石英晶体谐振器和石英晶体振荡器
石英晶体元器件简介演示
未来石英晶体元器件将不断涌现出新的技术创新，推动市场不断升 级和变革。
行业整合
随着市场竞争的加剧，石英晶体元器件行业将出现整合现象，优势企 业将进一步巩固市场地位。
05
石英晶体元器件的选型与使用 注意事项
选型原则与标准
性能参数匹配
选择满足电路性能要求的石英晶 体元器件，确保其频率、温度系 数、负载电容等参数符合设计要 求。
通过石英晶体元器件，可以确保电子 设备中的电路运行在准确的频率上， 从而提高设备的性能和稳定性。
石英晶体传感器的应用
石英晶体传感器利用石英晶体的压电效应，将物理量（如压力、加速度、温度等 ）转换为电信号。
这些传感器在工业自动化、环境监测、航空航天等领域有广泛应用，用于测量和 监控各种物理量。
石英晶体谐振器的应用
石英晶体谐振器利用石英晶体的振荡特性，产生高精度和高 稳定的振荡信号。
在各种电子设备和通信系统中，石英晶体谐振器被用作时钟 源或参考频率源，确保系统正常运行。
03
石英晶体元器件的制造工艺
石英晶体元器件的制造工艺
• 石英晶体元器件，也称为石英晶体振荡器（Quartz Crystal Oscillator, QCO），是一种利用石英晶体（通常为天然或人造 石英）的压电效应产生振荡的电子元件。由于其具有高精度、 高稳定性和长寿命等优点，石英晶体元器件广泛应用于通讯、 导航、计算机、家电及工业控制等领域。
04
石英晶体元器件的市场与发展 趋势
市场需求与竞争格局
市场需求
随着电子设备的发展，石英晶体元器件市场需求持续增长，尤其在通信、导航 、消费电子等领域。
竞争格局
石英晶体元器件市场呈现多极化竞争格局，国内外知名品牌和中小企业均有参 与，竞争激烈。
石英晶体频率元器件
石英晶体频率元器件石英晶体频率元器件是一种广泛应用于电子设备中的元器件，它具有稳定、精度高、可靠性强等特点，在通信、计算机、无线电等领域中发挥着重要作用。
石英晶体频率元器件是一种基于石英晶体的谐振器，通过利用石英晶体的特殊物理性质来实现频率的稳定和精确。
石英晶体具有压电效应和逆压电效应，当施加外力或电场时，石英晶体会产生相应的机械应变或电荷分布变化。
这种机械应变或电荷分布变化将导致石英晶体的压电振荡，从而产生稳定的频率。
石英晶体频率元器件通常由石英晶体谐振器、振荡器电路和频率分频电路等组成。
石英晶体谐振器是石英晶体频率元器件的核心部件，它由石英晶体片、电极和封装等组成。
石英晶体片是石英晶体谐振器的振荡源，通过对石英晶体片施加电场或机械应力来产生振荡信号。
电极用于对石英晶体片施加电场或接收振荡信号。
封装用于保护石英晶体谐振器，防止外界干扰。
振荡器电路是石英晶体频率元器件的控制部分，它通过对石英晶体谐振器施加适当的反馈，使其产生稳定的振荡信号。
振荡器电路通常由放大器、反馈电路和调谐电路等组成。
放大器用于放大石英晶体谐振器的振荡信号，增加其能量。
反馈电路用于将一部分振荡信号反馈给石英晶体谐振器，使其保持振荡。
调谐电路用于调节石英晶体谐振器的频率，使其达到所需的数值。
频率分频电路是石英晶体频率元器件的辅助部分，它用于将石英晶体谐振器的高频振荡信号分频得到所需的频率。
频率分频电路通常由计数器、分频器和锁相环等组成。
计数器用于计数石英晶体谐振器的高频振荡信号。
分频器用于将计数器的输出信号分频得到所需的频率。
锁相环用于将石英晶体谐振器的频率与参考信号的频率同步，从而实现频率的稳定和精确。
石英晶体频率元器件具有很多优点。
首先，它具有高稳定性和高精度，能够在广泛的温度范围内保持稳定的频率输出。
其次，石英晶体频率元器件的频率可调范围广，可满足不同应用的需求。
此外，石英晶体频率元器件还具有体积小、功耗低、抗干扰性强等特点，适用于各种严苛的工作环境。
石英晶体谐振器和石英晶体振荡器
石英晶体谐振器一、术语解释1、标称频率：晶体技术条件中规定的频率，通常标识在产品外壳上。
2、工作频率：晶体与工作电路共同产生的频率。
3、调整频差：在规定条件下，基准温度（25±2℃）时工作频率相对于标称频率所允许的偏差。
4、温度频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度（25±2℃）时工作频率的允许偏差。
