英晶体是一种各向异性的结晶体，从一块晶体按一定的方位角切下的薄片成为晶片，然后在晶片的对应表面上涂银层，并安装一对金属块作为极板，这就构成了石英晶体振荡器。石英晶体之所以可以做振荡电路是基于其压电效应。当晶片外两个极板之间加一个电场时，晶体会产生机械形变；反之，当极板间施加机械力，晶体内会产生电场，这种现象称为压电效应。
石英晶体振荡器电路形式有很多种，常用的有两类：一类是石英晶振接在振荡回路中，作为电感元件使用，这类振荡器称为并联晶体振荡器；另一类是把晶体作为串联短路元件使用，使其工作于串联谐振频率上，称为串联晶体振荡器。
何为并联晶体振荡器？这类晶体振荡器的原理和一般LC振荡器相同，只是把晶体接在振荡回路中作为电感元件使用，并与其它回路元件一起，按照三点式电路的组成原则与晶体管相连。而串联晶体振荡电路是把晶体接在正反馈支路中，当晶体工作在串联谐振频率上时，其总电抗为零，等效为短路元件，这时反馈作用最强，满足振幅起振条件。
那么，石英晶体振荡器，优势在哪里呢？
1、石英晶体振荡器频率对温度稳定性(Frequency-Temperature Stability)石英频率因温度变化而改变,这是因起于石英材料在各个坐标轴向的热膨胀系数不同,当温度变化时,各轴向晶格距产生些许变化.当引用不同的切割角度时,不同振荡模态的之变化也会不同.
石英频率组件频率对温度稳定性的特性,亦如同公称频率误差一样,是以ppm或是以%为计量单位.组件的频率温度特性曲线与石英的切割角度,振荡模态,表面处理及外型尺寸都有很大的关系.除此之外,振荡线路上的负载电容(CL),驱动功率(drive level)的特性,也会影响到振荡线路输出频率对温度变化的稳定性.
2、石英晶体振荡器公称频率及容许误差(Nominal Frequency and Tolerance)在正确的振荡线路匹配下,从振荡线路输出的频率,称之为“公称频率(nominal frequency)”.频率单位一般是以兆赫(megahertz,MHz)或仟赫(Kilohertz,KHz)表示.
实际的批量生产及振荡线路应用上,产品在室温环境(25oC)中都会有一些相对于中心频率的频率散布误差.这类型的频率容许误差的最大散布值,一般是以ppm(parts per million)或%(percent)来表示.
3、石英晶体振荡器驱动功率(Drive Level)石英晶体的驱动功率是指石英晶体共振子的消耗功率.一般是以微瓦(microwatt)表示.振荡线路的设计上必须提供适当的功率让石英晶体共振子开始起振并维持振荡.石英晶体的振荡是属于物理上的高频机械振动,振荡时的电气阻抗值约在10~100奥姆以下(依频率范围及尺寸大小有差异).对于绝大部份的应用面而言,振荡线路提供10~100微瓦(microwatt)的最大功率(视石英共振子的尺寸及频率而定)给石英共振子已足够了.
4、负性阻抗(Negative Resistance,-R)负性阻抗是指从石英晶振的二个端子往振荡线路看过去,所遭遇到振荡线路在振荡频率时的阻抗特性值.振荡线路上必需提供足够的放大增益值来补偿石英晶体共振子在共振时的机械能损失.负性阻抗并不是石英振荡子的产品参数,却是振荡线路的一项重要特性参数.从共振子的角度而言,就是在振荡线路的”负性阻抗”.
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