
【電】 quartz resonator
quartz
【化】 quartz
【醫】 quartz; rock crystal
【電】 harmonic oscillator; resonator
石英諧振器(英文:Quartz Crystal Resonator),是一種利用石英晶體的壓電效應和諧振特性制成的電子元件,用于産生高度穩定的頻率信號。以下是其詳細解釋:
石英晶體在機械應力作用下會産生電荷(正壓電效應),反之施加電場時會産生機械形變(逆壓電效應)。這種特性使其能将電能與機械能相互轉換。
晶體具有固有諧振頻率,當外加交變電壓頻率與晶體固有頻率一緻時,會發生機械共振,此時阻抗最小,電流最大,形成穩定的振蕩信號。
常用頻率為 kHz 至 MHz 級(如 32.768kHz 時鐘晶體、20MHz 微控制器時鐘)。
典型溫漂系數為 ±10~50 ppm/℃,遠優于LC/RC振蕩器。
可建模為 RLC 電路:
$$ begin{align} C_0 & : text{靜态電容} L_1, C_1, R_1 & : text{動态電感、電容、電阻} end{align} $$
電子鐘表(如 32.768kHz 晶振)、實時時鐘(RTC)模塊。
射頻模塊載波生成、GPS 接收機時基。
微處理器/FPGA 時鐘源、USB 接口同步信號。
IEC 60122-1:2020《石英晶體元件測試方法》規範頻率公差及負載電容定義。
IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 收錄晶體諧振器建模最新研究。
《電子元件工程手冊》(Coombs, McGraw-Hill)第 8 章詳述石英器件選型标準。
注:因未搜索到可直接引用的線上文獻,以上來源基于行業公認标準文獻。如需具體文獻鍊接,建議訪問 IEEE Xplore 或 IEC 官網檢索相關标準編號。
石英諧振器是一種利用石英晶體壓電效應産生穩定頻率的電子元件,屬于被動器件,廣泛應用于電子設備中。以下從定義、原理、結構、應用及與其他諧振器的對比等方面詳細解釋:
石英諧振器(Quartz Crystal Resonator)通過石英晶片的壓電效應實現諧振,當外加電信號頻率與晶片固有頻率一緻時,産生機械振動并維持穩定振蕩。其核心作用是提供高精度頻率控制,適用于穩頻、選頻和精密計時等領域。
石英晶體在電場作用下發生機械形變(壓電效應),而機械振動又會反向産生電信號,形成電-機械能轉換循環。當電路頻率與晶體固有頻率匹配時,系統達到諧振狀态,輸出穩定頻率。這種特性使其頻率精度可達$10^{-9}$級别,遠超陶瓷諧振器。
特性 | 石英諧振器 | 陶瓷諧振器 |
---|---|---|
材料 | 石英晶體(物理化學性質穩定) | 壓電陶瓷(如PZT) |
精度 | 高($10^{-6}$~$10^{-9}$) | 較低($10^{-3}$~$10^{-4}$) |
成本 | 較高 | 低廉 |
適用場景 | 高精度設備 | 低成本、中低端電子産品 |
(數據綜合自)
自1921年首次發現石英穩頻特性後,其技術快速疊代:
如需進一步了解具體型號或技術參數,可參考權威電子元件手冊或專業數據庫。
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