石英晶體振盪器簡介
振盪器(英文:oscillator)是一種能量轉換裝置——將直流電能轉換為具有一定頻率的交流電能。其構成的電路叫振盪電路。石英晶體振盪器是振盪器的一種。
石英諧振器簡稱為晶振,它是利用具有壓電效應的石英晶體片製成的。這種石英晶體薄片受到外加交變電場的作用時會產生機械振動,當交變電場的頻率與田英晶體的固有頻率相同時,振動便變得很強烈,這就是晶體諧振特性的反應。利用這種特性,就可以用石英諧振器取代LC(線圈和電容)諧振迴路、濾波器等。由於石英諧振器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩定度高等優點,被套用於家用電器和通信設備中。
石英晶體振盪器的種類
1.按精度分類和高精密石英晶體。
2.按封裝結構及外形分類按封裝結構及外形可分為金屬外殼晶體振盪器、玻璃外殼晶體振盪器、膠木殼晶體振盪器和塑膠外殼晶體振盪器。金屬外殼封裝的石英晶體振盪器又有錫焊、冷壓焊和電阻焊三種。
3.按引出電極數目分類石英晶體振盪器按引出電極數目可分為雙電極(二端)型晶體振盪器、三電極(三端)型晶體振盪器和四電極(四端)型晶體振盪器。
4.按用途分類石英晶體振盪器按用途可分為彩色電視機用晶體振盪器、影碟機用晶體振盪器、無線通信用晶體振盪器、電子鐘錶用晶體振盪器等多種類型。
5.按基本諧振分類石英晶體振盪器按基本諧振電路可分為並聯晶體振盪器和串聯晶體振盪器兩種類型。
石英晶體諧振器的命名方法
命名方法
石英晶體諧振器的型號命名由以下三部分組成。
第一部分:用一個漢語拼音字母表示外殼的形狀與材料,如金屬殼用"J"表示,塑膠殼用"S"表示,玻璃殼用"B"表示。
第二部分:用晶體切型符號的第一個字母表示石英片切割取向的類型。晶體的切割類型及符號見表1。
表1晶體的切型及代表符號
符號 | 晶體切型 | 符號 | 晶體切型 | 符號 | 晶體切型 |
A | AT切型 | F | FT切型 | U | 音叉彎曲振盪 |
B | BT切型 | G | GT切型 | W | WX切型 |
C | CT切型 | H | HT切型 | X | X切型(伸縮振盪) |
D | DT切型 | M | MT切型 | Y | Y切型 |
E | ET切型 | N | NT切型 | _ | _ |
第三部分:用阿拉伯數宇表示順序號,以區分主要性能及外形尺寸。
型號介紹
大致可以有這么幾個型號:
1、有引線石英晶體諧振器
49U(石英片為圓形片,外形尺寸4x11x13,不包括引線);
49S(有的地方也叫49US,石英片為圓方形片,外形尺寸11.05x4.65x3.5(高度有不同尺寸),不包括引線);
50U(外形與49U一樣,引線為粗引線,大約D1.5mm);
49B(與49S一樣,加絕緣片後引線被壓扁,可以用SMT方法貼板,行業內也叫假貼片,因為不是用的貼片Base);
UM-1(石英片為圓形片,外形尺寸8.0x7.9x3.2,不包括引線,Base和引線鍍金);
UM-5(石英片為圓形片,外形尺寸6.0x7.9x3.2,不包括引線,Base和引線鍍金);
49M,49N均與49B類似;
49A為49U打彎腿加工,可以SMT貼片。
另外還有柱形有引線諧振器,像3x10、3x9、2x8、2x6,均是由外形尺寸命名(不包括引線長度),也可以做成打彎腿共SMT貼片的形狀,這一個系列有人也稱為表晶。
2、無引線石英晶體諧振器(SMD諧振器)
根據外形尺寸命名,分為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及其以上型號內地比較常見,2520有些外資廠也有加工,2016、2012主要在日本生產;這些都是用SMT方法貼片上板,對可焊性和晶體外形尺寸要求嚴格。
石英晶體振盪器的主要參數
石英晶體振盪器的主要參數有標稱頻率、負載電容、激勵電平、工作溫度範圍及溫度頻差等。
1.標稱頻率標稱頻率是指石英晶體振盪器的振盪頻率,它與負載電容的容量值有關。
2.負載電容負載電容是指與石英晶體振盪器各引腳相關聯的總有效電容(包括套用電路內部與外圍各電容)之和。負載電容常用的標準值有16PF、20PF、30PF、50PF、100PF。
3.激勵電平激勵電平是指石英晶體振盪器工作時所消耗的有效功率。該值決定電路工作頻率的確良穩定程度。激勵電平常用的標準值有0.1mW、0.5mW、1mW、2mW、4mW。
4.工作溫度範圍工作溫度範圍是指石英晶體振盪器正常工作時所允許的最低溫度至最高溫度(環境溫度)。
5.溫度頻差溫度頻差是指石英晶體振盪器在工作溫度範圍內的工作頻率相對於基準溫度下工作頻率的最大偏離值,它用來反映石英晶體振盪器的頻率溫度特性。
石英晶體振盪器的結構原理
石英晶體振盪器一般由外殼、晶片、支架、電極板、引線等組成。外殼材料有金屬、玻璃、膠木、塑膠等,外形有圓柱形、管形、長方形、正方形等多種。
晶片是從一塊晶體上按一定的方位角切下的薄片,可以是圓形或正方形,矩形等。按切割晶片的方位不同,可將晶片分為AT、BT、CT、DT、X、Y等多種切型。不同切型的晶片其特性也不盡相同,尤其是頻率溫度特性相差較大。
晶片的兩個對應表面上塗敷銀層,由晶片支架固定並引出電極。晶片支架分為焊線式和夾緊式兩種。通常,中、低頻晶體振盪器採用焊線式晶片支架,而高頻晶體振盪器採用夾緊式晶片支架。
石英晶體振盪器的工作原理基於晶片的壓電效應(晶片兩面加上不同極性的電壓時,晶片的幾何尺寸將壓縮或伸張,此現象即為壓電效應)。當晶片兩面加上交變電壓時,晶片將隨著交變信號的變化而產生機械振動。當交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(只與晶片幾何尺寸相關)相同時,機械振動最強,電路中的電流也最大,這即是晶體諧振特性。