5、老化率：在规定条件下，晶体工作频率随时间而允许的相对变化。
以年为时间单位衡量时称为年老化率。
6、静电容：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容，通常用C0表示。
7、负载电容：与晶体一起决定负载谐振频率fL的有效外界电容，通常用CL表示。
负载电容系列是：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF、50PF、100PF。
只要可能就应选推荐值：10PF、20PF、30PF、50PF、100PF。
8、负载谐振频率（fL）：在规定条件下，晶体与一负载电容相串联或相并联，其组合阻抗呈现为电阻性时的两个频率中的一个频率。
在串联负载电容时，负载谐振频率是两个频率中较低的一个，在并联负载电容时，则是两个频率中较高的一个。
9、动态电阻：串联谐振频率下的等效电阻。
用R1表示。
10、负载谐振电阻：在负载谐振频率时呈现的等效电阻。
用RL表示。
RL＝R1（1+C0/CL）211、激励电平：晶体工作时所消耗功率的表征值。
激励电平可选值有：2mW、1mW、0.5mW 、0.2mW、0.1mW、50μW、20μW、10μW、1μW、0.1μW等12、基频：在振动模式最低阶次的振动频率。
13、泛音：晶体振动的机械谐波。
泛音频率与基频频率之比接近整数倍但不是整数倍，这是它与电气谐波的主要区别。
泛音振动有3次泛音，5次泛音，7次泛音，9次泛音等。
二、应用指南石英晶体谐振器根据其外型结构不同可分为HC-49U、HC-49U/S、HC-49U/S•SMD、UM-1、UM-5及柱状晶体等。
HC-49U适用于具有宽阔空间的电子产品如通信设备、电视机、电话机、电子玩具中。
晶振基础知识介绍
晶振基础知识介绍晶振：即所谓石英晶体谐振器(无源)和石英晶体振荡器（有源）的统称。
无源和有源的区别：无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。
无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说法并不准确；有源晶振是一个完整的谐振振荡器。
石英晶体振荡器与石英晶体谐振器都是提供稳定电路频率的一种电子器件。
石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振，而石英晶体谐振器是利用石英晶体和内置IC共同作用来工作的。
振荡器直接应用于电路中，谐振器工作时一般需要提供3.3V电压来维持工作。
振荡器比谐振器多了一个重要技术参数：谐振电阻（RR），谐振器没有电阻要求。
RR的大小直接影响电路的性能，因此这是各商家竞争的一个重要参数。
晶振的原理：压电效应(物理特性)：在水晶片上施以机械应力时,，会产生电荷的偏移，即为压电效应。
逆压电效应：相对在水晶片上印加电场会造成水晶片的变形即产生逆压电效应，利用这种特性产生机械振荡，变换成电气信号。
晶振的作用：一、为频率合成电路提供基准时钟，产生原始的时钟频率。
二、为电路产生震荡电流,发出时钟信号晶振的分类：一、按材质封装(1).金属封装-SEAMTYPE (2).陶瓷封装-GLASSTYPE二、贴装方式(1).直插封装-DIP (2).贴片封装-SMD三、按产品类型(1).crystal resonator—晶体谐振器（无源晶体）(2).crystal oscillator—晶体振荡器（有源晶振）---SPXO 普通有源晶体振荡器---VCXO电压控制晶体振荡器---TCXO 温度补偿晶体振荡器---VC-TCXO压控温补晶体振荡器(3).crystal filter—晶体滤波器(4).tuning fork x’tal (khz)-水晶振动子部分 KDS晶振图例：DT-14/DT-26/DT-38 DMX-26S DSX220G DSO321SR/221SR HC-49S/AT-49DSX321G/221 G SM-14J DSV531SV DSX530G/840GDSA/B321SDA晶振的名词术语：SMT ：Surface Mount Technology 表面贴装技术SMD ：Surface Mount Device 表面贴装元件OSC ：Oscillator Crystal 晶体振荡器TCXO ：Temperature Compensate X‘tal Oscillator 温度补偿晶体振荡器VC-TCXO ：Voltage Controlled, Temperature Compensated Crystal Oscillator 压控温度补偿晶体振动器 VCXO ：Voltage Control Oscillator 压控晶体振动器 DST410S/310S/210A DSX320G DSA/B321SCL HC-49SMD/SMD-49晶振的重要参数：1、标称频率F：晶体元件规范（或合同）指定的频率。
石英晶体谐振器和振荡器的区别
其实很多人都知道分为有源晶振和无源晶振，Realgiant了解到部分人仍然分不清楚他们到底有何区别，甚至有的客户这样问过，为什么两种晶振体积都是一样的，一个只要几毛钱，而另一个却要几块钱，为什么会相差那么大?Realgiant在此教大家如何区分石英晶体谐振器和石英晶体振荡器。
石英晶体谐振器(quartz crystal unit或quartz crystal resonator,常简写成Xtal)，简称石英晶体或晶振，它是利用石英晶体的压电效应，用来产生高精度振荡频率的一种电子元件。
需搭配外加电路才会产生振荡。
是被动(无源)元件，我们又称它无源晶振。
该元件主要由石英晶片、基座、外壳、银胶、银等成分组成。
根据引线状况我们把石英晶振分为直插(有引线)与表面贴装(无引线)两种类型。
无源晶振通常是两支接引的电子元件。
石英晶体振荡器(crystal oscillator,简写 OSC 或 XO)是指内含石英晶体与振荡电路的模组，它需要电源，可直接产生振荡讯号输出。
因内含主动(有源)电子元件，整个模组也属主动元件，因此，我们又称它有源晶振。
石英振荡器通常是四支接脚的电子元件，其中两支为电源，一支为振荡讯号输出，另一支为空脚或控制用。
相比石英晶体谐振器，石英晶体振荡器非常的复杂，这不仅体现在它的参数上，同时也体现在它的种类上。
在上一篇有关温补晶振的文章中我们已经了解到温补晶振是一种石英晶体振荡器。
在晶振行业中，通常我们将石英晶体振荡器分为以下几类：SPXO普通振荡器、TCXO温补振荡器、VCXO压控晶体振荡器、OCXO恒温振荡器以及VC-TCXO压控温补振荡器。
下面我们来逐步了解这几种石英晶体振荡器。
普通石英晶体振荡(SPXO)，也有人叫它XO、OSC振荡器，SPXO可以产生10^(-5)~10^(-4)量级的频率精度，标准频率1~100MHZ,频率稳定度是±100ppm.SPXO没有采用任何温度频率补偿措施，价格低廉，通常用作微处理器的时钟器件。
石英晶体元器件概述
石英晶体元器件概述一、前言石英晶体俗称水晶，成分是SiO2，是一种重要的压电材料，可用于制造压电元器件。
例如：石英晶体谐振器、石英晶体滤波器、石英晶体振荡器、石英晶体传感器等。
二、石英晶体元器件的内容三、晶振分类根据晶振的不同使用要求及特点，通常分为以下几类：普通晶振、温补晶振、压控晶振、温控晶振等。
1、普通晶振（PXO或SPXO）：是一种没有采取温度补偿措施的晶体振荡器，在整个温度范围内，晶振的频率稳定度取决于其内部所用晶体的性能。
特点：●频率精度（准确度）：10-5～10-4量级●标准频率：1～100MHZ●频率稳定度是±100ppm。
●用途：通常用作微处理器的时钟器件、本振源或中间信号。
●封装尺寸： DIP14（21×14×6mm），SMD 7050、5032、3225、2520。
●价格：是晶振中最廉价的产品，2、温补晶振（TCXO）：是在晶振内部采取了对晶体频率温度特性进行补偿，以达到在宽温温度范围内满足稳定度要求的晶体振荡器。
一般模拟式温补晶振采用热敏补偿网络。
