石英晶体原理,特性,参数,应用及使用注意事项介绍(补：睡眠晶振的介绍)
跟我学识电子元器件(石英晶体)
六、石英晶体的检测与代换
用万用表检测晶体
– 一个质量完好的石英晶体，外观应很整洁、无 裂纹、引脚牢固可靠，其电阻值应为∞，若用 万用表测得阻值很小或为零，可以断定石英晶 体已损坏。但反过来不成立，即若用万用表测 得阻值为∞，则不能完全断定石英晶体良好。
用试电笔检测晶体好坏
– 用一只试电笔并将其刀头插入市电插座的火线 孔内，用手指捏住晶体的任一引脚，将另一引 脚触碰试电笔顶端的金属部分。若试电笔氖泡 发红，一般说明晶体是好的；若氖泡不亮，说 明晶体是坏的。
跟我学识电子元器件
——石英晶体篇
主讲：黄汉英
一、概述
石英晶体又叫石英晶体谐振器，简称晶振， 石英晶体又叫石英晶体谐振器， 是一种用于稳定频率和选择频率的电子元 件。 目前石英晶体已被广泛应用于军事电子设 备、有线和无线通信设备、广播和电视的 发射与接收设备、数字仪表及钟表、各类 计算机、控制电路、家电及玩具等。 石英晶体(Crystal)是自然界存在的石英材料， 也可以人工制造，目前晶振使用的石英晶 体基本上都是人造石英晶体。
1. 等效电路和频率特性
感性 C C0 符号 L R1 容性
串联谐振频率
X fS fP
f
等效电路
并联谐振频率
电抗-频率特性 电抗 频率特性
2. 石英晶体谐振电路
石英晶体元器件简介演示
未来石英晶体元器件将不断涌现出新的技术创新，推动市场不断升 级和变革。
行业整合
随着市场竞争的加剧，石英晶体元器件行业将出现整合现象，优势企 业将进一步巩固市场地位。
05
石英晶体元器件的选型与使用 注意事项
选型原则与标准
性能参数匹配
选择满足电路性能要求的石英晶 体元器件，确保其频率、温度系 数、负载电容等参数符合设计要 求。
通过石英晶体元器件，可以确保电子 设备中的电路运行在准确的频率上， 从而提高设备的性能和稳定性。
石英晶体传感器的应用
石英晶体传感器利用石英晶体的压电效应，将物理量（如压力、加速度、温度等 ）转换为电信号。
这些传感器在工业自动化、环境监测、航空航天等领域有广泛应用，用于测量和 监控各种物理量。
石英晶体谐振器的应用
石英晶体谐振器利用石英晶体的振荡特性，产生高精度和高 稳定的振荡信号。
在各种电子设备和通信系统中，石英晶体谐振器被用作时钟 源或参考频率源，确保系统正常运行。
03
石英晶体元器件的制造工艺
石英晶体元器件的制造工艺
• 石英晶体元器件，也称为石英晶体振荡器（Quartz Crystal Oscillator, QCO），是一种利用石英晶体（通常为天然或人造 石英）的压电效应产生振荡的电子元件。由于其具有高精度、 高稳定性和长寿命等优点，石英晶体元器件广泛应用于通讯、 导航、计算机、家电及工业控制等领域。
04
石英晶体元器件的市场与发展 趋势
市场需求与竞争格局
市场需求
随着电子设备的发展，石英晶体元器件市场需求持续增长，尤其在通信、导航 、消费电子等领域。
竞争格局
石英晶体元器件市场呈现多极化竞争格局，国内外知名品牌和中小企业均有参 与，竞争激烈。
石英晶体产品基础知识(培训)
• 5、温度频差 在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度（25℃±2℃）时工作频率的 允许偏差。
• 6、.等效串联电阻（Rr） 晶体在谐振频率下的电阻值，单位为欧姆。
• 7、激励功率(DL) 晶体工作时所消耗功率的表征值。 最大功率是大多数功率器件在保证正常电气参数的情况下，维持工作所消耗 的功率，单位为mW或uW。一般情况激励功率应维持在确保石英晶体正常起 振和稳定振荡所需要的最低值，以避免年老化特性不良和晶体损伤。
SC切温频特性曲线
常用AT切型的温频特性曲线图
石英晶体的基频和泛音模式
二、水晶生长
水晶的生长
天然水晶 人造水晶
三、石英晶片生产
晶片的生产流程
0.5～1天
粗磨
中磨
1天
细磨
粘坨
切割
1～2天
磨陀
分选
2～7天
4~15天 腐蚀分选 1～2天
切割有两种方式： 1.多 刀 （老工艺） 2.线切割（新工艺） 线切割出片率高. 边缘损伤小，应力小.
