晶体的压电效应
石英晶体的压电效应:若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形。反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应。注意,这种效应是可逆的。如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。
晶体谐振器类型
谐振器就是指产生谐振频率的电子元件,常用的分为石英晶体谐振器和陶瓷谐振器。产生频率的作用,具有稳定,抗干扰性能良好的特点,广泛应用于各种电子产品中。石英晶体谐振器的频率精度要高于陶瓷谐振器,但成本也比陶瓷谐振器高。谐振器主要起频率控制的作用,所有电子产品涉及频率的发射和接收都需要谐振器。谐振器的类型按照外形可以分为直插和贴片式两种。
石英晶体谐振器简称石英晶体或晶振,是利用石英晶体(又称水晶)的压电效应,用来产生高精度振荡频率的一种电子元件,属于被动元件。该元件主要由石英晶片、基座、外壳、银胶、银等成分组成。根据引线状况可分为直插(有引线)与表面贴装(无引线)两种类型。
对某些电介质施加机械力而引起它们内部正负电荷中心相对位移,产生极化,从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。在一定应力范围内,机械力与电荷呈线性可逆关系。这种现象称为压电效应。
石英晶体的特点
石英晶体在压力作用下产生形变,同时产生电极化。其极化强度与压力成正比,这种现象就称'正压电效应'.反之,在电场作用下,晶体产生形变,其形变大小与电场强度成正比,这种现象称'逆压电效应'.
在二十多类具有压电效应的晶体中,石英晶体是无线通讯设备中较为满意的材料之一。它的机械强度高,物理化学性能稳定,内损耗低等,用它制成的器件被广泛用在频率控制和频率选择电路中。石英片的取向不同,其压电特性、弹性特性和强度特性就不同,用它来制造的谐振器的性能也不一样,现已发现了几十种有用的切割方式。
谐振器的稳频条件
负载电容。石英谐振器一般作为电感组件在振荡电路中起稳频作用,而电路的其它组件均可等效为一个负载电容与石英谐振器的等效参数及频率稳定度带来影响。
从石英晶振元件两脚向振荡电路方向看进去的所有有效电容,就是该振荡电路加给石英晶振的负载电容。负载电容同石英晶振共同决定电路的工作频率。
通过调整负载电容,就可以将振荡电路的工作频率调整到标称值。负载电容选用要合理,电容太大时,杂散电容影响减小,但微调率下降; 容值太小时,微调率增加,但杂散电容影响增加、负载谐振电阻增加, 甚至起振困难。
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