特点：●频率精度（准确度）：10-7～10-6量级●频率范围：1～60MHz●频率稳定度：±1～±2.5ppm●封装尺寸： DIP14（21×14×6mm），11.4×9.6mm，SMD 7050、5032、3225、2520●用途：通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备等。
●由于其良好的开机特性、优越的性能价格比及功耗低、体积小、环境适应性较强等多方面优点，因而获行了广泛应用。
3、压控晶振（VCXO）：是一种可通过调整外加电压使晶振输出频率随之改变的晶体振荡器，主要用于锁相环路或频率微调。
压控晶振的频率控制范围及线性度主要取决于电路所用变容二极管及晶体参数两者的组合特点：●频率精度（准确度）：是10-6～10-5量级●频率范围：1～30MHz●频率稳定度：±50ppm●用途：通常用于锁相环路●封装尺寸：14×10×3mm或更小，SMD 7050、5032、3225、25204、恒温晶振（OCXO）：采用精密控温，使电路元件及晶体工作在晶体的零温度系数点的温度上。
石英晶体振荡器原理
石英晶体振荡器原理石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。
其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。
1.晶振概述晶振一般指晶体振荡器。
晶体振荡器BAV99-7是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片），石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振；并添加到包装内部IC形成振荡电路的晶体兀件称为晶体振荡器。
其产品一般用金属壳包装，也用玻璃壳包装.陶瓷或塑料包装。
2.晶振的工作原理石英晶体振荡器是一种由石英晶体压电效应制成的谐振器件。
其基本组成大致如下：从石英晶体上按一定方向角切下薄片，在两个对应面涂上银层作为电极，在每个电极上焊接一根导线，连接到管脚上。
此外，封装外壳构成石英晶体谐振器，简称石英晶体或晶体.晶体振动。
其产品一般用金属外壳包装，也有玻璃外壳.陶瓷或塑料包装。
如果在石英晶体的两个电极上增加一个电场，晶片就会发生机械变形。
相反，如果在晶片两侧施加机械压力，就会在晶片的相应方向产生电场，这种物理现象称为压电效应。
如果在晶片的两极上增加交变电压，晶片会产生机械振动，晶片的机械振动会产生交变电场。
一般来说，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常小，但当外部交变电压的频率为特定值时,振幅明显增远大于其他频率,称为压电谐振，与1C电路的谐振现象非常相似。
其谐振频率与晶片切割方法相似。
.几何形状.尺寸等相关。
晶体不振动时，可视为平板电容器，称为静电电容器C,晶片的大小和几何尺寸.与电极面积有关，一般几种皮法到几十种皮法。
当晶体振荡时,机械振动的惯性可以与电感1相等。
一般1值为几十豪亨到几百豪亨。
电容C可以等效晶片的弹性，C值很小，一般只有0.0002-0.1皮法。
晶体振荡器与晶体谐振器
晶体振荡器与晶体谐振器所谓谐振器，不只包括石英晶体谐振器，还包括如陶瓷谐振器，LC 谐振器等。
而晶振，是晶体振荡器的简称，它是用晶体谐振器和电路结合构成的振荡器部件，尤其是指用石英晶体做成的振荡器部件。
所以完整的命名应是“石英晶体谐振器”和“石英晶体振荡器”。
另外，谐振器是无源器件，需要外围电路驱动其工作，产生时钟输出。
振荡器则是有源器件，自身就有内置电路，提供较稳定的时钟输出。
晶体振荡器是用晶振作选频元件的振荡电路，较其他振荡电路具有选频特性好（Q值很高）、频率稳定度很高等优点。
谐振器与振荡器的根本区别就在于有源与无源，也可以说是主动与被动。
振荡器比谐振器多了一个控制电路。
晶体谐振器有一些等效参数，不同的使用环境可能会有不同的要求，比如有些使用中对负载电容C0 / C1 有要求，选用时还要考虑环境温度、负载电容、频率精度甚至DLD 等要求，这就要求外围振荡电路的参数要加一些控制才能输出稳定的频率。
晶体振荡器就避免了这些麻烦，振荡电路已经由生产厂家做好，使用时只需要提供一个稳定的电源供电就可以有稳定输出了。
