晶振圆晶振和晶体傻傻分不清？一文搞懂什么是晶振-品质保障-上海羊羽卓进出口贸易有限公司

晶振圆晶振和晶体傻傻分不清？一文搞懂什么是晶振

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

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晶振和晶体傻傻分不清？一文搞懂什么是晶振

晶振是什么呢?对于外行人来讲，真的很难理解。接下来小编对晶振进行一个简单的解释。电子元件中有一种叫“压电石英晶体”的元件，这种晶体分为两种，“石英晶体谐振器” 和“石英晶体振荡器” 。简而言之，这两种晶体都简称为“晶振” 。即“晶体” 就是“晶振” ，也就有了“晶振” 这一名词的来源。

“石英晶体谐振器” 和“石英晶体振荡器”

　　01、石英晶体的结构

　　利用石英晶体(Quartz-Crystal)的压电效应制成的一种谐振器件。石英本质是矿物质硅石的一种，化学成分是Sio2，从一块晶体上按一定的方位角切割成的薄片称为晶片

石英晶体的结构

　　形状是呈角锥形的六棱结晶体,具有各向异性的物理特性。按其自然形状有三个对称轴,电轴X,机械轴Y,光轴Z。

　石英晶体及横断面

　　石英谐振器中的各种晶片，就是按照各轴不同角度,切割成正方形、长方形、圆形、或棒型的薄片,如图

　　02、石英晶体的基本特性

　　(1) 石英晶体特有的正、反两种压电效应

　　正压电效应：当沿晶体的电轴或机械轴施以张力或压力时，就在垂直于电轴的两面上产生正、负电荷，呈现出电压。

　　负压电效应：当在垂直于电轴的两面上加交变电压时，晶体将会沿电轴或机械轴产生弹性变形( 伸张或压缩) ，称为机械振动。

石英晶体的基本特性

　　(2) 石英晶体具有谐振回路的特性

　　石英晶体存在着固有振动频率。

　　当晶体几何尺寸和结构一定时，它本身有一固定的机械振动频率。当外加电信号频率在此自然频率附近时，就会发生谐振现象。它既表现为晶片的机械共振，又在电路上表现出电谐振。

　　这时有很大的电流流过晶体，产生电能和机械能的转换。

　　(3) 具有较小的频率温度特性

　　石英晶体温度系数小和低噪声

　　石英晶体振荡器的频率稳定度可达到10 -5数量级以上，具有很高的品质因数，产生几十kHz几百MHz的振荡频率。

　　03、石英晶体的等效电路

　　当晶体不振动时，可以看成是一个平板电容器Co，称为静电电容。Co与晶片的几何尺寸和电极面积有关。

石英晶体的等效电路

　　Co——静态电容和支架引线等分布电容之和，一般约2～5PF。

　　Cq ——动态电容，表征晶体的弹性，值很小，在10﹣² pF以下。

　　Lq ——动态电感，表征晶体的质量，值较大，在几十mH ～几百H。

　　rq ——动态电阻，机械摩擦和空气阻尼引起的损耗，阻抗很小，几～几百欧Ω。

　　Lq1、Cq1、rq3——晶体基频等效电路。

　　CLq3、Lq3、rq3——晶体三次泛音等效电路。

一分钟让你了解芯片工作的心脏——晶振

晶振概念： 在振荡器中采用一个特殊的元件——石英晶体，它可以产生频率高度稳定的交流信号，这种采用石英晶体的振荡器称为晶体振荡器，简称晶振。

制作方法： 从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等)，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了晶振器，常见的有DIP(插脚类)和SMD(插片类)。

常见晶振

插脚类晶振

贴片类晶振

晶振特性：

有源晶振无源晶振的常见电路

晶振与CPU相连

CPU需要复杂的时序电路完成不同的指令功能。一般时钟信号可以由两种信号产生：一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路，产生时钟信号；另一种为外部方式，时钟信号由外部引入，时钟晶振就是芯片的外部时钟信号源。时钟晶振 的主要作用是通过分频电路向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，时钟芯片就是拿这把标尺来量时间。若时钟晶振 工作频率不稳定会，就会造成相关设备工作频率不稳定，引发失效不良风险。