9 、对称性（占空比） 输出电压达到规定电平之上用的时间t1与输出电压达到该规定电平以下用的 时间t2之比，用占信号整个周期的百分数表示。规定电平可以是VOL和VOH之 间的算术平均值或幅度峰—峰值的50%。比值表示为： DUTY=t1/(t1+t2)
脉宽(t1)
间隔(t2)
VHI 电 压
VLO
上升时间
• 激励电平过大，会使等效电阻增加，Q值下降，电阻温度特性和频率温度特性 变得不规则；
• 激励电平过大，容易激起寄生振动，同时还会使老化变大。 • 激励电平太低也会使信噪比变小而影响短期稳定度， • 激励电平太低，谐振器不易起振，影响工作的温定和可靠性。 • 所以谐振器使用者应根据不同的要求严格控制激励电平；更不能为了增大输
石英晶振原理
石英晶振原理石英晶振是一种常见的振荡器元件，广泛应用于电子设备中，如时钟、计算机、通信设备等。
它具有稳定的频率、高精度和可靠性等优点，因此受到了广泛的关注和应用。
石英晶振的工作原理是基于石英晶体的压电效应和谐振原理。
首先，石英晶振利用了石英晶体的压电效应。
石英晶体在受到外力作用时会产生电荷，这种现象称为压电效应。
当外界施加压力或扭转石英晶体时，会使晶体内部产生电荷分布不均，从而产生电势差。
利用这一特性，可以将石英晶体作为振荡器元件，通过外加电压或电场来激发晶体的压电效应，从而产生稳定的振荡信号。
其次，石英晶振的工作原理还涉及到谐振原理。
谐振是指在受到外界激励时，系统产生最大振幅的现象。
石英晶振利用石英晶体的特定结构和尺寸，使其在特定的频率范围内具有谐振特性。
当外界施加的激励频率与石英晶体的谐振频率相匹配时，晶体将产生最大的振幅，从而产生稳定的振荡信号。
这种谐振特性使石英晶振具有非常高的频率稳定性和精度。
总的来说，石英晶振的工作原理是基于石英晶体的压电效应和谐振原理。
通过外加电压激发晶体的压电效应，并使其在特定频率范围内具有谐振特性，从而产生稳定的振荡信号。
这种工作原理使石英晶振成为一种非常重要的振荡器元件，被广泛应用于各种电子设备中。
除此之外，石英晶振还具有温度稳定性好、频率稳定性高、寿命长等优点，使其在电子领域中具有不可替代的地位。
随着电子技术的不断发展，石英晶振的应用领域也在不断扩大，未来其在通信、计算机、汽车电子等领域的应用前景将更加广阔。
综上所述，石英晶振是一种基于石英晶体压电效应和谐振原理工作的振荡器元件，具有稳定的频率、高精度和可靠性等优点，被广泛应用于各种电子设备中。
随着电子技术的不断发展，石英晶振的应用前景将更加广阔，将在各个领域发挥着重要的作用。
浅析石英晶体的压电效应及应用
D ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ2013 01136大家谈ISCUSSION 浅析石英晶体的压电效应及应用王秋菊摘 要：文章通过对石英晶体结构、特性的描述，详细阐述了其压电效应机理及应用，提出了其存在的问题，介绍了其发展前景。
关键词：石英晶体 压电效应 应用石英是矿物质硅石的一种，化学成分是SiO 2，形状为结晶的六角锥体，是一种物理特性和化学特性都十分稳定的物质。
随着近代科学技术的发展，人们对石英晶体材料进行了广泛的研究，而利用其压电效应研制出的揩振器、传感器等器件，在工业生产及无线电技术中发挥着巨大的作用。
一、石英晶体的压电效应机理 当石英晶体在某个方向受到外力的作用而变形时，其内部就会产生极化现象，同时在其表面会产生极性相反的电荷；当外力消失时，又恢复到不带电状态，当外力方向改变时，电荷极性也随之改变，这种现象称之为压电效应。
反之，当石英晶体受到交变电场作用时，晶体将在一定方向上产生机械变形；当外加电场撤去后，该变形也随之消失。
这种现象称为逆压电效应，也称作电致伸缩效应。
具有压电效应的晶体称之为压电晶体，典型的压电晶体就是石英晶体，压电效应就是在石英晶体中被发现的。
二、石英晶体的应用 1.石英晶体振荡器石英晶体振荡器是使用石英晶体作为谐振选频电路的振荡器。
将石英晶体按一定的角切成薄片，在晶体切片的表面上装上一对金属极板，这样就制成了石英晶体振荡器。
石英晶体振荡器是基于逆压电效应原理制成的。
当石英晶体受到交变电场时，石英晶体便会产生机械振动。
由于石英晶体具有一定的固有振动频率，当外加电场频率等于其固有频率时，便会产生谐振。
这就是石英晶体可以作为谐振选频电路的基本原因。
石英晶体振荡器具有极高的频率稳定度，因而广泛使用于要求频率稳定度高的设备中，例如标准频率发生器、脉冲计数器等。
2.压电式力传感器压电式力传感器是利用石英晶体等压电材料的压电效应制成的一种力敏传感器。
当压电传感器受到外力时，其内部的压电元件在力的作用下发生变形，表面即产生电荷，只要测得其产生的电荷量，就可以得到作用力的大小，这就是压电传感器的基本工作原理。
晶振重要基础知识点
晶振重要基础知识点晶振（Crystal Oscillator）是一种电子元件，作为电路中的重要组成部分，主要用于产生稳定的电信号。
在电子技术领域中，晶振是一项重要的基础知识点，对于电路的设计和工作原理具有关键性的影响。
以下是有关晶振的几个重要基础知识点。
1. 晶体的特性：晶振的核心部件是晶体，通常采用石英晶体。
晶体具有特殊的物理特性，能够产生稳定的振荡频率。
这是由于晶体的晶格结构和内部电荷特性决定的。
因此，晶体的选择对于晶振的性能和稳定性至关重要。
2. 振荡电路的构成：晶振一般包含振荡电路，该电路由晶体振荡器、放大电路和输出电路组成。
晶体振荡器是整个晶振的核心部件，用于产生基准频率信号。
放大电路用于放大振荡器输出的信号，以便提供足够的幅度和驱动能力。
输出电路则将放大后的信号输出给其他电路或系统。
3. 振荡频率和精度：晶振的一个关键参数是振荡频率，即晶体的振荡周期。
该频率取决于晶体的物理特性和电路参数。
晶振的精度取决于晶体的制作工艺和电路设计。
通常情况下，晶振的频率精度可以达到百万分之一甚至更高的水平。
4. 温度特性：晶振的频率通常会随着温度的变化而发生微小的变化，这是由晶体的温度特性决定的。