另外振荡器还有一些辅助功能的，比如，压控晶振（VCXO）、温补晶振（TCXO）、恒温晶振（OCXO）等，这些振荡器可以满足直接使用谐振器时难以做到的一些精密控制。
像OCXO 的频率精度可以做到E-9 量级。
其次，晶振是用晶体谐振器作成的，为了在别的部件上面，作为信号载波，或时序。
以符合所生产产品的要求。
在电子学上，通常将含有晶体管元件的电路称作“有源电路”（如有源音箱、有源滤波器等），而仅由阻容元件组成的电路称作“无源电路”。
晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。
无源晶振与有源晶振的英文名称不同，无源晶振为crystal（晶体，一种矿物质），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器，晶体加外围电路）。
无源晶振是有2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说法并不准确；信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的片子，而且价格通常也较低，因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
石英晶体谐振器一、术语解释1、标称频率：晶体技术条件中规定的频率，通常标识在产品外壳上。
2、工作频率：晶体与工作电路共同产生的频率。
3、调整频差：在规定条件下，基准温度（25±2℃）时工作频率相对于标称频率所允许的偏差。
4、温度频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度（25±2℃）时工作频率的允许偏差。
5、老化率：在规定条件下，晶体工作频率随时间而允许的相对变化。
以年为时间单位衡量时称为年老化率。
6、静电容：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容，通常用C0表示。
7、负载电容：与晶体一起决定负载谐振频率fL的有效外界电容，通常用CL表示。
负载电容系列是：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF、50PF、100PF。
只要可能就应选推荐值：10PF、20PF、30PF、50PF、100PF。
8、负载谐振频率（fL）：在规定条件下，晶体与一负载电容相串联或相并联，其组合阻抗呈现为电阻性时的两个频率中的一个频率。
在串联负载电容时，负载谐振频率是两个频率中较低的一个，在并联负载电容时，则是两个频率中较高的一个。
9、动态电阻：串联谐振频率下的等效电阻。
用R1表示。
10、负载谐振电阻：在负载谐振频率时呈现的等效电阻。
用RL表示。
RL＝R1（1+C0/CL）211、激励电平：晶体工作时所消耗功率的表征值。
激励电平可选值有：2mW、1mW、、、、50μW、20μW、10μW、1μW、μW等12、基频：在振动模式最低阶次的振动频率。
13、泛音：晶体振动的机械谐波。
泛音频率与基频频率之比接近整数倍但不是整数倍，这是它与电气谐波的主要区别。
泛音振动有3次泛音，5次泛音，7次泛音，9次泛音等。
二、应用指南石英晶体谐振器根据其外型结构不同可分为HC-49U、HC-49U/S、HC-49U/S•SMD、UM-1、UM-5及柱状晶体等。
HC-49U适用于具有宽阔空间的电子产品如通信设备、电视机、电话机、电子玩具中。
HC-49U/S适用于空间高度受到限制的各类薄型、小型电子设备及产品中。
HC-49U/S•SMD为准表面贴装型产品，适用于各类超薄型、小型电脑及电子设备中。
柱状石英晶体谐振器适用于空间狭小的稳频计时电子产品如计时器、电子钟、计算器等。
UM系列产品主要应用于移动通讯产品中，如BP机、移动手机等。
石英晶体谐振器主要用于频率控制和频率选择电路。
本指南有助于确保不出现性能不满意、成本不合适及可用性不良等现象。
1、振动模式与频率关系：基频1～35MHz3次泛音10～75MHz5次泛音50～150MHz7次泛音100～200MHz9次泛音150～250MHz2、晶体电阻：对于同一频率，当工作在高次泛音振动时其电阻值将比工作在低次振动时大。
