石英晶体

晶振及其内部电路详解： 晶振原理： 晶振，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低 的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄， 所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。 晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。 一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。 一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。 负载电容+等效输入电容=22pF 无源晶振 有源晶振： 晶振是为电路提供频率基准的元器件，通常分成有源晶振和无源晶振两个大类，无源晶振需要芯片内部有振荡器，并且晶振的信号电压根据起振电路而定

定义 晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给他通电，他就会产生机械振荡，反之，如果给他机械力，他又会产生电，这种特性叫机电效应。他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。根据石英晶体的机电效应，我们可以把它等效为一个电磁振荡回路，即谐振回路。他们的机电效应是机-电-机-电....的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非常小，即Q 值非常高，做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。 晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路

计算机世界离不开时钟，CPU、外设、总线都需要参考时钟才能工作。时钟信号是由晶振产生的，而晶振离不开石英晶体。 石英晶体的化学成分是SiO 2 ，即二氧化硅结晶体，就是上面这一坨东西。 沿一定方向切割的石英晶片，当受到机械应力作用时将产生与应力成正比的电场或电荷，这种现象称为正压电效应。反之，当石英晶片受到电场作用时将产生与电场成正比的应变，这种现象称为逆压电效应。正、逆两种效应合称为压电效应。 晶振正是利用的石英晶体的压电效应，结合LC振荡电路而产生的。 Oscillator指有源晶振，又称振荡器。其内部有时钟电路，只需要供电就可以产生振荡信号。 Oscillator一般为4个引脚，单端输出或者差分输出。 Crystal指无源晶振，又称谐振器，电路上简称XTAL。其内部无时钟电路，需要借助外部时钟电路才能产生振荡信号。 Crystal一般为两个引脚。 来源： https://www.cnblogs.com/justin-y-lin/p/12301175.html

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1． 匹配电容 -----负载电容是指晶振要正常震荡所需要的电容。一般外接电容，是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。要求高的场合还要考虑 ic输入端的对地电容。一般晶振两端所接电容是所要求的负载电容的两倍。这样并联起来就接近负载电容了。 2． 负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。他是一个测试条件，也是一个使用条件。应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率。此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。 3．一般情况下，增大负载电容会使振荡频率下降，而减小负载电容会使振荡频率升高 4．负载电容是指晶振的两条引线连接 IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同。标称频率相同的晶振，负载电容不一定相同。因为石英晶体振荡器有两个谐振频率，一个是串联揩振晶振的 低负载电容晶振：另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。所以，标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至，不能冒然互换，否则会造成电器工作不正常。 一份电路在其输出端串接了一个 22K的电阻，在其输出端和输入端之间接了一个 10M的电阻， 这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器，将输入进行反向 180度输出，晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外 180度的相移，整个环路的相 移 360度，满足振荡的相位条件

世界上最小的陀螺仪 —— 爱普生石英晶体陀螺仪 凭借世界最小陀螺仪在2004年诞生，爱普生在石英器件上的事业有了决定性的扩张。自从1969年第一块石英手表发明以来，爱普生一直领导石英谐振器应用之产业。石英谐振器用在钟、手表以及电脑、手机和消费电子等需要精确时间操作的地方。现在，自XV-3500CB角速度陀螺传感器始，爱普生又在影响着传感器领域。XV-3500CB起初用于修正手持数字相机或录像机的晃动。（图一） 图一、陀螺仪的应用：图像稳定、游戏机、手机、汽车导航、汽车稳定控制等。 爱普生陀螺仪可以工作在零下20度到零上80度，工作电流2.1毫安，电压2.7到3.3伏特。睡眠模式下能耗极低。最雷人的是它的尺寸仅5×3.2×1.3毫米，或者20.8立方毫米。（图二） 图二、爱普生石英晶体陀螺仪的尺寸 图三、爱普生石英晶体陀螺仪XV系列。 图四、爱普生石英晶体陀螺仪的一个新应用——气垫船的方向控制。 图五、爱普生石英晶体陀螺仪的应用电路。灵敏度0.67毫伏每度每秒。 爱普生石英晶体陀螺仪是平面结构，既可以做得很薄，也可以改进稳定性。它利用了了石英晶体的压电效应。当压力加到石英晶体上时会产生电压。反过来，当交流电加到石英晶体上时，它就会振动。整个结构封装在真空中以减小阻尼。关键部件是两个T形臂。沿着T形臂的是一些沟槽，它们有效地增加了压电效应，尤其是在缩小尺寸后。整个结构设计成对称型