为了确保晶振在不同温度下的稳定性，通常会采取一些温度补偿措施，例如使用温度补偿电路或选择温度稳定性较好的晶体材料。
5. 应用领域：晶振在电子领域有广泛的应用。
最常见的应用是在时钟电路中，用于提供计时信号。
此外，晶振还用于无线通信设备、计算机系统、自动化控制系统等领域，为这些系统提供稳定的基准时钟信号。
综上所述，晶振作为电子领域的重要基础知识点，涉及晶体的特性、振荡电路的构成、振荡频率和精度、温度特性以及应用领域等方面。
深入理解和熟悉晶振的相关知识，对于电子工程师和电路设计师来说至关重要，能够帮助他们设计出稳定性高、性能优越的电子系统。
石英晶体谐振器基本知识介绍
石英晶体谐振器基本知识介绍1、石英晶体谐振器简介石英晶体谐振器是一种用于稳定频率和选择频率的重要电子元件。
在有线通讯、无线通讯、广播电视、卫星通讯、电子测量仪器、微机处理、数字仪表、钟表等各种军用和民用产品中得到了日益广泛的应用。
我公司的石英晶体谐振器不仅广泛应用于国家重点军事及航天工程中，也为“神舟”系列飞船及其运载火箭进行了多次成功配套。
2、石英晶体谐振器名词术语1) 标称频率：晶体元件技术规范中规定的频率，通常标识在产品外壳上，它与晶体元件的实际工作频率有一定的差值。
2) 工作频率：晶体元件与其电路一起产生的振荡频率。
3) 调整频差：在规定条件下，基准温度（25℃±2℃）时工作频率相对于标称频率所允许的最大偏差。
4) 温度频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度（25℃±2℃）时工作频率的允许最大偏差。
5) 温度总频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于标称频率的允许最大偏差。
6) 等效电阻（ESR，Rr，R1）：又称谐振电阻。
在规定条件下，石英晶体谐振器不串联负载电容在谐振频率时的电阻。
7) 负载谐振电阻（RL）：在规定条件下，石英晶体谐振器和负载电容串联后在谐振频率时的电阻。
8) 静电容（C0）：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容。
9) 负载电容（C L）：从石英晶体谐振器插脚两端向振荡电路方向看进去的全部有效电容为该振荡器加给石英晶体谐振器的负载电容。
负载电容系列是：8pF、12pF、15pF、20pF、30pF、50pF、100pF。
负载电容与石英谐振器一起决定振荡器的工作频率，通过调整负载电容，一般可以将振荡器的工作频率调到标称值。
产品说明书中规定的负载电容既是一个测试条件，也是一个使用条件，这个值可以根据具体情况作适当调整，负载电容太大时杂散电容影响减少，但微调率下降；负载电容小时、微调率增加，但杂散电容影响增加，负载电阻增加，甚至起振困难。
石英晶振工作原理
石英晶振工作原理石英晶振是一种应用广泛的振荡器元件，它在电子设备中起着非常重要的作用。
石英晶振的工作原理是基于石英晶体的压电效应和谐振特性。
在电子技术领域，石英晶振被广泛应用于时钟电路、计时电路、通信设备等领域。
下面我们来详细了解一下石英晶振的工作原理。
石英晶振是利用石英晶体的压电效应和谐振特性来产生稳定的振荡信号。
石英晶体是一种具有压电效应的晶体材料，当施加外力或外电场时，会产生形变或极化。
同时，石英晶体还具有谐振特性，即在特定的频率下会产生共振现象。
这两种特性共同作用，使得石英晶振能够产生稳定的振荡信号。
石英晶振的工作原理可以简单描述为，当施加外电压到石英晶振上时，石英晶体会产生压电效应，导致晶体内部产生形变和极化。
这种形变和极化会导致石英晶体内部产生机械振动，并且在特定的频率下达到谐振状态。
在谐振状态下，石英晶振会产生稳定的振荡信号，这个信号的频率由石英晶体的物理特性和外部电路的参数决定。
石英晶振的工作频率由其物理尺寸和结构参数决定，通常在几十千赫兹到几百兆赫兹的范围内。
在电子设备中，石英晶振的工作频率非常稳定，具有很高的频率稳定性和温度稳定性，这使得它成为了电子设备中不可或缺的元件之一。
除了稳定的工作频率外，石英晶振还具有快速启动、低功耗、长寿命等优点。
这些优点使得石英晶振在现代电子设备中得到了广泛的应用。
在通信设备中，石英晶振被用于产生稳定的时钟信号；在计算机设备中，石英晶振被用于时序控制和数据同步；在工业自动化领域，石英晶振被用于精密计时和测量等方面。
总的来说，石英晶振是一种非常重要的电子元件，它的工作原理基于石英晶体的压电效应和谐振特性。
通过合理设计和制造，石英晶振能够产生稳定的振荡信号，在电子设备中发挥着重要的作用。
随着电子技术的不断发展，石英晶振的应用范围将会更加广泛，同时也会不断提高其性能和稳定性，以满足不断变化的电子设备需求。
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石英晶体原理,特性,参数,应用及使用注意事项介绍来源:网络作者:未知字号:[大中小]石英晶体原理,特性,参数,应用及使用注意事项介绍石英晶体等效电路Vibration of a crystal unit is actually mechanical vibration．However．the crystal unit can be expressed by a two—terminal network if its behavior is electrically converted．The series circuit consisting of L1．C1．and R1 is related to elastic vibration．while the element C0 connected in parallel to the series arm as a capacitance attributable to the dielectric body of a quartz crystal plate．The resistance R1 is a resonance resistance of the crystal unit at the series resonance frequency．(See Fig.1.)石英晶体谐振器的振动实质上是一种机械振动。
