陶瓷振荡器及其应用
陶瓷振荡器工作原理
陶瓷振荡器工作原理
陶瓷振荡器是一种常见的电子元器件，主要用于产生高精度的电信号。
其工作原理是利用陶瓷材料的压电效应，将输入的电信号转换成机械振动，再通过机械共振产生稳定的高频信号输出。
具体来说，陶瓷振荡器通常由压电陶瓷片、金属电极和共振器等构成。
当外界电场作用于陶瓷片时，会使其发生微小的形变，从而产生机械振动。
这种振动会传导到共振器上，并在共振器的特定频率下产生共振，从而产生稳定的高精度信号输出。
陶瓷振荡器的工作频率通常在几百千赫兹到数千兆赫兹之间，具有高稳定性、低相位噪声、低功率消耗等特点，在通信、雷达、测量等领域有广泛应用。
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片式高频压电陶瓷谐振器及其应用
在２ Ｏ世纪 ９ Ｏ年代前 ， 压电 陶瓷 谐振 器 的工 作频 率 大多在 ｌ ｚ以下 进 入 ９ ＭＨ ０年代 后 ， 产品迅 速 向 该 高 频化 和 片式 化挺进 ，以扩 大其应 用 范围 ． 适应 电 并 子 整机产 品向轻 、 、 、 薄 短 小方 向发 展的要 求 一 日本 村 田公 司是生 产压 电陶瓷元 器件 的 巨商 ， 生产 的谐 振 所 器工 作频 率 达到 ６ ＭＨ 国政府 非常重 视高 频 压电 ０ ｚ我 陶瓷 谐振 器产 品的研 发 及其产业 化 ， 并在 资金 上给 予
瓷 谐 振 器 制 造 技 术
关键词 ： 电陶瓷谐振 器 ；高频 ； 面安 装 器件 压 表
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晶体振荡器陶瓷基座的作用
晶体振荡器陶瓷基座的作用
晶体振荡器陶瓷基座是晶体振荡器中重要的组成部分之一，它主要起到支撑晶体、保护晶体、减少振动衰减等作用。
首先，晶体振荡器的稳定性与晶体的机械稳定性有着密切的关系，而陶瓷基座具有优异的机械性能和稳定性，可以有效地支撑晶体，防止晶体在运行过程中出现机械变形和应力集中，从而保证振荡器的稳定性和精度。
其次，晶体振荡器陶瓷基座还可以起到保护晶体的作用。
陶瓷基座具有优异的耐高温、耐腐蚀、绝缘性能等特点，可以有效地保护晶体免受外界环境的影响，从而延长晶体的使用寿命。
最后，晶体振荡器陶瓷基座还可以减少振动衰减。
在晶体振荡器中，晶体的振动会耗散在基座中，而陶瓷基座具有较低的振动衰减特性，可以有效地减少振动损耗，从而保证振荡器的稳定性和精度。
综上所述，晶体振荡器陶瓷基座在晶体振荡器中具有非常重要的作用，它不仅可以保证晶体的机械稳定性和稳定性，还可以保护晶体、减少振动衰减等，从而提高晶体振荡器的性能和使用寿命。
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陶瓷振荡器加工工艺
陶瓷振荡器加工工艺
陶瓷振荡器的加工工艺是一个涉及多个方面的复杂过程，涉及材料选择、制造工艺、加工设备等多个方面。
首先，材料选择是影响陶瓷振荡器性能的关键因素。
通常情况下，陶瓷振荡器所选用的材料应具有良好的机械性能、热稳定性和化学稳定性。
常见的材料包括氧化铝、氮化硼等。
材料的选择需要考虑到振荡器的工作环境、频率要求等因素。
其次，制造工艺包括成型、烧结、加工等环节。
成型通常采用注塑成型、压铸成型等工艺，烧结是将成型后的陶瓷坯体在高温条件下进行烧结，以提高材料的密实度和强度。
加工包括精密加工和表面处理，以确保振荡器的精度和稳定性。
加工设备方面，通常会采用数控加工设备进行精密加工，如数控磨床、数控车床等，以保证振荡器的加工精度和表面质量。
除此之外，还需要考虑到工艺参数的优化、质量控制、环境保护等方面的问题。
例如，工艺参数的优化可以通过实验和模拟分析来确定最佳的加工工艺参数，质量控制需要建立严格的检测标准和
