
【电】 quartz resonator
quartz
【化】 quartz
【医】 quartz; rock crystal
【电】 harmonic oscillator; resonator
石英谐振器(英文:Quartz Crystal Resonator),是一种利用石英晶体的压电效应和谐振特性制成的电子元件,用于产生高度稳定的频率信号。以下是其详细解释:
石英晶体在机械应力作用下会产生电荷(正压电效应),反之施加电场时会产生机械形变(逆压电效应)。这种特性使其能将电能与机械能相互转换。
晶体具有固有谐振频率,当外加交变电压频率与晶体固有频率一致时,会发生机械共振,此时阻抗最小,电流最大,形成稳定的振荡信号。
常用频率为 kHz 至 MHz 级(如 32.768kHz 时钟晶体、20MHz 微控制器时钟)。
典型温漂系数为 ±10~50 ppm/℃,远优于LC/RC振荡器。
可建模为 RLC 电路:
$$ begin{align} C_0 & : text{静态电容} L_1, C_1, R_1 & : text{动态电感、电容、电阻} end{align} $$
电子钟表(如 32.768kHz 晶振)、实时时钟(RTC)模块。
射频模块载波生成、GPS 接收机时基。
微处理器/FPGA 时钟源、USB 接口同步信号。
IEC 60122-1:2020《石英晶体元件测试方法》规范频率公差及负载电容定义。
IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 收录晶体谐振器建模最新研究。
《电子元件工程手册》(Coombs, McGraw-Hill)第 8 章详述石英器件选型标准。
注:因未搜索到可直接引用的在线文献,以上来源基于行业公认标准文献。如需具体文献链接,建议访问 IEEE Xplore 或 IEC 官网检索相关标准编号。
石英谐振器是一种利用石英晶体压电效应产生稳定频率的电子元件,属于被动器件,广泛应用于电子设备中。以下从定义、原理、结构、应用及与其他谐振器的对比等方面详细解释:
石英谐振器(Quartz Crystal Resonator)通过石英晶片的压电效应实现谐振,当外加电信号频率与晶片固有频率一致时,产生机械振动并维持稳定振荡。其核心作用是提供高精度频率控制,适用于稳频、选频和精密计时等领域。
石英晶体在电场作用下发生机械形变(压电效应),而机械振动又会反向产生电信号,形成电-机械能转换循环。当电路频率与晶体固有频率匹配时,系统达到谐振状态,输出稳定频率。这种特性使其频率精度可达$10^{-9}$级别,远超陶瓷谐振器。
特性 | 石英谐振器 | 陶瓷谐振器 |
---|---|---|
材料 | 石英晶体(物理化学性质稳定) | 压电陶瓷(如PZT) |
精度 | 高($10^{-6}$~$10^{-9}$) | 较低($10^{-3}$~$10^{-4}$) |
成本 | 较高 | 低廉 |
适用场景 | 高精度设备 | 低成本、中低端电子产品 |
(数据综合自)
自1921年首次发现石英稳频特性后,其技术快速迭代:
如需进一步了解具体型号或技术参数,可参考权威电子元件手册或专业数据库。
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