一文详解石英谐振器

时间： 2024-11-10 来源：TROQ创捷电子官网

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石英谐振器是指当电信号的频率等于应时芯片的固有频率时，芯片由于压电效应而谐振的原理制成的器件。它是晶体振荡器和窄带滤波器的关键部件。石英谐振器虽然形状、大小、频率不同，但结构原理基本相同。为了提高应时晶体的稳定性和可靠性，外壳组件被密封并抽真空或充氮气。

利用当电信号的频率等于应时晶片的固有频率时，晶片将由于压电效应而共振的原理制成的器件。它由应时片、电极、支架和外壳等组成。它在稳频、选频和精确定时方面具有突出的优势，是晶体振荡器和窄带滤波器的关键部件。

应时晶体的压电效应是由法国科学家在20世纪80年代首先发现的。20世纪30年代初，应时技术开始应用于计时，但60年代应时振子小型化后，应时被广泛应用于计时。随着应时电子钟表向薄型、小型和中高档产品的发展，应时晶体和石英谐振器的小型化仍在发展和创新。

常用的石英谐振器有晶片型、棒型和音叉型。音叉石英谐振器体积小，抗冲击性好，频率低，谐振频率为32.768kHz，适用于石英表。近期很多石英钟也采用了这种低频石英谐振器。晶片为高频石英谐振器，谐振频率为4.194304MHz，多用于石英钟。

棒状石英谐振器由于抗冲击性差，体积大，不能满足小型化应时手表的需要。目前大量生产音叉石英谐振器，应时音叉的振动属于弯曲振动模式。叉臂一一端固定，一端自由弯曲振动，其频率为两端自由弯曲振动的0.16倍。

石英谐振器发展历史

上个世纪，人们发现应时晶片的谐振特性可以稳定频率，开创了石英谐振器在通信技术中的应用。二次世界大战期间，由于军事通信的需要，压电应时技术得到了很大发展。石英谐振器的频率稳定度在40年代为10，50年代为10，70年代为10。经过长期运行，2.5MHz和5MHz高精度石英谐振器的至佳水平分别可达10级和10级。现代石英谐振器已经能够解决短期稳定度问题，秒级至佳稳定度达到10，毫秒级至佳稳定度达到10。石英谐振器的频率范围在1945年以前是100kHz~10MHz，1960年扩展到500Hz~200MHz，1977年扩展到350MHz。1980年以后，超薄晶片用离子束刻刻蚀，石英谐振器的基频达到1000MHz。只有某一种切割方式具有压电效应，振动模式单一，温度系数为零，设计谐振器时应首先选择合适的切割方式。

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