关于石英晶体振荡器原理以及稳频原理解析

人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力，各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力，其实很多人并不会去了解电子产品的组成，比如石英晶体振荡器。石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化矽的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件，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。

什么是石英晶体振荡器

晶振是指从一块石英晶体上以一定的方位角切下的切片(简称晶片)。石英晶体谐振器简称石英晶体或晶体或晶体振荡器;而在封装内部加入IC构成振荡电路的晶振元件称为晶振。其产品一般采用金属外壳包装，也有玻璃、陶瓷或塑料包装。

石英晶体振荡器是高精度、高稳定性的振荡器。它们广泛用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路，以及通信系统中的频率发生器，以及数据处理设备的时钟信号。为特定系统提供参考信号。

石英晶体振荡器是一种利用石英晶体(二氧化硅晶体)的压电效应制成的谐振器件。其基本组成大致如下：从一块石英晶体上以一定的方位角切下一片片(简称晶片)。它可以是正方形、矩形或圆形等)。在其对应的两个表面镀上银层作为电极，将每个电极上的引线焊接到引脚上，加上封装外壳，形成石英晶体谐振器，简称石英晶体或晶体，简称晶振。其产品一般采用金属外壳包装，也有玻璃、陶瓷或塑料包装。

石英晶体振荡器原理

如果对石英晶体施加交变电场，则晶格会产生机械振动。 当外加电场频率与晶体的自然振荡频率一致时，就会出现晶体谐振。 由于石英晶体受压产生的电场强度很小，只需要非常微弱的外电场即可产生变形。 这一特点使得压电石英晶体在外部交变电场的激发下很容易产生共振。 其振荡能量损失小，振荡频率极其稳定。 这些再加上石英优异的机械、电学和化学稳定性，使其成为 1940 年代以来与数字电路相关的石英钟、电子表、电话、电视、计算机等。

石英晶体振荡器稳频原理

石英晶体振荡器由于使用石英晶体谐振器，可以获得比10^-5更高的频率稳定性，具有以下优良性能：

(1)石英晶体振荡器的振荡频率主要由石英晶体谐振器的谐振频率fq决定，fq主要取决于石英晶片的尺寸。石英晶体的物理和化学性质非常稳定，其尺寸受温度、湿度、气压等外界条件变化的影响极小，因此其谐振频率fq非常稳定，因此标称频率石英晶体谐振器上标注的非常稳定，使石英晶体振荡器具有非常高的振荡频率稳定性。

(2)与Q值只有200~300的普通LC电路相比，石英晶体谐振器具有非常高的品质因数Q=104~106。因此，石英晶体表现出的等效电抗 x 随频率变化非常陡峭。当各种频率不稳定因素引起振荡电路的电抗变化±△X时，只要晶体振荡频率f稍有变化，高Q石英晶体谐振器就可以产生△X的电抗的正负变化来补偿对于外面的世界。因子变化的影响使得整个回路的总电抗和∑X=0，保持反馈相位的平衡。这使得石英晶体振荡器在晶体管参数、负载、电源电压、温度等外部因素发生变化的情况下，具有很强的保持晶体振荡频率稳定的能力。

(3)石英晶体谐振器、晶体管等有源器件的接入系数极小，大大降低了晶体管的输出电容、输入电容等参数以及外部电路中的不稳定因素对器件的影响。石英晶体振荡器的频率系统。这也有利于提高石英晶体振荡器的频率稳定性。石英晶体谐振器的等效阻抗非常大。只要与晶体管和其他有源器件保持松耦合，就可以保持振荡。石英晶体谐振器与晶体管之间的接入系数p约为10^-3--10^-4量级。

本文只能带领大家对石英晶体振荡器有了初步的了解，对大家入门会有一定的帮助，同时需要不断总结，这样才能提高专业技能，也欢迎大家来讨论文章的一些知识点。