石英晶體來自壓電效應(yīng)的工作原理

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2019-05-29 10:29:54【大中小】

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石英晶體諧振器的工作原理：石英晶體的操作取決于將機(jī)械共振與電氣系統(tǒng)聯(lián)系起來的壓電效應(yīng).石英晶體諧振器或xtals的操作取決于壓電效應(yīng)和材料的尖銳機(jī)械共振.電信號(hào)從其電氣形式轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng).正是這些振動(dòng)受到石英晶體機(jī)械共振的影響,然后再連接回電氣系統(tǒng).與石英晶體相關(guān)的損耗非常低,這意味著選擇性或Q質(zhì)量因子非常高.

石英晶體來自壓電效應(yīng)的工作原理

圖片石英晶體諧振器的電路符號(hào),xtal

壓電效應(yīng)

在研究石英晶體的工作原理時(shí),首先需要了解壓電效應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí).它是在許多材料中發(fā)生的,包括天然材料和合成材料.

壓電效應(yīng)發(fā)生在石英以及電子工業(yè)中使用的許多陶瓷材料以及許多有機(jī)物質(zhì)中.正是由于這個(gè)原因,一些陶瓷諧振器是可用的,盡管它們的性能在用作諧振器方面不等于石英.peizo-electric效應(yīng)不僅用于諧振器,還可用于電子傳感器-運(yùn)動(dòng)傳感器,應(yīng)力計(jì),水晶麥克風(fēng)等等.

當(dāng)發(fā)生壓電效應(yīng)時(shí),由于施加的機(jī)械應(yīng)力,在某些固體材料中產(chǎn)生電荷.這種效應(yīng)將晶體中的機(jī)械應(yīng)力轉(zhuǎn)換為電壓,反之亦然,即應(yīng)力可以在材料上產(chǎn)生電荷,或者在材料上放置電荷將導(dǎo)致產(chǎn)生應(yīng)力.

石英晶體諧振器如何工作：基礎(chǔ)知識(shí)

對(duì)于石英晶體的操作,發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)將電脈沖轉(zhuǎn)換成機(jī)械應(yīng)力,該機(jī)械應(yīng)力受到晶振晶體的非常高的Q機(jī)械共振,并且這反過來又連接回電路.

石英晶體可以以幾種不同的方式振動(dòng),這意味著它有幾個(gè)共振-每個(gè)共振頻率不同.幸運(yùn)的是,從原始晶體本身切割石英晶體坯料的方式可以非常顯著地減少這種情況.事實(shí)上,面相對(duì)于原始晶軸的角度決定了它的振動(dòng)方式,活動(dòng)Q,溫度系數(shù)的許多特性.

在研究石英晶體諧振器的工作原理時(shí),可以看出晶體有三種主要振動(dòng)方式：

縱向模式：在縱向模式下,晶振晶體延伸和縮短.這導(dǎo)致中心隨著晶體延伸而變薄并且隨著其縮短而變厚.

石英晶體諧振器縱向振動(dòng)

低頻面剪切模式：對(duì)于在此模式下工作的晶體,晶體的整個(gè)矩形形狀如下所示振動(dòng).

石英晶體來自壓電效應(yīng)的工作原理

石英晶體諧振器低頻剪切振動(dòng)

高頻剪切：高頻剪切模式用于大多數(shù)工作在1MHz以上區(qū)域的石英晶體諧振器.

石英晶體來自壓電效應(yīng)的工作原理

石英晶體諧振器高頻剪切振動(dòng)

從塊狀晶體切割晶體坯料的方式會(huì)影響晶體振動(dòng)的方式.特別地,相對(duì)于塊狀石英晶體的軸線切割的角度具有重大影響.有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的“切割”,它們都有名稱,這些都有已知和有用的性能參數(shù).在傳統(tǒng)的無線電和電子電路中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)晶體都使用稱為AT切割的切口,這通常使用高頻剪切模式振動(dòng).

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