15MIN

晶振基础知识

晶振基础知识

4.晶振的应用 并联电路：
(a)串联共振振荡器 (b)并联共振振荡器 1)：如何选择晶体？ 对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功 耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振 。这一现象在上电复位时并不特别明显，原因时上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。在睡眠 唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易 振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容，激励 功率，温度特性，长期稳定性。 2)：晶振驱动 电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的 上升。可用一台示波器检测OSC输出脚，如果检测一非常清晰的正弦波，且正弦波的上限值和下限值 都符合时钟输入需要，则晶振未被过分驱动；相反，如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波 形成为方形，则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动。判断电阻RS值大小的 最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，一直到正弦波不再被削平为止。 通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。
3).如何选择电容C1，C2？ （1）：因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。 （2）： 在许可范围内，C1,C2值越低越好。应该试用电容将他的振荡频率调到IC所需要的频率，越准确越好， C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。 （3）：应使C2值大于C1值，这样可使上电时，加快晶振起振。
2.晶振的基本原理
2.1. 晶振的原理
石英晶体之所以可以作为谐振器，是由于它具有正（机械能→电能）、反（电能→机械能）压电效应。沿 石英晶片的电轴或机械轴施加压力，则在晶片的电轴两面三刀个表面产生正、负电荷，呈现出电压，其 大小与所加力产生的形变成正比；若施加张力，则产生反向电压，这种现象称为正电效应。当沿石英晶 片的电轴方向加电场，则晶片在电轴和机械轴方向将延伸或压缩，发生形变，这种现象称为反压电效应。 因此，在晶体两面三刀端加上交流电压时，晶片会随电压的变化产生机械振动，机械振动又会在晶片内 表面产生交变电荷。由于晶体是有弹性的固体，对于某一振动方式，有一个固有的机械谐振频率。当外 加交流电压等于晶片的固有机械谐振频率时，晶片的机械振动幅度最大，流过晶片的电流最大，产生了 共振现象。石英晶片的共振具有多谐性，即除可以基频共振外，还可以谐频共振，通常把利用晶片的基 频共振的谐振器，利用晶片谐频共振的谐振器称为泛音谐振器，一般能利用的是3、5、7之类的奇次泛音。 晶片的振动频率与厚度成反比，工作频率越高，要求晶片越薄（尺寸越大，频率越低），，这样的晶片 其机械强度就越差，加工越困难，而且容易振碎，因此在工作频率较高时常采用泛音晶体。一般地，在 工作频率小于20MHZ时采用基频晶体，在工作频率大于20MHZ时采用泛音晶体。

晶振知识大全

晶振知识大全

晶振知识大全(总17页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除晶振的定义: 晶振的英文名称为crystal. 石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成，主要是为电路提供频率基准的元器件。

晶振的分类：1.按制作材料，分为石英晶振和陶瓷晶振。

石英晶振：利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本结构大致是从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，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，简称为石英晶体或晶体、晶振。

其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

陶瓷晶振：指用陶瓷外壳封装的晶振,跟石英晶振比起来精度要差一些,但成本也比较低,主要用在对频率精度要求不高的电子产品中。

陶瓷晶振就是晶体逆压电效应原理，陶瓷谐振器的工作原理就是既可以把电能转换为机械能，也可以把机械能转换为电能。

目前陶瓷谐振器的类型按照外形可以分为直插式和贴片式两中。

2. 从功能上分晶振分为无源晶振和有源晶振。

无源晶振即为石英晶体谐振器，而有源晶振即位石英晶体振荡器。

无源晶振只是个石英晶体片，使用时需匹配相应的电容、电感、电阻等外围电路才能工作，精度比晶振要低，但它不需要电源供电，有起振电路即可起振，一般有两个引脚，价格较低。

有源晶振内部含有石英晶体和匹配电容等外围电路，精度高、输出信号稳定，不需要设计外围电路、使用方便，但需要电源供电，有源晶振一般是四管脚封状，有电源、地线、振荡输出和一个空置端。

