在电子领域中,有各种各样的谐振器用于大量应用。在那些谐振器列表中,两种主要使用的材料是石英晶体和陶瓷(制造陶瓷谐振器)。晶体振荡器中使用石英晶体,陶瓷谐振器中使用陶瓷。两者的目的均相同,即在给定输入电压时通过振动产生振荡频率。但是它们两个也有一些差异,这将它们分开,因此它们具有不同的应用程序。
什么是晶体振荡器?
一个振荡器是具有的帮助下产生频率的电路调谐电路和生成频率被称为振荡频率。类似地,晶体振荡器是一种电子电路或设备,用于借助晶体而不是调谐电路来产生稳定的频率。晶体振动时,就像一个谐振器,因此会产生振荡频率。谐振器电路使用晶体来产生振荡,因此被称为晶体振荡器。晶体振荡器的符号和电路如下图所示:
在此处了解有关石英晶体和晶体振荡器的更多信息。
什么是陶瓷谐振器?
与晶体振荡器类似,陶瓷谐振器也是一种电子电路或设备,用于借助陶瓷作为谐振压电材料来产生振荡频率的输出。该材料可以具有两个或更多个电极,当连接到振荡器电路时,该电极会受到机械振动,结果会产生特定频率的振荡信号。谐振器的电路类似于晶体振荡器的电路,如下所示:
当谐振器工作时,机械振动会由于压电材料(即陶瓷)而产生振荡电压,然后该振荡电压作为输出附加到电极上。在逆压电效应的情况下使用逆概念。
晶体振荡器与谐振器
尽管它们具有相同的工作程序并产生与输出相同的频率振荡,但是它们在性能上有一些差异,由于在许多情况下,它们已由振荡器代替了谐振器,它们是:
- 频率范围-晶体振荡器的Q因子比陶瓷谐振器高得多,因为晶体振荡器的频率范围为10 kHz – 100 MHz,而陶瓷谐振器的频率范围为190 kHz – 50 MHz
- 输出-晶体振荡器提供高稳定度的频率输出,而陶瓷谐振器也提供的稳定性输出不如晶体振荡器。在输出频率精度方面,晶体振荡器提供比陶瓷谐振器更精确的输出,因为陶瓷谐振器对温度等参数是敏感元件。振荡器的精度为10ppm-1000ppm,而谐振器的精度为0.1%-1%。
- 参数带来的影响-对于陶瓷谐振器,陶瓷材料的厚度将决定输出谐振频率,而对于晶体振荡器,谐振频率输出取决于材料中声音的大小,形状,弹性和速度。晶体振荡器对温度的依赖性非常低,也就是说,即使温度变化,它们也非常稳定,而陶瓷谐振器对温度的依赖性比晶体振荡器高得多。对于石英晶体振荡器,输出特性取决于振动模式和切割晶体的角度,而在谐振器中,厚度则至关重要。
- 容差和灵敏度-晶体振荡器对冲击和振动的容忍度较小,而陶瓷谐振器则相对较高。晶体振荡器具有较低的ESD(静电放电)容限,而陶瓷谐振器则具有较高的ESD容限。振荡器比谐振器更敏感,可以根据辐射来比较灵敏度。石英的频率公差为0.001%,而PZT的频率公差为0.5%。
- 电容依赖性-谐振器有时可能需要内部电容器,也可能需要外部电容器,而振荡器则需要外部电容器,其值取决于要使用的晶体。
- 所使用的材料-晶体振荡器由石英制成,作为压电谐振器材料,而陶瓷谐振器则由钛酸铅锆(PZT)制成,后者被称为高稳定性压电陶瓷材料。晶体振荡器难以制造,而陶瓷谐振器易于制造。
- 应用–陶瓷谐振器用于微处理器应用,在这些应用中,频率稳定性并不重要,而晶体振荡器则可以用在从电视到带有电子元件的儿童玩具等各种事物中。谐振器适用于低速串行端口通信,而晶体振荡器具有可用于支持高速串行通信的频率。谐振器没有可用于高速串行端口通信的频率。就基于时钟的应用而言,谐振器不太适合用于实时时钟/计时/壁钟,而振荡器如果适合使用可变电容器,则可能适合于计时/ RTC /壁钟,如果没有,则每年可能会有几分钟的漂移调优。