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49S晶体的压电效应

49S晶体的压电效应

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49S晶体之所以能用作振荡电路(谐振),是基于它的压电效应。从物理学可知,如果在晶片的两块板之间施加电场,晶体会发生机械变形;当在其间施加机械力时,会在相应方向上产生电场,称为压电效应。如果在极板之间施加交流电压,就会发生机械变形和振动,同时机械变形和振动会产生交变电场。一般来说,这种机械振动的幅度比较小,而且它的振动频率很稳定。但是,当施加的交流电压的频率等于晶片的固有频率(由晶片的尺寸决定)时,机械振动的幅度会急剧增加。这种现象称为压电谐振,因此49S晶体也称为49S晶体谐振器。它的特点是频率稳定性高。 

 49S晶体

49S晶体振荡器和49S晶体谐振器都是提供稳定电路频率的电子设备。49S晶体振荡器利用49S晶体的压电效应来振动,而49S晶体谐振器与49S晶体和内置IC一起工作。振荡器直接用在电路中,谐振器一般需要提供3.3V电压才能维持工作。振荡器比谐振器有一个更重要的技术参数:谐振电阻(RR),而谐振器没有电阻要求。 RR的大小直接影响电路的性能,也是各种业务竞争的重要参数。 

49S晶体有一个重要的参数,就是负载电容值。通过选择一个与负载电容值相等的并联电容,可以得到49S晶体的标称谐振频率。 

一般49S晶体电路在49S晶体两端接一个反相放大器(注意放大器不是反相器),49S晶体两端接两个电容,每个电容的另一端接连接到晶体振荡器。这两个电容串联的电容值应等于负载电容。请注意,一般IC的管脚都有等效的输入电容,不能忽略。 

一般49S晶体的负载电容为15p或12.5p。如果考虑元件引脚的等效输入电容,那么两个22p电容组成49S晶体的振荡电路是更好的选择. 

晶振是为电路提供频率参考的元件。通常分为有源晶振和无源晶振两大类。无源晶振需要芯片内部有振荡器,晶振的信号电压根据启动电路确定,允许不同晶振。电压,但无源晶振通常信号质量和精度较差,需要与外围电路(电感、电容、电阻等)准确匹配。如需更换晶振,应同时更换外围电路。有源晶振不需要芯片内部振荡器,可以提供高精度的频率参考,信号质量优于无源晶振。 

外接晶振输入的标准电路会在每个芯片的手册中提供,其中会注明芯片的至大可用频率等参数,设计电路时应掌握。与电脑CPU不同,单片机能接收的晶振频率比较低,但对于一般的控制电路来说已经足够了。 

晶振又分为无源晶振和有源晶振。无源晶振和有源晶振(谐振)的英文名称不同,无源晶振是晶振(水晶),而有源晶振则称为振荡器(oscillator)。无源晶振需要借助时钟电路产生振荡信号,不能自行振荡,因此“无源晶振”一词并不准确;有源晶体振荡器是一个完整的谐振振荡器。

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