使用有源晶振时要特别注意，电源必须是稳压的且电源引线尽量短，并尽量与系统中使用晶振信号的芯片共地。

3、从封装形式上分有直插型（DIP）和贴片型（SMD）。

4、按谐振频率精度，分为高精度型、中精度型和普通型晶振。

5、按应用特性，分为串联谐振型晶振和并联谐振型晶振。

晶振基础知识

晶振基础知识

1、晶体元件参数 1.1等效电路作为一个电气元件，晶体是由一选定的晶片，连同在石英上形成电场能够导电的电极及防护壳罩和内部支架装置所组成。

晶体谐振器的等效电路图见图1。

等效电路由动态参数L 1、C 1、R 1和并电容C 0组成。

这些参数之间都是有联系的，一个参数变化时可能会引起其他参数变化。

而这些等效电路的参数值跟晶体的切型、振动模式、工作频率及制造商实施的具体设计方案关系极大。

下面的两个等式是工程上常用的近似式：角频率ω=1/11C L 品质因数Q=ωL 1/R 1其中 L1为等效动电感，单位mHC1为等效电容，也叫动态电容，单位fF R1为等效电阻，一般叫谐振电阻，单位Ω图2、图3、图4给出了各种频率范围和各种切型实现参数L 1、C 1、R 1的范围。

图2常用切型晶体的电感范围 图3 常用切型的电容范围对谐振电阻来说，供应商对同一型号的任何一批中可以有3：1的差别，批和批之间的差别可能会更大。

对于一给定的频率，采用的晶体盒越小，则R 1和L 1的平均值可能越高。

1.2 晶体元件的频率，晶体元件的频率通常与晶体盒尺寸和振动模式有关。

一般晶体尺寸越小可获得的最低频率越高。

晶体盒的尺寸确定了所容纳的振子的最大尺寸，在选择产品时应充分考虑可实现的可能性，超出这个可能范围，成本会急剧增加或成为不可能,当频率接近晶体盒下限时,应与供应商沟通。

下表是不同晶体盒可实现的频率范围。

图4 充有一个大气压力气体（90%氮、10%氦）的气密晶体元件的频率、切型和电阻范围晶体盒型号振动模式频段（MHz）HC-49UAT基频 1.8432-30 BT基频20-40 AT三次泛音20-85 AT五次泛音50-180HC-49SAT基频 3.579-30 AT三次泛音20-65 AT五次泛音50-150SMD7×5AT 基频6-40 AT 三次泛音33-100 AT 五次泛音50-180SMD6×3.5AT 基频8-40 AT 三次泛音35-100 AT 五次泛音50-180SMD5×3.2AT 基频12-45 AT 三次泛音35-100 AT 五次泛音60-1801.3 频差规定工作温度范围及频率允许偏差。

关于_石英晶体谐振器基本知识培训.ppt

关于_石英晶体谐振器基本知识培训.ppt

• 而“工作温度范围”（operting temperature range）：是指某温度范围
内，石英晶体元件性能符合规定要求。此
温度范围为工作温度范围。
• 其计算公式为： ∆f = ( fTi − f ) +25±2o
f OTR
f +25±2o
. *;;
• AT切晶体元件来说其频率温度特性曲线都 是三次曲线，主要是由石英片的切角决定 的。
. *;;
250B晶体测试仪
. *;;
石英諧振器的生產技術
測試：對成品進行 電性能指標測試， 剔除不良品，保證 產品品質。
. *;;
温度测试机
. *;;
. *;;
OQC Checking /出货检验
. *;;
石英晶體的溫度特性
• 晶片依照切割的角度會產生不同的溫度特性 – AT Cut Mode(35°15`)的溫度特性為三次曲線， 由於頻率變動量的範圍較小，所以一般常用的 Crystal都為AT Cut。 • AT Cut的頻率定數為：
. *;;
• 并电容CO（parallel capacitance）
• 等效电路中与串联臂并接的电容，也 称静电容。
• 并电容由两部分组成：一部分是由电极区 的电容Ce和另一部分是由电极引出部分， 引线之间及电极与外壳之间的分布电容Ch 组成；
• 动态电感（L1）（motional inductance） • 为“等效电路中串联臂里的电感”；
. *;;
• 调整频差（adjustment tolerance）
• “在规定的条件下，基准温度时工作频率相 对于标称频率允许的偏差。”
• 基准温度对一般非恒温状态下工作时为 +25℃±2℃。基准温度（reference temperature）：是为了确定晶体元件的频 率准确度而规定的温度。这个指标是由于 晶体元件在制造过程中造成的频率误差， 它可以通过负载电容的调整使晶体元件的 工作频率达到标称频率值；

