
【电】 resonant frequency of a crystal unit
crystal; crystalloid
【化】 crystal
【医】 Crys.; crystal
cell; unit
【计】 cell; LOC; U
【化】 element
【医】 element
【电】 resonance frequency; resonant frequency
在电子工程领域,"晶体单元的谐振频率"(Crystal Unit Resonant Frequency)指石英晶体谐振器在电路中自然振荡的精确频率点。以下是基于专业术语的解释:
晶体单元(Crystal Unit)
指利用石英晶体的压电效应制成的频率控制元件,其核心是切割成特定取向的石英晶片,通过电极封装构成谐振器。
来源:IEEE标准术语(IEEE Std 113-1985)
谐振频率(Resonant Frequency)
分为串联谐振频率($f_s$)和并联谐振频率($f_p$):
$$ f_s = frac{1}{2pisqrt{L_m C_m}} $$
$$ f_p = f_s left(1 + frac{C_m}{2(C_0 + C_L)}right) $$
来源:国际电工委员会IEC 60122-1标准
石英晶体在交变电场下发生机械形变,当外加信号频率与晶体固有频率一致时,压电效应产生最大能量转换,形成谐振。其等效电路包含:
来源:电子元件工程联合会(JEDEC)JESD370B标准
来源:美国国家标准学会ANSI/EIA-512标准
注:权威定义可参考国际电工委员会文件IEC 60122-1:2023 及IEEE Std 177-1975,具体参数需查阅晶体元件数据手册(如NDK、Epson等技术文档)。
晶体单元的谐振频率是指晶体在特定条件下发生机械振动与电磁振荡相互转换时的固有频率,其核心特性与晶体材料的物理结构和等效电路模型密切相关。以下是具体解析:
串联谐振频率(Fs)
当晶体等效电路中的动态电感(Lm)和动态电容(Cm)的感抗与容抗相互抵消时,系统达到串联谐振状态,此时阻抗最小且呈纯阻性。公式为:
$$ f_s = frac{1}{2pisqrt{L_m C_m}} $$
这一频率由晶体材料的弹性、几何尺寸及切割方向决定。
并联谐振频率(Fa)
当串联支路(Lm-Cm-R1)呈现感抗,并与静电容(C0)发生并联谐振时,系统阻抗趋于无穷大,对应并联谐振频率。公式为:
$$ f_a = f_s sqrt{1 + frac{C_m}{C_0}} $$
通常用于实际振荡电路设计,提供更宽的工作带宽。
在振荡电路中,晶体需与外部负载电容(CL)配合,其工作频率介于Fs与Fa之间。此时晶体等效为电感,具体频率表达式为:
$$ f_L = f_s left(1 + frac{C_m}{2(C_0 + C_L)}right) $$
这一特性使晶体能通过调整负载电容微调频率,满足不同电路需求。
注:如需了解具体型号参数(如标称频率容差、驱动电平限制等),可参考厂商数据手册中的测试条件说明。
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