实际上，石英晶体谐振器可以被一个具有电子转换性能的两端网络测出。
这个回路包括L1、C1，同时C0作为一个石英晶体的绝缘体的电容被并入回路，与弹性振动有关的阻抗R1是在谐振频率时石英晶体谐振器的谐振阻抗。
(见图1)石英晶体的频率-温度特性To use a crystal unit as an oscillator．its oscillated frequency is required to be stable against temperature variations．A quartz crystal has crystallographic axes．and crystal cut is defined according to the cutting angle against a crystallographic axis and its associated mode of vibration．-Typical types of crystal cut and frequency—temperature characteristics are shown in Fig.2.石英晶体作为谐振器在使用时，要求其谐振频率在温度发生变化时保持稳定。
温频特性与切割角有关，每个石英晶体具有结晶轴，晶体切割是按其振动模式沿垂直于结晶轴的角度切割的。
典型的晶体切割和温频特性。
(见图2)石英晶体的AT型切片的温频特性The frequency—temperature characteristics of an AT-Cut crystal unit most generally used at present are expressed by cubic curves．(See Fig.3.)．A crystal plate is cut at an angle at which a required frequency tolerance is obtained in the given operating temperature range．AT型石英晶体谐振器的温度特性目前大多用三次曲线表示(见图3)。
一个石英芯片在所需要的频率范围己满足的情况下在某一角度被切割，以达到要求的工作温度范围。
当然，实际上，即使在成功的操作中，也会有一些由于切割和磨光精确性不够而造成的角度散布，由此，操作的精确度需要提高。
在图4中可以看到频率公差和生产难度等级的关系。
石英晶体的负载电容The load capacitance CL is a factor for determining the "conditions" of a crystal unit when used in the oscillation circuit．In an ordinary oscillationcircuit the crystal unit is used in a range where it functions as an inductive reactance in such usage，the oscillation circuit operates as a apacitive reactance．In other words．when the oscillation circuit is seen from both terminals of the crystal unit．this oscillation circuit can be expressed as a series circuit of a negative resistance -R and a capacitance CL.At that time this capacitance is called the load capacitance．The relationship between load capacitance and oscillation frequency is not linear．When the load capacitance is small．the amount of frequency variation is large．and when the load capacitance iS increased．frequency variation lowers．If the load capacitance is lessened in the oscillation circuit to secure a large allowance for the oscillation frequency．the frequency stability will be greatly influenced even by a small change in the circuit．The load capacitance can be any values．but 10-30PF is better．负载电容CL是组成振荡电路时的必备条件。
在通常的振荡电路中，石英晶体谐振器作为感抗，而振荡电路作为一个容抗被使用。
也就是说，当晶体两端均接入谐振回路中，振荡电路的负阻抗-R和电容CL即被测出，这时，这一电容称为负载电容。
负载电容和谐振频率之间的关系不是线性的，负载电容小时，频率偏差量大，当负载电容提高时，频率偏差量减小。
当振荡电路中的负载电容减少时，谐振频率发生较大的偏差，甚至当电路中发生一个小变化时，频率的稳定性就受到巨大影响。
负载电容可以是任意值，但10-30PF会更佳。
