3.10石英品最元件与陶瓷谐振元件 3.10.1石英福报工作特性 石英品体谐反元料和幽瓷谐最元样都是利用具有玉电效成的品体片而电成的谐报元 件。这种压电品体片”爱到外加交变电场的作用时会产牛机域振动，当交变电场的短南 与压电品体片的固有知率相同时，扳动便变得十分强烈。这常是压电品体谱据特作的反 欺。 利用压电品体谐振特性，就可以用石英基体谐表元件和整谐叛元件取代LC谐耘 回路、滤波墨等中的元器件，还可以制成声麦面波延迟线停器件。由于石英4体清振器 及陶谐报器具有体积小、重量轻、可靠性高、不需耍明整及不受外界电感干扰等特点， 因此广泛应用于单片机的时钟电路。 石英品体诺振器又称为右英品体，俗称品振。由于石英诺振器体积小，重量轻，品 质因亚(Q值)版商，且颜中及湿度卷定性好，目前已成为构成各种高品度振尚器的核心 元外，用于定知苹和选挥颊本. 1.石英品体的票本特性 按黑一定轴向切树下来的石英品片。具有稳定的物理特棒。若在石英品片两极之问 加入电场，石英品片就会产生机楼变形：相反，若在石英品片上前加机城作用力。测在 品片相成的方向上就会产生一定的吨场。这种物理现象称为压电效应。因比，当在石英 品片两极之间加上交变电压对，它就会产生机械叛动，与此同时，机成振动又会使品片 产生交变电场.一般情况下这种机板振动的扳幅和交变电场的幅值都非常微小，贝有在 外如交变电压的顿中等于某一特定颇率，乒幅才会笑然增大很多，这种现象你为压电 谐反，因此把石英品体称为白英品体谐反器。上还特定的類中称为石英体的司有知中 或塔报類率。 2.石灰品体谐友器的等效电路 图364为石英品体碳探器的等 效电路及特性山线.在等效电路中， C为石英品体不振动时两个电极 间的电容。称为静电电容。L、C 为石英品体谐报时的等效参致，R 为等效电阻，它代表石英品体报动 时因摩擦而产生的损耗，它的致值 的电城一颗率符性 的为1000. 从石英品体的电抗一频率特 阁玉6d石支凸年等漆著的等装电碎松钟推。经 性山线上：可以看出。石英品本有两个固有短率，一个是出L、C牛联满振的颊萍石，另 一个是中L、C、C并联谐根的频率人。由于C比C大数百倍，所以6和人基本上都 由1、C参数确定。在万和了之何，石英品休呈感性；在其他顿字下，石英品体里容性。 石英品体请振器就是利用尾与人之问的等效电感与其负戒电容来确定耘荡规率的。后与 之句的范田很窄，对子工作顿*为几兆裤的石英品体谐叛器来说，它只有几十到几百 林。 121
121 3.10 石英晶振元件与陶瓷谐振元件 3.10.1 石英晶振工作特性 石英晶体谐振元件和陶瓷谐振元件都是利用具有压电效应的晶体片而制成的谐振元 件。这种压电晶体片当受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率 与压电晶体片的固有频率相同时，振动便变得十分强烈，这就是压电晶体谐振特性的反 映。 利用压电晶体谐振特性，就可以用石英晶体谐振元件和陶瓷谐振元件取代 LC 谐振 回路、滤波器等中的元器件，还可以制成声表面波延迟线等器件。由于石英晶体谐振器 及陶瓷谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、不需要调整及不受外界电磁干扰等特点， 因此广泛应用于单片机的时钟电路。 石英晶体谐振器又称为石英晶体，俗称晶振。由于石英谐振器体积小，重量轻，品 质因数(Q 值)极高，且频率及温度稳定性好，目前已成为构成各种高精度振荡器的核心 元件，用于稳定频率和选择频率。 1．石英晶体的基本特性 按照一定轴向切割下来的石英晶片，具有稳定的物理特性。