请问晶振既然本身有固定频率,为什么通过改变电容频率就会变化呢?

2024-04-17 06:29:10 文章来源 :网络 围观 : 评论
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  请问晶振既然本身有固定频率,为什么通过改变电容频率就会变化呢?

  石英晶体是一种各向异性的结晶体。从一块晶体上按一定的方向角切割下来的薄片,称为晶片。在晶片两面涂敷银层,装上金属板,做出引线并密封于金属或玻璃管壳中,便构成了石英谐振器,其符号如下左图所示。

  石英晶体能用作谐振器,是以它具有“压电效应”为基础的。在晶片两面施加外力,晶片将产生一定的电场,并在两面产生异号电荷;反之,若在晶片两极板间加一电场,会使晶片产生机械形变,形变又会引起电荷和电场,这种物理现象称为压电效应。若在晶片的极板上加交变电压,就会产生机械振动,晶片表面同时周期地产生正负电荷,从外电路来看相当于有一交变电流通过晶片。当外加交变电压的频率等于晶片的固有频率时,振动的幅度最大,交变电流也为最大,这种现象称为压电谐振。

  石英谐振器可等效成上右图的电路。当晶片不振动时,它相当于一个平板电容Co,称为静态电容,其值只和晶片的尺寸有关,一般为几皮法到几十皮法。图中LQ、CQ为晶片振动时的等效电感和等效电容,LQ值为10^-3~10^2亨利,CQ值为10^-4~10^-1皮法。RQ为晶片振动时摩擦损耗的电阻,其值约为10^2欧姆。由于石英谐振器的比值LQ/CQ很大,故Q值极高,可高达10^4~10^6,比一般LC回路的Q值超出2~4个数量级。正是由于石英谐振器有很高的Q值,加上它本身固有的振动频率很稳定,所以用它作振荡器,可获得很高的频率稳定度。

  从石英晶体谐振器的等效电路可知,它有两个谐振频率,一个是串联谐振频率fs,它为LQ、CQ、RQ支路谐振时的频率,即

  另一个是并联谐振频率fp,当频率高于fs时,LQ、CQ支路呈感性,可与电容Co发生并联谐振,并联谐振频率为

  由于CQ远小于Co,因此两个频率非常接近。

  从石英谐振器的等效电路可以求出它的电抗频率特性,如下图所示。

  在fs与fp之间,它呈电感性,在此区域以外,它呈电容性。

  晶振电路其实是个电容三点式振荡电路,输出是正玄波晶体等效于电感,加个分压电容,输入端的电容越小,正反馈量越大。

  

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