是什么决定晶振的频率?
内容提要
晶振分为基频晶振和泛音晶振,频率取决于晶片厚度。高频晶体采用泛音技术,通过五次泛音得到100MHz晶体。基频晶振只需接入适当电容即可工作,泛音晶振需要电感和电容配合使用。
延伸解读
晶片厚度与频率的物理限制
文章指出,石英晶振的频率越高,所需晶片越薄。例如40MHz晶体晶片厚度为41.75微米,而100MHz则需16.7微米。这种厚度虽可制造,但损耗高且成品易碎,轻轻一跌就可能碎裂。这解释了为何高频晶振不能单纯依靠减薄晶片,而必须转向泛音技术。
泛音技术如何实现高频
泛音晶振通过三次、五次、七次泛音等技术,在基频基础上获得更高频率。例如基频20MHz的晶体,五次泛音后可得到100MHz。文章提到,40MHz以下基本为基频晶振,40MHz以上则多为泛音晶振。这为区分两类晶振提供了经验界限。
使用电路的区别与注意事项
基频晶振只需接入适当电容即可工作,而泛音晶振必须配合电感和电容才能振出泛音频率,否则只能振出基频。这意味着在选用泛音晶振时,电路设计需额外考虑电感电容的匹配,否则无法达到预期的高频输出。
有源晶振成本较高的原因
文章提到,有源晶振频率基本都算高频,成本相对较贵。原因除了内部晶片较薄外,还因为自身加了一个振荡片。这提示读者,高频有源晶振的价格不仅来自晶片工艺,也来自集成的振荡电路。
Q&A
晶振的频率由什么决定?
晶振的频率主要取决于晶片的厚度,同时也与石英晶体的面积、切割取向等因素有关。频率越高,所需的晶片越薄。
基频晶振和泛音晶振有什么区别?
基频晶振工作在基频,只需接入适当的电容即可工作;泛音晶振工作在泛音频率,需要电感和电容配合使用才能振出泛音频率,否则只能振出基频。
为什么高频晶振要采用泛音技术?
因为频率越高,需要的石英晶片越薄,但过薄的晶片损耗高且易碎裂。采用泛音技术(如三次、五次泛音)可以在不进一步减薄晶片的情况下获得更高频率。
如何判断一个晶振是基频还是泛音?
通常以40MHz为界:40MHz以下基本都是基频晶振,40MHz以上则是泛音晶振。
泛音晶振在电路中使用时需要注意什么?
泛音晶振需要电感和电容配合使用才能振出泛音频率,如果只用电容,则只能振出基频。
有源晶振为什么成本较高?
有源晶振频率通常较高,内部晶片较薄,且自身带有振荡片,因此成本相对较贵。