"信号源+电平表"功能由网络分析仪完成Ri、R0：仪器内阻：一般为50ΩR1--滤波器输入端外接阻抗，阻抗值为匹配阻抗减去50Ω。
R2--滤波器输出端外接阻抗，阻抗值为匹配阻抗减去50Ω。
在滤波器条件的匹配阻抗中有时有并接电容要求，应按上图连接。
3、工作温度范围与温度频差：在提出温度频差时，应考虑设备工作引起的温升容限。
当对温度频差要求很高，同时空间和功率都允许的情况下，应考虑恒温工作，恒温晶体振荡器就是为此而设计的。
4、负载电容与频率牵引：在许多应用中，都有用一负载电抗元件来牵引晶体频率的要求，这在锁相环回路及调频应用中非常必要，大多数情况下，这个负载电抗呈容性，当该电容值为CL时，则相对负载谐振频率偏移量为：DL=C1/[2（C0+CL）]。
而以CL作为可调元件由DL1调至DL2时，相对频率牵引为DL1，L2= C1（CL1－CL2）/[2（C0+CL1）（C0+CL2）]。
5、负载电容的选择：晶体工作在基频时，其负载电容的标准值为20PF、30PF、50PF、100PF。
而泛音晶体经常工作在串联谐振，在使用负载电容的地方，其负载电容值应从下列标准值中选择：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF。
6、激励电平的影响：一般来讲，AT切晶体激励电平的增大，其频率变化是正的。
激励电平过高会引起非线性效应，导致可能出现寄生振荡；严重热频漂；过应力频漂及电阻突变。
当激励电平过低时则会造成起振阻力不易克服、工作不良及指标的不稳定。
7、滤波电路中的应用：应用于滤波电路中时，除通常的规定外，更应注意其等效电路元件的数值和误差以及寄生响应的位置和幅度，由于滤波晶体设计的特殊性，所以用户选购时应特别说明。
石英晶体谐振器的振动实质上是一种机械振动实际上石英晶体谐振器可以被一个具有电子转换性能的两端网络测出这个回路包括L1 C1 同时C0 作为一个石英晶体的绝缘体的电容被并入回路与弹性振动有关的阻抗R1 是在谐振频率时石英晶体谐振器的谐振阻抗(见图1)石英晶体作为谐振器在使用时要求其谐振频率在温度发生变化时保持稳定温频特性与切割角有关每个石英晶体具有结晶轴晶体切割是按其振动模式沿垂直于结晶轴的角度切割的典型的晶体切割和温频特性(见图2)AT 型石英晶体谐振器的温度特性目前大多用三次曲线表示(见图3) 一个石英晶片在所需要的频率范围已满足的情况下在某一角度被切割以达到要求的工作温度范围当然实际上即使在成功的操作中也会有一些由于切割和磨光精确性不够而造成的角度散布由此操作的精确度需要提高在图4 中可以看到频率公差和生产难度等级的关系负载电容CL 是组成振荡电路时的必备条件在通常的振荡电路中石英晶体谐振器作为感抗而振荡电路作为一个容抗被使用也就是说当晶体两端均接入谐振回路中振荡电路的负阻抗-R 和电容CL 即被测出这时这一电容称为负载电容负载电容和谐振频率之间的关系不是线性的负载电容小时频率偏差量大当负载电容提高时频率偏差量减小当振荡电路中的负载电容减少时谐振频率发生较大的偏差甚至当电路中发生一个小变化时频率的稳定性就受到巨大影响负载电容可以是任意值但10-30PF 会更佳Equivalent Circuit of Crystal Oscillation Circuit (晶体振荡电路中的等效电路)在振荡电路中石英晶体谐振器作为感抗被使用石英晶体谐振器和振荡电路的关系如图5 所示为提高振荡电路中的起振条件须提高振荡电路中的负阻抗而电路中没有足够的负阻抗偏差则较难起振在振荡电路中负阻抗的值应达到谐振阻抗的5-10 倍在振荡电路中负载电容的中心值其决定谐振频率的绝对值和其变化范围谐振频率的良好调整范围应保持在最佳值Oscillation Circuit (振荡电路)一个由石英晶体谐振器组成的典型振荡电路如图7 所示Frequency (MHZ) Cg, Cd (PF) Rd (V) CL (PF)3-4 27 164-5 27 165-6 27 166-8 18 128-12 18 1212-15 18 1215-20 15 1220-25 12 660 10Spurious Resonances (寄生响应)所有石英谐振器均有寄生在主频率之外的不期望出现的振荡响应他们在等效电路图中表现为附加的以R1 L1C1 形成的响应回路寄生响应的阻抗RNW 与主谐振波的阻抗Rr 的比例通常以衰减常数dB 来表示,并被定义为寄生衰减aNW=-20 · lg对于振荡用晶体,3 至6dB 是完全足够的.