流程，环境保护则需要合理处理加工过程中产生的废水、废气等。
总的来说，陶瓷振荡器的加工工艺涉及材料选择、制造工艺、加工设备等多个方面，需要综合考虑材料特性、加工精度、质量控制、环境保护等因素，以确保最终产品具有稳定的性能和优异的品质。
陶瓷材料的化学特性及其应用
陶瓷材料的化学特性及其应用陶瓷是一种非金属的、无机的、互相依靠分子力、通过高温烧结制作而成的材料。
由于其独特的性质，陶瓷材料在工业生产和生活中得到了广泛的应用。
本文将深入探讨陶瓷材料的化学特性及其应用。
第一部分：陶瓷材料的化学特性1、硬度陶瓷材料具有硬度很高的特点，可以在高速摩擦和高压环境下正常运作，因此在制造机械和电子设备上有一定的应用。
例如，陶瓷轴承、陶瓷氧化铝热电偶等。
2、耐磨性陶瓷材料不仅具有硬度高的特点，而且因为其原子在晶格定位上的规则性较高，所以也显示出了较好的耐磨性。
例如，在热能发电站中很多指示仪表都是由陶瓷材料制成的。
3、耐腐蚀性由于在大多数情况下，陶瓷材料与其他化学试剂相互作用较小，所以具有较好的抗腐蚀能力。
比如，制造酸碱液的反应器和管道材料等。
4、绝缘性陶瓷材料具有很高的绝缘性，可以在高电压和强电场环境下正常运作。
因此，它在电气设备、高压绝缘和电子元器件上应用广泛。
例如，陶瓷绝缘子、陶瓷电容器等。
第二部分：陶瓷材料的应用1、生活中的应用陶瓷材料在生活中有许多应用，如瓷器、卫生陶瓷、建筑材料、乐器、艺术品、地砖等。
其中瓷器是最广泛流传的。
它不仅美观实用，而且耐用，可以长期保存。
现代陶瓷制品设计多样化，引入了设计与工艺结合，更加符合现代生活的审美需求。
2、制造机械设备的应用陶瓷材料在制造机械设备方面有着广泛的应用，如瓷轴承、瓷滑动耗材、瓷梁杆等。
陶瓷材料硬度高、耐磨、抗腐蚀，可以替代传统的金属材料在机械设备上的应用。
同时使用陶瓷材料还可以大大降低机械设备的维护成本，提高了机械设备的使用寿命和可靠性。
3、制造电子器件的应用陶瓷材料在电子器件方面的应用十分广泛，例如，陶瓷压片电容器、陶瓷振荡器等。
陶瓷材料具有较好的绝缘性和稳定性，可以保证电子器件正常工作，并且在高温环境下性能稳定性好。
因此，将陶瓷材料应用在电子器件中，有助于提高电子器件的性能。
4、制造医疗器械的应用陶瓷材料在医疗器械方面的应用主要是用于代替传统的金属材料，如制造医用耳蜗、人工骨骼等。
温补晶振(TCXO)振荡器
温补晶振（TCXO）振荡器本文档由整理温补晶振由普通化转换成小型化是一个过程,在近十几年中得到稳定长足发展，其中在精密TCXO的研究开发与生产方面，日本居领先和主宰地位。
在70年代末汽车电话用TCXO的体积达20 以上，目前的主流产品降至0.4 ，超小型化的TCXO器件体积仅为0.27 。
在30年中，TCXO的体积缩小了50余倍乃至100倍。
日本京陶瓷公司采用回流焊接方法生产的表面贴装TCXO厚度由4mm降至2mm，在振荡启动4ms后即可达到额定振荡幅度的90%。
金石（KSS）集团生产的TCXO 频率范围为2～80MHz，温度从－10℃到60℃变化时的稳定度为±1ppm或±2ppm；数字式TCXO的频率覆盖范围为0.2～90MHz，频率稳定度为±0.1ppm（－30℃～+85℃）。
日本东泽通信机生产的TCO－935/937型片式直接温补型TCXO晶振，频率温度特性（点频15.36MHz）为±1ppm/－20～+70℃，在5V±5%的电源电压下的频率电压特性为±0.3ppm，输出正弦波波形（幅值为1VPP），电流损耗不足2mA，体积1 ，重量仅为1g。
PiezoTechnology生产的X3080型TCXO采用表面贴装和穿孔两种封装，正弦波或逻辑输出，在－55℃～85℃范围内能达到±0.25～±1ppm的精度。