石英晶振仪原理PPT优秀版

石英晶振仪原理PPT优秀版
石英晶体膜厚控制仪有非常高的灵敏度，可以做到埃数量级，显然晶体的基频越高，控制的灵敏度也越高，但基频过高时，晶体片会 做得太薄，太薄的芯片易碎。
3）使用银铝合金晶振片镀介质光学膜 然而，银容易硫化，硫化后的银接触电阻高，降低晶振片上膜层的牢固性。
然式而中▪， S称金为所电变极换以不灵易敏一弯度曲.般，会选将应用力从的膜层晶转移体到石片英基的片上频。 率范围为5~10MHz。在淀积过程 2输银）出铝利为 合用电金金中振讯通电号过极，荡塑,很不变容溶基器或易于流用硫频不变来酸分做等最能散制强应程酸大稳力的的，自特下定在动点张控，降工力制客或户允作应自力行﹐许使处基理2产体，~变将生形3晶前%振跳，片，银上频铝的大电膜现极层约已除象经去几释，。放重百了新如这利千些用果应。赫力此。。时基继频续下淀降积太膜多， 层，就会出现停振。为了保证振荡稳定和有高的灵敏度，晶 有实验表明镀Si02用银铝合金晶振片比镀金寿命长400%。
石英晶振仪原理
▪ 石英晶体是离子型的晶体，由于结晶点阵的有规则分布，当发生机械变 形时，例如拉伸或压缩时能产生电极化现象，称为压电现象。例石英晶 体在9.8×104Pa的压强下，承受压力的两个表面上出现正负电荷，产生 约0.5V的电位差。压电现象有逆现象，即石英晶体在电场中晶体的大小 会发生变化，伸长或缩短，这种现象称为电致伸缩。
石英晶体的固有频率f不仅取决于几何尺寸和切割类型，而且还取决于厚度d，即 f=N/d，N是取决与石英晶体的几何尺寸和切割类型
的石频英率 晶常体体数膜。厚上监控膜仪就层是通镀过测到量频一率或定与频厚率有度关的后参量，的变就化而应监控该淀积更薄膜换的厚新度。的晶振片。
如果此时继续淀积膜层，就会出现停振。
在光学监控膜厚时，还得用石英晶体法来监控沉积速率，我们知道沉积速

石英晶振仪原理 PPT课件

石英晶振仪原理 PPT课件
但使用再处理晶振片时注意以下事项： 1）银铝合金溶于各种酸，不适合再处理。 2）酸祛除晶振片膜层时，必然对基底或外观有一定影响，初 始频率也会改 变，放入晶控 仪中会发现初始读数改变或显示 寿命降低，这些不会影响晶振片的基本功能，但晶振片的寿 命会大大降低。 振片清洗配方: 20%氟化氢铵水溶液，浸泡6小时以上，浸泡 后投入酒精擦拭，去水即可
石英晶振简介
一：石英晶振的原理 二：膜厚控制仪原理 三：晶振片的选择 四：使用晶振片注意事项
一： 石英晶振的原理
1.1晶振片是怎么来的
科学家最早发现一些晶体材料，如石英，经挤压就象电池可产生电流（俗称压电 性），相反，如果一个电池接到压电晶体上，晶体就会压缩或伸展，如果将电流 连续不断的快速开关，晶体就会振动。
▪ 石英晶体的固有频率f不仅取决于几何尺寸和切割类型，而且还取决于厚 度d，即 f=N/d，N是取决与石英晶体的几何尺寸和切割类型的频率常数。 对于AT切割的石英晶体，N=f ·d=1670Kc·mm。
石英晶体厚度增量产生的晶体频率变化:
f
Nd d2
物理意义是：若厚度为d的石英晶体厚度改变 △d，则晶振频率变化 △f, 式中的负号表示晶体的频率随着膜厚的增加而降低.然而在实际镀膜时, 沉积的是各种膜料,而不都是石英晶体材料,所以需要把石英晶体厚度增 量△d通过质量变换转换成膜层厚度增量△dM,即
m A • M • dM A • Q • d
△A是d=受（镀ρ面M /积ρ，Q ）ρM△为d膜M层，所密以度，ρQ为石英密度等于2.65g/cm3 。于是
镀膜时膜厚增量产生的晶体频率变化:
f
M Q
•
f2 N
d M
式中S称为变换灵敏度. 对于一种确定的镀膜材料,ρM为常数,在膜层很薄,即沉积的膜层质量远

