石英无源晶振与有源晶振的介绍及压电特性

石英无源晶振与有源晶振的介绍,它们的压电特性是什么?下面晶光华小编来为大家介绍 石英无源晶振与有源晶振,以及它们的压电特性：

      石英晶体谐振器（Quartz Crystal Unit或Quartz Crystal Resonator，常简写成Xtal），简称石英晶体或无源晶振，是石英晶片加上电极与外壳封装，是利用石英晶体的压电效应，用来产生高精度振荡频率的一种电子器件，这是单纯石英晶体被动件，不含主动元件，需搭配外加电路才会产生振荡。这是被动（无源）元件，又称它无源晶振（含义：被动式石英晶体振荡器）。该器件主要由石英晶片、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。

        在任何电子电路设计中，查看晶体的等效电路都是很有用的，这样才能正确完成电子设计。下图为石英晶体谐振器的正常等效电路。

       石英晶体振荡器（crystal oscillator，简写OSC或XO）简称有源晶振，是指内含石英晶体与振荡电路的模组，需要电源，可直接产生振荡信号输出。因内含有源（有源）电子器件，整个模组也属有源器件，又称它有源晶振。石英晶体谐振器通常是四支接脚的电子器件，其中两支为电源，一支为振荡信号输出，另一支为空脚或控制用。

       晶振电路通常利用逆压电效应原理工作。施加的电场将在某些材料上产生机械变形。因此，它利用振动晶体的机械共振，它是由压电材料制成的，用于产生特定频率的电信号。

       通常，石英晶体振荡器高度稳定，具有良好的品质因数（Q），尺寸小，并且与经济相关。因此，与其他谐振器（如 LC 电路、音叉）相比，石英晶体振荡器电路更优越。通常在微处理器和微控制器中，我们使用 8MHz 晶体振荡器。

       等效电路还描述了晶体的晶体作用。只需看看上面所示的等效电路图即可。电路中用到的基本元件，电感L代表晶体质量，电容C2代表柔量，C1代表晶体机械成型形成的电容，电阻R代表晶体内部结构摩擦，石英晶体振荡电路图中由串联谐振和并联谐振等两个谐振组成，即两个谐振频率。

       当电容 C1 产生的电抗与电感 L 产生的电抗相等且相反时，就会发生串联谐振。 fr 和 fp 分别代表串联和并联谐振频率，“fr”和“fp”的值可以通过下式确定以下等式如上图所示。

上图描述了等效电路、谐振频率绘图、谐振频率公式。

       压电最早于 1880 年由两兄弟和法国科学家雅克和皮埃尔·居里发现；在对各种晶体进行试验时，他们发现对石英等特定晶体施加机械压力会释放电荷，他们称之为压电效应，压电是利用晶体将机械能转换为电能，反之亦然的过程。

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