对于滤波用晶体,通常的要求是超过40dB. 这一规格要求只有通过特殊设计工艺并使用数值非常小的动态电容方能达到.可达到的衰减随着频率的上升和泛音次数的增加而减小. 通常的平面石英晶片谐振器比平凸或双面凸晶片谐振器的寄生衰减要良好. 在确定寄生响应参数时,应同时确定一个可接受的寄生衰减水平以及寄生频率与主振频率的相对关系.在AT 切型中,对于平面晶片,"不和谐的响应"只存在于主响应的+40 至+150KHZ 之间,对于平凸或双面凸的晶片,寄生则在+200 至+400KHZ 之间.在以上的测量方法中,寄生响应衰减至20 至30dB 时是可以测量的,对于再高一些的衰减.C0 的补偿是必需的.Drive Level (DLD) (激励功率依赖性)石英振荡器的机械振动的振幅会随着电流的振幅成正比例地上升. 功率与响应阻抗的关系为Pc=12qR1, 高激励功率会导致共振的破坏或蒸镀电极的蒸发,最高允许的功率不应超过10mV. 由于L1 和C1 电抗性的功率振荡,存在Qc=Q x Pc. 若Pc=1mV, Q=, Qc 则相当于100W. 由于低的Pc 功率会导致振荡幅度的超过,最终导致晶体的频率上移.随着晶体泛音次数的增加, 对于激励功率的依赖性更加显著.上图显示了典型的结果, 但是精确的预期结果还是要受到包括晶体设计和加工,机械性晶片参数,电极大小,点胶情况等的影响.可以看出, 激励功率必须被谨慎地确定,以使晶体在生产中和使用中保持良好的关系.当今,一个半导体振荡回路的激励功率一般为,故在生产晶体时也一般按进行.一个品质良好的晶体可以容易地起振,其频率在自1nW 逐步增加时均能保持稳定.现在, 晶体两端的功率很低的半导体回路也可以在很低的功率的情况下工作良好.上图显示了一个对激励功率有或无依赖性的晶体的工作曲线的比较. 晶体存在蒸镀电极不良,晶片表面洁净度不足, 都会存在如图所示的在低功率时出现高阻抗的情况, 这一影响称为激励功率依赖性(DLD). 通常生产中测试DLD 是用1~10mV 测试后再用1mV 测试, 发生的阻抗变化可作为测试的标准. 很显然, 在增加测试内容会相当大的提高晶体生产的成本.利用适当的测试仪器可以很快地进行DLD 极限值的测定,但是只能进行合格/不合格的测试.IEC 草案248 覆盖了根据(DIV)IEC444-6 制定的激励功率的依赖性的测量方法.提供具有充分的反馈和良好脉冲的最优化的振荡回路,可以极大的消除振荡的内部问题.Notes for Crystal Unit Applications(石英晶体谐振器使用的注意点) (1)与HC-49/U 相比,小的石英晶体谐振器(如HC-49U/S,HC-49USM, UM-1, 49T) 都是低激励功率(100um 或以下). 在使用之前,须在一个实际的安装电路中检验晶体电流(见图5).深圳市格利特电子有限公司TEL:+86- FAX:+86-(2)须检查电路的负阻抗,负阻抗的认可见图8.负阻抗应是谐振阻抗的5 倍左右.(3)当使用C-MOS 振荡器时(见图7)线路图中的Rd 是必要的. 如果Rd 达到要求, 激励功率会保持在规定值内,那么谐振频率也就稳定了.(4)在10-30PF 内,可以用Cg 和Cd, 如果Cg 和Cd<10PF 或>30PF, 振荡会被电路现象轻易的影响, 激励功率会升高,或负阻抗会减小, 最终导致振荡的不稳定.(5)晶体振荡电路的设计应尽量简短.(6)电路和线路板间的杂散电容应尽量被减少.(7)尽量避免晶体振荡电路穿过其他电路.(8)如果电路用IC 方式,而且IC 制造各不相同,那么频率, 激励功率, 负阻抗须被确认.(9)泛音振荡电路还需要附加的参考.摘要：石英晶体振荡器在无线系统等应用领域中提供频率基准，是目前其它类型的振荡器尚不能替代的。