晶振基础知识介绍

晶振基础知识介绍

晶振基础知识介绍晶振：即所谓石英晶体谐振器(无源)和石英晶体振荡器（有源）的统称。

无源和有源的区别：无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。

无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说法并不准确；有源晶振是一个完整的谐振振荡器。

石英晶体振荡器与石英晶体谐振器都是提供稳定电路频率的一种电子器件。

石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振，而石英晶体谐振器是利用石英晶体和内置IC共同作用来工作的。

振荡器直接应用于电路中，谐振器工作时一般需要提供3.3V电压来维持工作。

振荡器比谐振器多了一个重要技术参数：谐振电阻（RR），谐振器没有电阻要求。

RR的大小直接影响电路的性能，因此这是各商家竞争的一个重要参数。

晶振的原理：压电效应(物理特性)：在水晶片上施以机械应力时,，会产生电荷的偏移，即为压电效应。

逆压电效应：相对在水晶片上印加电场会造成水晶片的变形即产生逆压电效应，利用这种特性产生机械振荡，变换成电气信号。

晶振的作用：一、为频率合成电路提供基准时钟，产生原始的时钟频率。

二、为电路产生震荡电流,发出时钟信号晶振的分类：一、按材质封装(1).金属封装-SEAMTYPE (2).陶瓷封装-GLASSTYPE二、贴装方式(1).直插封装-DIP (2).贴片封装-SMD三、按产品类型(1).crystal resonator—晶体谐振器（无源晶体）(2).crystal oscillator—晶体振荡器（有源晶振）---SPXO 普通有源晶体振荡器---VCXO电压控制晶体振荡器---TCXO 温度补偿晶体振荡器---VC-TCXO压控温补晶体振荡器(3).crystal filter—晶体滤波器(4).tuning fork x’tal (khz)-水晶振动子部分 KDS晶振图例：DT-14/DT-26/DT-38 DMX-26S DSX220G DSO321SR/221SR HC-49S/AT-49DSX321G/221 G SM-14J DSV531SV DSX530G/840GDSA/B321SDA晶振的名词术语：SMT ：Surface Mount Technology 表面贴装技术SMD ：Surface Mount Device 表面贴装元件OSC ：Oscillator Crystal 晶体振荡器TCXO ：Temperature Compensate X‘tal Oscillator 温度补偿晶体振荡器VC-TCXO ：Voltage Controlled, Temperature Compensated Crystal Oscillator 压控温度补偿晶体振动器 VCXO ：Voltage Control Oscillator 压控晶体振动器 DST410S/310S/210A DSX320G DSA/B321SCL HC-49SMD/SMD-49晶振的重要参数：1、标称频率F：晶体元件规范（或合同）指定的频率。

《晶体振荡器basic》PPT课件

《晶体振荡器basic》PPT课件

晶振的缺点
受石英晶体自身的特性限制，比较脆弱，抗 震性能差；
由于切割尺寸难以继续缩小，频率难以继续 提高；
受封装限制，体积、价格难以继续降低。
石英晶体振荡器市场规模TAM
据统计报道，目前全球石英晶体振荡器市场年 规模约为30亿美元，每年生产100亿颗石英晶 体振荡器，应用涉及汽车、电视、摄像机、个 人电脑、便携式设备等等几乎一切电子设备。
各种晶振的精度范围
普通晶体振荡器（SPXO）可产生10^(-5)～10^(-4)量级的频率精度，标 准频率1—100MHZ，频率稳定度是±100ppm。SPXO没有采用任何温度频 率补偿措施，价格低廉，通常用作微处理器的时钟器件。封装尺寸范围从 21×14×6mm及5×3.2×1.5mm。
电压控制式晶体振荡器（VCXO）的精度是10^(-6)～10^(-5)量级，频率 范围1~30MHz。低容差振荡器的频率稳定度是±50ppm。通常用于锁相环 路。
石英晶体的等效电路
石英晶体在电气上它可以等效成一个电感、电阻、电容串联再 并联一个电容的二端网络。电工学上这个网络有两个谐振点， 以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并 联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接 近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只 要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这 个并联谐振电路加到一个反馈放大电路中就可以构成正弦波振 荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他 元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。
基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷 谐振槽路；MEMS振荡器属于机械式。
基于相移电路的时钟源，如：RC (电阻、电 容)，LC (电感、电容)振荡器。

