晶振的工作原理
压电效应:若在石英晶体的两个电极上加上一电场,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。
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,这里就是共振时振幅最大的原理,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。
当晶体不振动时,可把它看成一个平板电容称为静电电容C,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般约几个皮法到几十皮法。当晶体振荡时,机械振动的惯性可用电感L来等效。
晶振的等效电路
在晶体振荡器中,晶体被适当地切割并安装在两个金属板之间,如图下图左边图所示。其电气等效如下图右边图所示。
实际上,晶体的特性就像一个串联RLC电路,由以下三个组件组成:
低阻值电阻RS
大值电感LS
小值电容器CS
然后将与其电极Cp的电容并联。
石英晶体的等效电路显示了一个串联RLC电路,它表示晶体的机械振动,与一个电容Cp并联,它表示与晶体的电气连接,石英晶体振荡器倾向于朝着它们的“串联谐振”运行
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