国内的产品水平也较高，日本爱普生EPSON公司推出的TCXO（32～40MHz）在室温下精度优于±1ppm，第一年的频率老化率为±1ppm，频率（机械）微调≥±3ppm，电源功耗≤120mw。
目前高稳定度的TCXO器件，精度可达±0.05ppm。
高精度、低功耗和小型化，仍然是TCXO的研究课题。
在小型化与片式化方面，面临不少困难，其中主要的有两点：一是小型化会使石英晶振振子的频率可变幅度变小，温度补偿更加困难；二是片式封装后在其回流焊接作业中，由于焊接温度远高于TCXO的最大允许温度，会使晶体振子的频率发生变化，若不采限局部散热降温措施，难以将TCXO 的频率变化量控制在±0.5×10－6以下。
三角陶瓷晶振引脚说明
三角陶瓷晶振引脚说明三角陶瓷晶振是一种常用于电子设备中的元件，其主要作用是产生稳定的信号频率。
晶振引脚通常有两个，分别是输入引脚和输出引脚。
下面将详细介绍三角陶瓷晶振的引脚功能和使用注意事项。
1.输入引脚（PIN1）：输入引脚通常称为震荡器的激励端，它接受外部电路提供的激励信号。
输入信号可以是直流电压、方波信号或正弦波信号，具体要求需要根据具体的晶振型号来确定。
一般来说，输入信号的电压幅值范围为0.5V到1.5V之间。
输入引脚还可以接入电容，帮助电路稳定，减小噪声。
2.输出引脚（PIN2）：输出引脚通常称为震荡器的输出端，它输出晶振产生的稳定信号频率。
输出信号为方波信号，频率由晶振内部的谐振器电路决定。
输出端的电压幅值约为VDD的50%。
输出引脚通常连接到系统的时钟输入端，用于提供稳定的时钟信号给微控制器、计算机等设备。
3.接地引脚（GND）：接地引脚用于将电路的参考电位接地，通常连接到电路的负极或地线。
接地引脚的作用是提供稳定的参考电位，确保电路正常工作。
三角陶瓷晶振引脚使用注意事项：1.引脚布局：在使用晶振时，需要注意引脚的正确连接。
一般来说，引脚的编号会清晰地标注在晶振的外包装上。
在进行引脚连接时，要确保与电路图或使用手册一致，避免引脚连接错误导致电路工作异常。
2.稳定电源：晶振的稳定性和可靠性与供电电源有很大关系。
为了确保晶振的正常工作，供电电压必须稳定，防止出现电压波动或噪声。
通常，晶振的供电电压范围为+3.3V到+5V之间。
如果电源质量不稳定，可能会造成晶振频率波动或振荡不稳定。
3.外部负载：晶振震荡频率的稳定性还与外部负载电容有关。
外部负载电容是通过在输入引脚和地之间连接一个负载电容来实现的。
具体的负载电容值需要根据晶振型号来确定，太小的负载电容会导致频率偏离，太大的负载电容会影响振荡启动和稳定性。
4.温度补偿：晶振频率对温度的变化较为敏感，温度的变化会导致晶振频率的偏移。
为了提高晶振的频率稳定性，常常需要使用温度补偿电路。
C波段高稳定陶瓷谐振振荡器设计
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第 １ ，第 １ 期 １卷 ２
Ｖｂ ．１ Ｎｏ． ２ １ １． １
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问题
问１：石英晶体的主要优点是什么? 答：非常好的精度 问２：陶瓷振荡器的主要优点是什么? 答：尺寸 答：上升时间 答：无振荡槽路时可工作于泛音振荡方式 答：更好的机械振动阻抗 答：价格优势
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振动模式
频率
振动模式
弯曲模式
1k
10k
100k
1M
10M
100M
器件
压电蜂鸣器
长方模式 kHz 陶瓷滤波器 平面扩展模式 kHz 陶瓷振荡器
厚度切变模式 MHz 陶瓷滤波器 厚度扩展模式 MHz 陶瓷振荡器
注：箭头表示振动的方向
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3. 4.