晶体及RC振荡器24页PPT

晶体及RC振荡器24页PPT
在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
晶体及RC振荡器
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。

晶振工作原理PPT课件

晶振工作原理PPT课件

Testing
12
TXC
Crystal
晶片製程
－ LUMBER BAR 廢料切除, 以 X-RAY 定角度後固定於鐵板(製具)
－ CUTTING 後重新貼合, 上膠(DOUBLE WAFER)
－ 中心位置為晶種之部份, 為非均質材料, 無法使用, 故對半切成
SINGLE WAFER
－ 外徑處理(車削 / 研磨)
－電極面大小
－微調面大小
－焊封條件
－N2純度及含量
2021/3/7
CHENLI
19
TXC
Crystal
R1：Dynamic Resistance…….(CI)
造成原因: （2）音響學上的損失
晶片表面平行度
大氣的 R1＞N2的 R1＞真空中的 R1
Crystal Impedance = R1(晶片電阻) + 接觸電阻 + 應力電阻 + ….
TXC
Briefing for TXC CRYSTAL
水晶工作原理
பைடு நூலகம்JAN. 2000
JOHNEY TIEN
TXC
INDEX
X’TAL 振盪 – 振盪原理
»X’TAL 結構 »X’TAL 振動方
式 »切割角度, 溫度,
頻率之關係 »等效電路
2021/3/7
CHENLI
2
TXC
INDEX
– 製程 »晶片製程 »SMD X’TAL 製程
dB Shall Be 6dB
2.Measure dB Dips,Where dB=20 log Z2/Z1
2021/3/7
CHENLI
23
TXC
Crystal
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石英晶体谐振器等效电路
Symbol for crystal unit C0
CL
CL
C1
L1
R1
{ 1. Voltage control (VCXO) 2. Temperature compensation (TCXO)
石英晶体谐振器等效电路
fs
1
2π
1 L1C1
等效电路参数间关系
C0
ε
A t
r C0 C1
90o
60o 30o AT
FC IT
z
0
-30o
LC
SC
SBTC
BT
-60o
-90o 0o
10o
20o
30o
The AT, FC, IT, SC, BT, and SBTC-cuts 是零温度 系数切型中的几种。 LC 是用于石英温度计的一种
y 线性温度系数切型
x
Y-cut: +90 ppm/0C (厚度切割模式)
压电效应
Y
_ +
_ +
_
_ +
+
+
+ _
_ +
+ _
_ +
_
_
_ +
_ +
+X

