泛音晶振如何工作

作者： 揚(yáng)興晶振 日期：2022-01-14 瀏覽量：

  快速快速流暢的數(shù)據(jù)傳輸在當(dāng)今世界至關(guān)重要，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，許多系統(tǒng)應(yīng)用中都依賴于三位數(shù)兆赫(MHz)范圍內(nèi)的晶振頻率。

  用基調(diào)的AT晶體無(wú)法產(chǎn)生這樣的高頻。盡管基頻為40到50MHz的石英晶體是可行的，但其生產(chǎn)涉及大量的工作和相應(yīng)的成本。因此，“泛音晶體”通常用于20MHz以上的頻率。

  什么是泛音與基頻?

  每個(gè)石英晶體都有其基本頻率。除了這種“基本音調(diào)”外，每個(gè)石英晶體都有幾個(gè)泛音。當(dāng)向石英晶體施加電壓時(shí)，石英晶體會(huì)以其基音振蕩。在此過(guò)程中也會(huì)觸發(fā)其泛音，但其信號(hào)明顯弱于基頻。實(shí)際上，大多數(shù)情況下，泛音信號(hào)只產(chǎn)生正常的相位噪聲。

  通過(guò)巧妙地構(gòu)造振蕩器電路，可以驅(qū)動(dòng)石英晶體的泛音而不是基頻。因此，將附加的諧振電路添加到振蕩器電路，以便放大石英晶體的泛音信號(hào)。

  這項(xiàng)技術(shù)使工程師能夠從石英晶體中“擠出”遠(yuǎn)高于其基本音調(diào)的頻率。例如，如果石英晶體以20MHz的基頻振蕩，則第三泛音以60MHz振蕩，第五泛音以100MHz振蕩。由于振蕩器電路的電子特性，只能在奇數(shù)整數(shù)范圍內(nèi)激勵(lì)泛音。

  泛音石英晶體如何振蕩?

  剩下的問(wèn)題是泛音石英振蕩的形狀。你可以將泛音振蕩想象為晶體基本振蕩的倍數(shù)。

  基本音調(diào)中的厚度剪切振蕩器的振蕩

  讓我們以厚度剪切振蕩器為例：在電壓下，石英晶體的頂部和底部在基音中沿相反的方向移動(dòng)。但是，在泛音中，不僅石英晶體的上下振動(dòng)，而且石英晶體內(nèi)部的分子層也振動(dòng)。這些層也沿相反方向移動(dòng)，就像基本音調(diào)中晶體的頂部和底部一樣。可以說(shuō)，石英晶體不僅在其外部振動(dòng)，而且在“自身”振動(dòng)。

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