晶体振荡电路中的等效电路When a crystal unit is actuated as an inductive reactance in an oscillation circuit．the relationship between crystal unit and oscillation circuit is shown in Fig.6. To improve the starting conditions of the oscillation circuit．it is preferable to increase the value ofnegative resistance -R which parameter of the oscillation circuit．The starting conditions will become worse if a circuit without much allowance in negative resistance (less negative resistance) is combined with a crystal unit having a larger resonance resistance．The oscillation circuit should be designed to a goal such that the value of negative resistance is 5 to 10 times the resonance resistance．It is also necessary that the center value of load capacitance (to determine the absolute value of oscillation frequency) and the variable range (fine adjustment range of oscillation frequency) are maintained at the optimum values in the oscillation circuit．在振荡电路中，石英晶体谐振器作为感抗被使用。
石英晶体谐振器和振荡电路的关系如图5所示，为提高振荡电路中的起振条件，须提高振荡电路中的负阻抗，而电路中没有足够的负阻抗偏差，则较难起振。
在振荡电路中负阻抗的值应达到谐振阻抗的5-10倍。
在振荡电路中，负载电容的中心值(其决定谐振频率的绝对值)和其变化范围(谐振频率的良好调整范围)应保持在最佳值。
晶体振荡电路A typical oscillation circuit composed of a crystal unit is introduced below Element constants used are for example．一个由石英晶体谐振器组成的典型振荡电路如图7所示石英晶体的寄生回应AIl quartz crystals have spurious resonances (unwanted resonance) besides the main resonance frequency．They are represented in the equivalent circuit diagram(Fig.5)by additional resonant circuits in parallel with R1．L1．C1．The ratio of spurious resonance resistance RNW toresonance resistance Rr of the main wave is generally specified in the attenuation constant dB and designated spurious attenuation aNW:aNW=-20*lg (Rnw/Rr)For oscillator crystals 3 to 6 dB are normally sufficient．For filter crystals attenuations greater than 40 dB are often required．This can only beachieved by special design techniques and involves the use of very small values of the dynamic capacity C1．The achievable attenuation decreases with higher frequency and with higher orders of overtone．It is found generally that piano-parallel quartzresonators have better spurious attenuation than piano-convex resonators．In specifying spurious resonance parameters it is necessary to give an indication of both the acceptable attenuation level desired and their frequencies relative to main resonance frequency． Resonance in the region of +40 to +150 KHZ for plano parallel resonators biconvex or piano-convex resonators．In the passive measurement method indicated above，spurious resonance attenuations up to 20 to 30 dB can be measured．With higher attenuations．Co compensation is necessary．所有石英谐振器均有寄生(在主频率之外的不期望出现的)振荡响应。