泛音和基頻是什么？解析泛音石英晶振的振蕩原理

作者： 揚興晶振 日期：2021-09-27 瀏覽量：

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

  1、什么是泛音與基頻?

  每個石英晶體都有其基本頻率。除了這種“基本音調”外，每個石英晶體都有幾個泛音。當向石英晶體施加電壓時，石英晶體會以其基音振蕩。在此過程中也會觸發其泛音，但其信號明顯弱于基頻。實際上，大多數情況下，泛音信號只產生正常的相位噪聲。

  通過巧妙地構造振蕩器電路，可以驅動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。

  這項技術使工程師能夠從石英晶體中“擠出”遠高于其基本音調的頻率。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，只能在奇數整數范圍內激勵泛音。

  2、泛音石英晶體如何振蕩?

  剩下的問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。

  基本音調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。但是，在泛音中，不僅石英晶體的上下振動，而且石英晶體內部的分子層也振動。這些層也沿相反方向移動，就像基本音調中晶體的頂部和底部一樣。可以說，石英晶體不僅在其外部振動，而且在“自身”振動。

  形象地講，人們可以形象地看到泛音石英晶體，像是擺在長鏈上的鐘擺。在基本音調中，只有鐘擺擺動，而在泛音中，每個單獨的鏈節也擺動。

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