晶體和諧振器的區別


晶體和諧振器在電子裝置中用作定時器件,用於生成各種應用所需的精確可靠的訊號。雖然它們執行一些相同任務,但在構造、特性和應用方面有所不同。

晶體由壓電材料製成,並在給定頻率下振動,而諧振器由線圈和電容器製成,併產生在特定頻率下振盪的諧振電路。

閱讀本文,瞭解更多關於晶體和諧振器及其相互區別的資訊。

什麼是晶體?

當向晶體施加電壓時,由於它是由壓電物質(通常是石英)製成,它會在精確且穩定的頻率下振動。壓電效應描述了某些材料(如石英)在施加機械應力時產生電荷,反之亦然的能力。

壓電效應是某些材料(如石英)受到機械應力或變形時發生的現象。施加在晶體上的適度電壓會導致機械變形或振動,這反過來又會在特定頻率下產生電壓。由於這種反饋機制,晶體提供了恆定且精確的振盪頻率,使其成為在電路中產生精確定時訊號的理想選擇。

與傳統的定時器件(如諧振器或RC電路)相比,晶體具有更高的頻率穩定性和精度。晶體可以產生具有非常低頻率漂移和最小相位噪聲的定時訊號,使其適用於精密定時應用,例如時鐘、微處理器和通訊系統。另一方面,晶體可能比其他定時器件更昂貴且尺寸更大,這在某些應用中可能是一個缺點。

各種型別的晶體,例如AT切割、BT切割和SC切割,可根據溫度穩定性、頻率範圍和老化特性進行最佳化,以用於特定應用。最常用的晶體是AT切割晶體,其在較大的溫度範圍內具有幾百萬分之一(ppm)的溫度穩定性。例如,通訊系統使用BT切割晶體,因為它們需要更高的頻率穩定性。SC切割晶體具有幾十億分之一(ppb)的溫度穩定性,用於原子鐘等高精度應用。

什麼是諧振器?

諧振器是一種電子元件,它由線圈和電容器組成,它們協同工作以建立一個在特定頻率下振盪的諧振電路。與晶體不同,諧振器不依賴於壓電特性,也不由固態材料組成。

諧振器電路中的線圈和電容器並聯連線,這會產生一個在給定頻率下諧振的調諧電路。諧振頻率由線圈和電容器的特性決定,並且在有限的溫度範圍內相對穩定。諧振器的頻率穩定性不如晶體,但它們更簡單且更便宜。

微控制器、遙控器和感測器都在需要合理頻率穩定性的電子電路中使用諧振器。在這些應用中,諧振器產生可靠的時鐘訊號,使電子元件同步執行。

陶瓷諧振器、聲表面波 (SAW) 諧振器和整合電容器晶體振盪器 (CXOs) 都是諧振器的例子。陶瓷諧振器最常用,通常比晶體振盪器更便宜且尺寸更小。例如,無線通訊系統使用SAW諧振器,因為它們需要更強的頻率穩定性和更低的相位噪聲。CXOs是帶有內建電容器的晶體振盪器,它在晶體穩定性和諧振器簡單性之間取得了平衡。

晶體和諧振器的區別

下表突出顯示了晶體和諧振器之間的主要區別:

特性

晶體

諧振器

所用材料

石英(固態)

線圈和電容器

頻率穩定性

中等

頻率精度

極佳

良好

工作原理

壓電效應

LC諧振電路

溫度穩定性

良好

中等

成本

高成本

低成本

尺寸

較大

較小

老化

可忽略不計

中等

應用

高精度和穩定性應用(時鐘、微處理器、通訊系統、頻率合成器)

中等精度和穩定性應用(微控制器、遙控器、感測器)

結論

晶體和諧振器都是有用的電子元件,在各種應用中用作定時器件。晶體由於其固態結構和壓電特性而提供更高的頻率穩定性和精度,而諧振器是更簡單且更便宜的替代方案,適用於需要中等頻率穩定性的應用。兩者之間的選擇取決於應用程式的具體要求以及成本、尺寸和效能之間的權衡。

更新於:2023年5月15日

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