泛音和基频是什么？解析泛音石英晶振的振荡原理

用基调的AT晶体无法产生这样的高频。尽管基频为40到50MHz的石英晶体是可行的，但其生产涉及大量的工作和相应的成本。因此，“泛音晶体”通常用于20MHz以上的频率。

1、什么是泛音与基频?

每个石英晶体都有其基本频率。除了这种“基本音调”外，每个石英晶体都有几个泛音。当向石英晶体施加电压时，石英晶体会以其基音振荡。在此过程中也会触发其泛音，但其信号明显弱于基频。实际上，大多数情况下，泛音信号只产生正常的相位噪声。

通过巧妙地构造振荡器电路，可以驱动石英晶体的泛音而不是基频。因此，将附加的谐振电路添加到振荡器电路，以便放大石英晶体的泛音信号。

这项技术使工程师能够从石英晶体中“挤出”远高于其基本音调的频率。例如，如果石英晶体以20MHz的基频振荡，则第三泛音以60MHz振荡，第五泛音以100MHz振荡。由于振荡器电路的电子特性，只能在奇数整数范围内激励泛音。

2、泛音石英晶体如何振荡?

剩下的问题是泛音石英振荡的形状。你可以将泛音振荡想象为晶体基本振荡的倍数。

基本音调中的厚度剪切振荡器的振荡

让我们以厚度剪切振荡器为例：在电压下，石英晶体的顶部和底部在基音中沿相反的方向移动。但是，在泛音中，不仅石英晶体的上下振动，而且石英晶体内部的分子层也振动。这些层也沿相反方向移动，就像基本音调中晶体的顶部和底部一样。可以说，石英晶体不仅在其外部振动，而且在“自身”振动。

形象地讲，人们可以形象地看到泛音石英晶体，像是摆在长链上的钟摆。在基本音调中，只有钟摆摆动，而在泛音中，每个单独的链节也摆动。