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深圳市晶海微電子有限公司

SHENZHEN KINHAVE ELECTRONICS CO.,LTD

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晶海微電子是日本KDS晶振和臺灣加高晶振一級授權分銷商,歡迎來電咨詢。

晶振介紹


有一些電子設備需要頻率高度穩定的交流信號,而LC振蕩器穩定性較差,頻率容易漂移(即產生的交流信號頻率容易變化)。在振蕩器中采用一個特殊的元件-石英晶體,可以產生高度穩定的信號,這種采用石英晶體的振蕩器稱為晶體振蕩器。


石英晶體振蕩器是高精度和高穩定度的振蕩器,被廣泛應用于彩電、計算機、遙控器等各類振蕩電路中,以及通信系統中用于頻率發生器、為數據處理設備產生時鐘信號和為特定系統提供基準信號 。
 
石英晶體振蕩器是利用石英晶體(二氧化硅的結晶體)的壓電效應制成的一種諧振器件,它的基本構成大致是:從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片,它可以是正方形、矩形或圓形等),在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極,在每個電極上各焊一根引線接到管腳上,再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。
 
若在石英晶體的兩個電極上加一電場,晶片就會產生機械變形。反之,若在晶片的兩側施加機械壓力,則在晶片相應的方向上將產生電場,這種物理現象稱為壓電效應。如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會產生機械振動,同時晶片的機械振動又會產生交變電場。在一般情況下,晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小,但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時,振幅明顯加大,比其他頻率下的振幅大得多,這種現象稱為壓電諧振,它與LC回路的諧振現象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關。
 
晶振組成
 
晶振主要是由晶體和外圍元器件構成的。
 
晶振工作原理
 
晶振具有壓電效應,即在晶片兩極外加電壓后晶體會產生變形,反過來如外力使晶片變形,則兩極上金屬片又會產生電壓。如果給晶片加上適當的交變電壓,晶片就會產生諧振(諧振頻率與石英斜面傾角等有關系,且頻率一定)。晶振利用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體,在共振的狀態下工作可以提供穩定、精確的單頻振蕩。在通常工作條件下,普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。利用該特性,晶振可以提供較穩定的脈沖,廣泛應用于微芯片的時鐘電路里。晶片多為石英半導體材料,外殼用金屬封裝。
 
晶振常與主板、南橋、聲卡等電路連接使用。晶振可比喻為各板卡的心跳發生器,如果主卡的心跳出現問題,必定會使其他各電路出現故障。
 
 
晶振分類
 
晶振很多人并不是很了解,晶振在電路中有心臟之稱,通過與其他元器件配合產生脈沖信號,下達指令實現工作。晶振使用廣泛主要用于汽車電子、智能家居、數碼電子、安防設備、通訊設備等不同領域。
 
晶振類型很多,根據不同性能可以分為有源晶振和無源晶振、有源晶振分溫補晶振、壓控晶體振蕩器、壓控溫補晶體振蕩器。無源晶振分兩種材質石英晶振和陶瓷晶振。
 
根據不同領域設備需求不同,很多廠家選擇使用臺灣進口晶振以及日本進口晶振品牌。臺系晶振品牌:亞陶晶振、鴻星晶振、TXC晶振、加高晶振等等,日系晶振品牌:KDS大真空晶體、精工愛普生晶振、西鐵城晶振、京瓷晶振、NDK晶振等等。
 
晶振的分類_常見的晶振有哪些類型
 
石英晶振分為貼片和插件兩種,插件石英晶體最常見的是圓柱晶振以及橢圓形晶體。貼片晶振封裝尺寸較多,主要有7.0x5.0mm、5.0x3.2mm、3.2x2.5mm、2.0x1.6mm、1.6x1.2mm,貼片晶振封裝尺寸不同在不同領域使用所展現的性能也不同。
 
選用晶振最關鍵的參數在于6點,晶振的封裝尺寸、晶振的頻率(有些頻率較偏使用較少)、晶振的精度偏差、晶振的負載電容、晶振的溫度使用范圍要求、以及有源晶振的電源電壓要求。根據客戶在不同環境中所使用到的產品不同選擇不同參數。

根據晶振的各種特性分類有哪些呢?
 
按制作材料分類:可分為石英晶振和陶瓷晶振。
 
按應用特性分類:可分為串聯諧振型晶振和并聯諧振型晶振。
 
按負載電容特性分類:可分為低負載電容型晶振和高負載電容型晶振。
 
按晶振的功能和實現技術分類:可以將晶振分為溫度補償晶體振蕩器(TCXO)、壓控晶體振蕩器(VCXO)、普通晶體振蕩器(SPXO)、恒溫晶體振蕩器(OCXO)。
 
按封裝形式分類:可分為玻璃真空密封型晶振、金屬殼封裝型晶振、陶瓷封裝型及塑料殼封裝型晶振。
 
按外形分類:可分為長方形晶振、圓柱形晶振、橢圓形晶振。
 
按諧振頻率精度分類:可分為高精度型晶振、中精度型晶振及普通型晶振。
 
 
根據晶振的功能和實現技術的不同,可以將晶振分為以下四類:
 
1)恒溫晶體振蕩器(以下簡稱OCXO)
 
這類型晶振對溫度穩定性的解決方案采用了恒溫槽技術,將晶體置于恒溫槽內,通過設置恒溫工作點,使槽體保持恒溫狀態,在一定范圍內不受外界溫度影響,達到穩定輸出頻率的效果。這類晶振主要用于各種類型的通信設備,包括交換機、SDH傳輸設備、移動通信直放機、GPS接收機、電臺、數字電視及軍工設備等領域。根據用戶需要,該類型晶振可以帶壓控引腳。OCXO的工作原理如下圖3所示:
 
OCXO的主要優點是,由于采用了恒溫槽技術,頻率溫度特性在所有類型晶振中是最好的,由于電路設計精密,其短穩和相位噪聲都較好。主要缺點是功耗大、體積大,需要5分鐘左右的加熱時間才能正常工作等。
 
2)溫度補償晶體振蕩器(以下簡稱TCXO)。
 
其對溫度穩定性的解決方案采用了一些溫度補償手段,主要原理是通過感應環境溫度,將溫度信息做適當變換后控制晶振的輸出頻率,達到穩定輸出頻率的效果。傳統的TCXO是采用模擬器件進行補償,隨著補償技術的發展,很多數字化補償大TCXO開始出現,這種數字化補償的TCXO又叫DTCXO,用單片機進行補償時我們稱之為MCXO,由于采用了數字化技術,這一類型的晶振再溫度特性上達到了很高的精度,并且能夠適應更寬的工作溫度范圍,主要應用于軍工領域和使用環境惡劣的場合。在廣大研發人員的共同努力下,我公司自主開發出了高精度的MCXO,其設計原理和在世界范圍都是領先的,配以高度自動化的生產測試系統,其月產可以達到5000只,其設計原理如圖4。
 
3)普通晶體振蕩器(SPXO)。
 
這是一種簡單的晶體振蕩器,通常稱為鐘振,其工作原理為去除壓控溫度補償和AGC部分,完全是由晶體的自由振蕩完成。這類晶振主要應用于穩定度要求不高的場合。
 
4)壓控晶體振蕩器(VCXO)。
 
這是根據晶振是否帶壓控功能來分類,帶壓控輸入引腳的一類晶振叫VCXO,以上三種類型的晶振都可以帶壓控端口。
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