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            石英晶體諧振器和石英晶體的壓電效應

            作者:愛普生代理江蘇南山 發布時間:2021-01-11分類:基礎知識瀏覽:12次

            石英晶體諧振器基礎

            石英晶體諧振器XTAL技術的運作依賴于石英的優秀性能。當放置到電子電路中時,石英晶體會充當調諧電路。但是,它具有很高的Q。如果精心設計和構造,普通的LC調諧電路可能會顯示數百個值,但石英晶體的顯示值可能會高達100000。除Q之外,晶體技術還具有許多其他優勢。它們在溫度和時間方面非常穩定。實際上,大多數晶體都會指定這些數字,并且對于老化,它們通常每年為±5 ppm(百萬分之一),在0至60°C的溫度范圍內,則為±30 ppm。

            在操作中,石英晶體利用壓電效應將電信號轉換為機械振動。這些使晶體振動,然后晶體的機械共振作用于機械振動。壓電效應然后鏈接回電域,并且信號在受到機械共振影響后被轉換回去??傮w效果是,石英晶體將非常高的Q機械共振與電域相關聯,從而能夠實現非常穩定且非常高的Q共振來影響電信號。

            石英中的壓電效應

            在電子元件中使用石英的主要原因是壓電效應。盡管石英具有許多其他特性吸引了許多珠寶首飾,但正是電學特性,尤其是壓電效應意味著石英在電子電路設計,尤其是許多RF設計中特別有用。作為電子元件,石英能夠作為諧振元件發揮出很高的性能。特別地,壓電效應通過在經受機械應力的晶體側面上出現電勢而顯現出來。類似地,當在晶體上放置電勢時,可以看到輕微的變形。

            其原因是,用于不同材料的晶格以稍微不同的方式構建。對于任何晶體物質,晶格都是由大量重復的相同基本原子塊或單位晶胞組成的,它們以有序的方式排列。

            在大多數晶格中,晶胞是對稱的,但對于壓電材料而言并非如此。對于壓電材料,晶體是電中性的,因為它們的電荷完*平衡:一個位置的正電荷會抵消附近的負電荷。

            但是,如果壓電晶體變形,則這會將一些原子推到更近的位置,而另一些原子則可能彼此分開。這擾亂了正電荷和負電荷的平衡,并導致出現凈電荷。在晶體的整個結構中都會發生這種效應,從而在相對的外表面上產生凈正電荷和負電荷。

            壓電效應實際上在兩個方向上起作用-如果晶體變形,則電勢會出現在表面上,類似地,如果在晶體兩端施加電勢,則它將變形。當用作石英無源晶體諧振器時,來自電路的電脈沖會轉換為機械振動,這些振動會出現在晶體本身上。這些振動受晶體的非常高的Q機械共振影響,然后效應再次反射回電域。

            終的結果是,可以使用很高的Q機械共振來有效地作用于電信號。 石英是一種非常特殊的材料。盡管許多晶體看起來非常漂亮,并且以珠寶的形式被起訴,但電氣方面也非常重要,可以制造和使用非常高Q的電諧振器。這些是其他任何模擬電子組件所不平等的。

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