封装里集成了负载电容 针对各种封装类型可以利用的频率 范围 振荡器体积很小且高度也很低 振荡器已经广泛使用在各种各样的 应用中
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封装里集成了负载电容
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课程安排
介绍 什么是陶瓷振荡器? 为什么使用陶瓷振荡器? 如何使用陶瓷振荡器? 如何设计振荡器? 总结
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介绍
1. 2. 3. 4. 5.
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如何使用陶瓷振荡器
型号选择 外部元件的作用
A：负载电容的作用 B：反馈电阻的作用 C：阻尼电阻的作用
频率修正
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型号选择
平面扩展模式
CSBFB CSBLA CSTCC CSTCR CSTCE
厚度扩展模式
厚度切变模式
CSTCW CSTCV
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振荡器非常小且有一个低的剖面
4.5 1.2
陶瓷振荡器利用了压电陶瓷的机械谐振特性 石英晶体利用了压电晶体的机械谐振特性 在振荡器电路中陶瓷振荡器和石英晶体的作用 是一样的 陶瓷振荡器和石英晶体的区别是它们的电气和 物理特性 在工作条件下，一个稳定可靠的振荡器需要保 持足够的运行裕度
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ΔF(kHz) 350.9 6
Range of Inductive zone between Fa and Fr Wider ΔF occur the Frequency correlation.
注：
Similar to a mass (M): Once in motion how hard to stop.
功能
DVD Player ABS LIN-BUS
CAN-BUS Engine Control System
Air Bag System
Cell Phone LO
Remote Control Local Clock of Radio System
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R1(Ω) 9.0 22.1
Similar to friction (R): Larger the friction, the harder it is to start Oscillation.
Qm 1220 240986
Mechanical Q: High Qm makes tighter frequency tolerance.
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课程安排
介绍 什么是陶瓷振荡器? 为什么使用陶瓷振荡器? 如何使用陶瓷振荡器? 如何设计振荡器? 总结
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什么是压电效应?
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课程安排
介绍 什么是陶瓷振荡器? 为什么使用陶瓷振荡器? 如何使用陶瓷振荡器？ 如何设计振荡器? 总结
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特性
1. 2.
有多个极性轴的多晶体压电 陶瓷
材料的结构是不同的
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陶瓷振荡器是如何制作的
复合 烘烤
切割
极化
集成
分类 完成
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模型 2
Co
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封装尺寸
陶瓷和晶体振荡器的标准封装比较
4.5 1.2
2.0
芯片封装 （陶瓷振荡器）
4.5
11.0
4.5
HC49 （石英晶体）
示例： 4.00 MHz
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问题
问：如何让极化的陶瓷材料工作在不同的频率?
答：振动模式 用陶瓷材料形成不同的形状，不同的形状产生可 以工作在不同频率的振动模式 振动模式的使用决定振荡器的尺寸和形状
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陶瓷器件 (A) 电容元件 (B)
电极 (E) 电极 (D) (E) (A) (C)
电极 (C)
(D)
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(B)
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不同封装类型所对应的频率范围
陶瓷振荡器支持从375 kHz到70 MHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz
在没有振荡槽路的情况下，采用不同的陶瓷材料，陶瓷振荡器可以振荡 在三次泛音
晶体振荡器
陶瓷振荡器
阻抗
原理
三次泛音
五次泛音
阻抗
原理
三次泛音
五次泛音
频率
频率
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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等效电路模型
（注）4MHz型号
模型 陶瓷 振荡器 石英晶体
L1(uH) 0.46×103 2.1×105
C1(pF) 3.8 0.007
Similar to a spring (K): More spring, less stiffness in the material.
C0(pF) 19.8 2.39
20
时钟器件的比较
类型 符号 价格 尺寸 处理 精度
RC 振荡器
最低
大
需要校准
差
陶瓷振荡器
较低
最小
需要匹配
好
石英晶体
低
较小
需要匹配
较好
时钟 振荡器
高
小
需要电压源
最好
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课程安排
介绍 什么是陶瓷振荡器? 为什么使用陶瓷振荡器? 如何使用陶瓷振荡器? 如何设计振荡器? 总结
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上升时间
振荡器上升时间的比较 1.3ms
石英晶体振荡器
陶瓷振荡器
0.1ms
用8.00 MHz样片测量
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无振荡槽路时的泛音工作模式
变形 压力
－ ＋
极化 极化
＋ －
电场能 机械变形