是什麼決定了晶振的頻率?

2021-01-11 電子工程專輯
是什麼決定了晶振的頻率?
我們只知道晶振是一種頻率元器件,而對於晶振有分基頻晶振和泛音晶振的人可能少之又少。 那麼什麼是基頻晶振,什麼又是泛音晶振了,兩種在電路中的使用有什麼區別了。
晶振的振動就像彈簧;晶體的振動頻率和石英晶體的面積、厚度、切割取向等有關。 越長的抖得越慢; 越粗的抖得越慢; 越軟的抖得越慢; 不過,太短太細太硬的抖不起來。 晶振是機械振動,具有機械振動的特徵:形狀、幾何尺寸、質量等,決定振動頻率。 晶振普遍由石英材質或者陶瓷材質加上內部的晶片組合而成,而晶振的頻率大小取決於晶片的厚度影響。首先,在製作工藝來講,晶片大小以及晶片厚薄與晶振的頻率密切相關,一般來說,石英晶振的頻率越高,需要的石英晶片越薄。比如40MHz的石英晶體所需的晶片厚度是41.75微米,這樣的厚度還算可以做到,但100MHz的石英晶體,所需的晶片厚度則是16.7微米。即使厚度可做到但損耗非常高,製成成品後輕輕一跌晶片就碎裂。所以一般在高頻的晶體就要採用三次泛音、五次泛音、七次泛音的技術來達到了。比如基頻為20MHz的晶體,五次泛音之後就可以得到100MHz的晶體。一般以經驗來講,40MHz以下基本都是基頻晶振,而40MHz以上,則是泛音晶振了。 因此,我們不難理解,為什麼很多有源晶振頻率基本都算高頻的,並且成本也相對比較貴,有源晶振的成本除了內部晶片較薄以外,再就是自身有加一個振蕩片。
那麼,基頻晶振和泛音晶振在使用上又會有什麼不同?兩者在使用上肯定是有區別的,比如基頻的晶體,只需要接入適當的電容就可以工作,而泛音晶振則需要電感和電容配合使用才可振出泛音頻率,否則就只能振出基頻了。
泛音晶振簡介:石英晶振是採用石英晶片製成的,而不同頻率的石英晶振對應的石英晶片的大小、厚薄是不一樣的,一般來講,石英晶振的頻率越高,需要的石英晶片越薄。比如40MHz的石英晶體所需的晶片厚度是41.75微米,這樣的厚度還算可以做到,但100MHz的石英晶體,所需的晶片厚度則是16.7微米。即使厚度可做到,但損耗非常高,製成成品後輕輕一跌晶片就碎裂。所以一般在高頻的晶體就要採用三次泛音、五次泛音、七次泛音的技術來達到了。
比如基頻為20MHz的晶體,五次泛音之後就可以得到100MHz的晶體。一般以經驗來講,40MHz以下基本都是基頻晶振,而40MHz以上,則是泛音晶振了。
兩者在用法上也是有一定的區別的,比如基頻的晶體,只需要接入適當的電容就可以工作,而泛音晶體則需要電感與電容配合使用才可振出泛音頻率,否則就只能振出基頻了。

來源:硬體十萬個為什麼

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