+
+
_
_ +
+
_ +
_ +
Y
_ +
_ +
_
_ +
+
_
_
+
+
_ +
_ +
_ +
_
+
_
•
+
•
+
_
+X
_ +
_ +
_ +
_
_
+
+
_
_ +
+
_ +
_ +
压电效应能无使形变压电晶体的机械特性和电形路变信号之间 相互转化 。石英在电场的作用下，有五种机械变化 。下页显示的变化模式可以在合适的电极位置和形 状下产生。常用Y-切系列，包括AT、BT和ST切。
FIELD along:
Z
X
Y
Z
EXTENSIONAL X
along:
Y
X Z
X
SHEAR
Y
Y
about:
Z
石英晶体六角锥体两顶点的连线称为Z轴，又称光轴；在Z轴垂直的 六角形的三条对角线称为X轴，又称电轴；与X轴垂直的三条线称为 械轴。若在电轴或机械轴方向对石英片施加外力使其形变 ，则垂直 上会产生符号相反、数值相等的电荷。
•SC-cut的劣势 : 制造恒温晶振（OCXO）的难度大 (它比 AT-cut 制成 精确的温补晶振 （TCXO） 而言更易制成微机补偿晶振（MCXO） ）
2、石英晶体谐振器
需要外加IC才能振荡
石英晶体谐振器应用范围
石英晶体谐振器是一种用于稳定 频率和选择频率的电子器件，已被广泛 应用于无绳电话载波通讯、广播电视、 卫星通讯、原子钟、数字仪表、计算机 程控交换机、VCD、DVD、彩电机顶盒 、铁路信号及通讯中的频率信号源设备 中，还可以作为温度、压力、重量的敏 感元件使用，现被广泛地应用于军用载 波、通讯设备与民用产品中。
石英是什么
石英是拥有以下特性的唯一材料： • 具有压电效应 • 存在零温度系数的切型 • 存在压力补偿的切型 • 低损耗（高Q） • 容易加工；在正常条件下，除了氟化物腐蚀剂，对所有物质存 在低溶性；硬而不脆。
• 自然界含量丰富；易于低成本大量生长，生成晶体有比较高的 纯度。
石英的压电效应
STRAIN
xl
X-cut: -20 ppm/0C
(延长模式)
AT-cut频率温度特性与切割角度的关系
f f (ppm)
25
AT-cut Z
35¼ o
49o BT-cut
20
R
r
8’
m
R
15
7’
R
m
Y
r
R -1’
10
6’
5’ 5
0’
Z
Y-bar quartz
1’
4’
2’
0
3’
3’
-5
2’
4’
-10
1’
5’
-15
Temperature (oC)
SC and AT-cuts的比较
•SC-cut 的优势 • 瞬时温度补偿---能适应快速温度变化 • 能做成高稳定的OCXO and MCXO---静态和动态频率温度特性好 • 稳定性高 • 驱动电平低 • 平面压力补偿---边缘压力和弯曲引起的f 较小 • 对辐射的敏感度低 • 较高的电容比 ---振荡器阻抗变化引起的 f 较小 • 电极形状的敏感度低
fs
1
2π
1 L1C1
1、石英晶体
石英是什么
• 石英是一种压电材料，在自然界中是一种透明的结晶物 ，它有非常稳定的压电效应， 其化学与机械上的特性在早期的电子实验中就引起了极大的关注。
• 石英的主要成份为二氧化硅，虽然地壳表面有14%是由二氧化硅所组成，但相对可使用 的部份却较稀少，主要是因为满足不了需要的纯度要求以它本身存在缺陷与瑕疵。
Modes of Motion
弯曲模式
延长模式
对角拉伸模式
厚度切割模式 基频厚度切割模式 三次泛音厚度切割模式
石英晶体的泛音响应
jX
Spurious responses
Spurious responses
Spurious responses
0
Frequency
5th 泛音
3rd 泛音
-jX
基频
石英温度系数切割角度
0’
= 35o 20’ + , = 0
-1’
for 5th overtone AT-cut
6’
-20
= 35o 12.5’+ , = 0 for fundamental mode plano-plano AT-cut
7’
-25
8’
-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
晶振教程
SSEEC FA研发中心 SY
.
目录
1. 石英晶体………………………...……………………
3
2. 石英晶体谐振器…………………….……………….
13
3. 石英晶体振荡器…………………………………….
.
28
4. 振荡器的稳定性…………………………………….
.
36
5. 我司实际使用的晶振相关介绍……………...……..
石英晶体谐振器的优点
1、稳定性好，变化小； 2、准确性好，精度高； 3、低功耗，激励功率小； 4、固定性（非可调式）。
石英晶体谐振器的构造
Two-point Mount PackaTgheree- and Four-point Mount Packag
Quartz blank
Cover
Seal
Pins
Electrodes
Bonding area
Mounting clips
Base
Quartz blank Bonding area Cover
Mounting clips
Seal Base
Pins
Top view of cover
等效电路
Spring
C
Mass
L
Dashpot
R
缓冲
石英晶体振荡模式、切角、频率范围、厚度或长度 及曲率系数