石英晶体谐振器的基本工作原理及作用

(1)石英晶体谐振器（简称晶振）的结构石英晶体谐振器是利用石英晶体（二氧化矽的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：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、陶瓷或塑胶封装的。

(2)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。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。

(3)符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图所示。当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个pF到几十pF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L來等

石英晶体谐振器的主要参数

晶振的主要参数有标称频率，负载电容、频率精度、频率稳定度等。不同的晶振标称频率不同，标称频率大都标明在晶振外壳上。如常用普通晶振标称频率有：48kHz、500 kHz、503.5 kHz、1MHz～40.50 MHz等，对于特殊要求的晶振频率可达到1000 MHz以上，也有不具标称频率的，如CRB 、ZTB、Ja等系列。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。负载频率不同决定谐振器的振荡频率不同。标称频率相同的晶振，负载电容不一定相同。因为石英晶体谐振器有两个谐振频率，一个是串联谐振晶振的低负载电容晶振：另一个为并联谐振晶振的高负载电容晶振。所以，标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一致，不能冒然互换，否则会造成电器工作不正常。频率精度和频率稳定：由于普通晶振的性能基本性能达到一般电器的要求，对于设备还需要有一定的频率精度和频率稳定性。频率精度从量级到量级不等。稳定度从±1到±100ppm不等。这要根据具体的设备需要而选择合适的晶振，如通信网络，无线资料传输等系统就需要更高要求的石英晶体谐振器。因此，晶振的参数决定了晶振的品质和性能。

晶体谐振器优点和缺点

优点：信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的片子，而且价格通常也较低。晶体谐振器的精度为1PPM（百万分之一）至100PPM。 

缺点：晶体谐振器是有2个引脚的无极性元件，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。晶体谐振器相对于晶体振荡器而言其缺陷是信号质量较差，通常需要准确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。

你知道什么是石英晶体谐振器吗？

石英晶体谐振器是一种生活中随处可见的电子器件，诞生于20世纪20年代初，因具有较高的品质因数及良好的频率稳定性，被广泛应用于航天、通信、军事等工业领域。

     顾名思义，制造石英晶体谐振器的原材料就是石英，一种非常重要的压电材料。其主要特征是其原子或分子有规律排列，反映在宏观上是外形的对称性，在电场的作用下，晶体内部产生应力而形变，从而产生机械振动，获得特定的频率。石英晶体谐振器就是利用它的这种逆压电效应特性来制造的。

     石英晶体谐振器主要由石英晶片、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。

     石英晶体是压电晶体的一种，利用石英晶体的压电效应实现频率控制、稳定或选择，所制成的电子元器件包括石英晶体谐振器、石英晶体振荡器和石英晶体滤波器。

     常见的石英晶片形状有三种：圆形，方形，***T或棒型（也是方形，但比较小），取向不同时，其压电特性、弹性特性和强度特性就会不同，用它来制造的谐振器的性能也不一样。