若在石英晶片两极之间 加入电场，石英晶片就会产生机械变形；相反，若在石英晶片上施加机械作用力，则在 晶片相应的方向上就会产生一定的电场，这种物理现象称为压电效应。因此，当在石英 晶片两极之间加上交变电压时，它就会产生机械振动，与此同时，机械振动又会使晶片 产生交变电场。一般情况下这种机械振动的振幅和交变电场的幅值都非常微小，只有在 外加交变电压的频率等于某一特定频率时，振幅才会突然增大很多，这种现象称为压电 谐振，因此把石英晶体称为石英晶体谐振器。上述特定的频率称为石英晶体的固有频率 或谐振频率。 2． 石英晶体谐振器的等效电路 图3.64为石英晶体谐振器的等 效电路及特性曲线。 在等效电路中， C0 为石英晶体不振动时两个电极 间的电容，称为静电电容。L、C 为石英晶体谐振时的等效参数，R 为等效电阻，它代表石英晶体振动 时因摩擦而产生的损耗，它的数值 约为 100Ω。 从石英晶体的电抗一频率特 性曲线上可以看出，石英晶体有两个固有频率，一个是由 L、C 串联谐振的频率 f0，另 一个是由 L、C、C0并联谐振的频率 f∞ 。由于 C0比 C 大数百倍，所以 f0和 f∞基本上都 由 L、C 参数确定。在 f0和 f∞之间，石英晶体呈感性；在其他频率下，石英晶体呈容性。 石英晶体谐振器就是利用 f0与 f∞之间的等效电感与其负载电容来确定振荡频率的。f0与 f∞之间的范围很窄，对于工作频率为几兆赫的石英晶体谐振器来说，它只有几十到几百 赫。 图 3.64
件使用就是石英品体振满器。石英品体振蒸器一般都安装在金 属盒内。在金属盒的底部有多个引脚以使和外电路进行连接。其外形如图3.65所示 :中 图365金属盒石类B体襟征器外形 3.03石英晶体谐报器型号角名方法 类型及行号见表316： 表37为微处理器用的石英品 器的士要特性参数 大。如果测出某两引脚问阻值不为无穷大甚至为零，则脱明被测器件内部电极问有稀电 122
122 3.10.2 石英晶振外形特征 石英晶体单独做成元件使用就是石英晶体振荡器。石英晶体振荡器一般都安装在金 属盒内，在金属盒的底部有多个引脚以便和外电路进行连接。其外形如图 3.65 所示。 3.10.3 石英晶体谐振器型号命名方法 石英晶体谐振器的型号命名由以下三部分组成。 第一部分：用一个汉语拼音字母表示外壳的形状与材料，如金属壳用“J”表示，塑 料壳用“S”表示，玻璃壳用“B”表示。 第二部分：用晶体切型符号的第一个字母表示石英片切割取向的类型。晶体的切割 类型及符号见表 3.16。 第三部分：用阿拉伯数字表示顺序号，以区分主要性能及外形尺寸。 3.10.4 微处理器用石英晶振参数及检测 表 3.17 为微处理器常用的石英晶振谐振器的主要特性参数。 石英晶振的检测。将石英晶振或陶瓷滤波器或陶瓷陷波器从电路板上焊下，用万用 表 R×10k 挡进行测量，无论是三端器件还是二端器件，其引脚间的电阻值均应为无穷 大。如果测出某两引脚间阻值不为无穷大甚至为零，则说明被测器件内部电极间有漏电 表 3.16 图 3.65
英品振器而，在主板通电的情下，用万用表满量品振的输 表317 微处理圈用石发品体者乘■主塞特性参公 3.8 25
123 或短路性故障。注意，对于开路性故障，例如内部引线断裂或电极镀银层脱落，用万用 表电阻挡是无法检测的，需用替代法进行试验判断。 对于空调器使用的石英晶振器而言，在主板通电的情况下，用万用表测量晶振的输 入脚，应有 2～3V 的直流电，如无电压，一般多为晶振坏。 表 3.17 见表 3.18 表 3.18