晶体振荡器的起源,功能和规格,石英振荡器在当今通信技术和数字电路中是不可或缺的.

振荡器使用压电材料（大多数情况下是石英晶体）的机械共振，以逻辑兼容方波的形式生成具有稳定频率的时钟信号。以这种方式产生的信号使系统的其他电子元件同步，因此对于完美运行的最终产品至关重要。大多数需要“频率控制产品”，即石英晶体和振荡器等频率确定产品今天的电路以及随着技术的增加，几乎每天都会出现新的应用程序和可能的用途。

压电现象-材料在施加压力时产生电压的能力-由雅克和皮埃尔居里兄弟于1880年首次发现。

这一发现为1917年著名的贝尔电话实验室的AlexanderM.Nicholson最初使用罗谢尔盐晶体的开发奠定了基础。1921年，WalterGuytonCady发明了第一个石英振荡器。核心是振荡石英，它是通过压电效应产生振荡的。如果通过气相沉积电极向石英板（二氧化硅，SiO2）施加电脉冲，则晶格结构会变形。这进而导致电荷偏移，进而导致电信号（电压）。通过逆变器（反馈）放大，石英在某些条件下开始以其谐振频率振荡。频率很大程度上取决于石英晶体薄片（也称为坯料）的尺寸、厚度和形状以及材料常数。

无线电技术中的石英振荡器

在1920年代和1930年代，无线电的发明及其不断增加的使用以及无线电发射器的普遍构造导致了对这些晶体振荡器的商业需求。在使用晶体之前，无线电台使用调谐电路来控制频率，这些调谐电路可以轻松地将频率降低3到4kHz。发射机被分配的频率仅相隔10kHz，因此由于频率漂移，发射机之间经常存在重叠。

晶体振荡器解决频率漂移问题

由于现在使用的石英振荡器具有出色的频率稳定性，解决了电台之间的频率漂移问题，让更好的聆听体验成为可能。随着1950年代数字时代的到来，需求急剧增加，需要一种用于种植合成石英的商业工艺。这最终也是由贝尔实验室开发的，它可以可靠地满足振荡器电路中对晶体的巨大需求.

晶振心脏的制作

时至今日，人工制造的晶体是振荡器最常见的基础。使用水热合成法，石英是在350至400°C的温度和100至120MPa的压力下，在大型高压釜中从水溶液中生长出来的。天然石英石用作营养物，在这些条件下会缓慢溶解。由于高压釜中保持的温差，所得溶液流入高压釜的生长区以生长成纯石英。使用这种方法，可以生产出高纯度和高质量的完美生长的石英晶体，也适用于最现代的应用。

然后将得到的石英棒切割成晶片。为此，必须首先使用X射线设备确定X/Y/Z轴的位置。由于石英的温度稳定性受切割角度的影响，因此精确切割尤为重要。百分之九十的水晶都是用所谓的AT切割制成的。石英以与原始锭的Z轴成35°15'的角度切割。

石英晶体谐振器原锭采用专用多片锯切割，可配备激光折光仪和紧固、上胶装置。然后可以将石英锭粘合在一起，使其结晶角对齐，然后制成偏差约为10角秒（1度的360度）。

AT切割晶体的温度曲线大致对应于y=x³，切割角度的偏差会影响曲线的走向和最终产品的频率稳定性。

生产，然后控制，最后排序

为了获得满足角度精度要求高的晶体，必须大量生产，然后再进行检查和分类，超出公差的晶体用于其他规格更广泛的应用。

制作完坯料后，必须设置石英的振荡频率。它与石英的质量成反比。对于AT切割毛坯，零件的振动频率约为1680除以厚度（以毫米为单位）。例如，一个10MHz的晶体必须经过研磨、研磨、蚀刻和抛光到大约0.168mm的厚度。任何处理步骤都可能发生碎裂、开裂、划痕或并行度丢失，这可能导致最终产品发生故障并导致杂散信号，或者在某些情况下会导致频率突然变化。通常，实际使用的最高基频约为40MHz。然而，有许多技术也可用于产生更高的频率.