石英晶体振荡器设计方案
3_实验三 石英晶体振荡器(1)
实验三石英晶体振荡器
[实验目的]
1.了解晶体振荡器的工作原理及特点；
2.掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。
[实验要求]
1.查阅晶体振荡器的有关资料, 阐明为什么用石英晶体作为振荡回路元件就能使振荡器的频率稳定度大大提高；
2.试画并联谐振型晶体振荡器和串联谐振型晶体振荡器的实际电路, 并阐述两者在电路结构及应用方面的区别。
[实验仪器设备及材料]
1.双踪示波器；
2.万用表；
3.高频电路实验装置
[实验方案]
实验电路见图3-1。
1.测振荡器静态工作点, 调图中Rp, 测得IEmin及IEmax；
2.测量当工作点在上述范围时的振荡频率及输出电压；
3.负载不同时对频率的影响, RL分别取110kΩ、10kΩ、1kΩ, 测出电路振荡频率, 填入表10-3-1并与LC振荡器比较。
填入表10-3-1, 并与LC振荡器比较。
R L～f 表10-3-1 实验数据
[实验报告]
1.画出实验电路的交流电路；
2.整理实验数据；
3.比较晶体振荡器与LC振荡器带负载能力的差异, 并分析原因；
4.你如何肯定电路工作在晶体的频率上；
5.根据电路给出的LC参数计算回路中心频率, 阐述本电路的优点。
[思考题]
石英晶体振荡器与LC三点式振荡器输出信号的差异有哪些？
1。
试论石英晶体振荡器的原理和应用
．
英 晶片的 相应方 向上 就会 产 生 电 场 ； 过来 ， 反 在
石 英晶片 的两个 电极 之 间外 加一 电场 ， 晶片 又会
厂
庙 ● 』
英通 常是 六方 晶体 ， 晶 把 体按 一 定 的方 位 切 割 成 薄 片， 是石英 晶片 ， 以把 它切 成正方 形 、 就 可 矩形
＾ 时它 的 阻抗为 零 ； 一个 是并 联谐振 频 率 ， 在 ｆ＝ ， 时它 的阻抗 为无穷 大 。 两个 频率 的计算 ２ 这
１ １
或 圆形 ， 晶片 的两 面镀 上 一 层 薄银 ， 焊上 两 在 再
李培 行 ， 自考 刘
河北省广宗县广宗 中学 ， 河北省 广宗县 ０ ４ ０ ５６ ０
大家熟悉 的 Ｌ Ｃ正弦 波振荡 器 ， 大 的缺点 最 是 振荡频率 很 不稳 定 ， 到 电源 电压 、 受 环境 温 度
３ 晶振 谐 振频率 的计算
石英 晶 体 在 电路 中相 当 于 一 个 Ｌ 振 荡 回 Ｃ
Ｖｏ ． ８ ＮＯ ３ ３ １２ ． ７ （ Ｓ） ３ ２ ０ ． Ｏ１ ． ０． ６
物
理
教
学
探
讨
第２０年 第 ３期 （ 半 月） 上
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｐ ｙ ｉｓ Ｔｅ ｃ ｉ ｇ ｏ ｒ ａ ｆ ｈ ｓｃ ａｈｎ
试 论 石 英 晶体 振 荡 器 的原 理 和 应 用
变化 、 元件 老化等外 界 因素 的 影 响 ， 谐振 频 率
就 会发 生 改 变 。 石英 晶 体 振 荡 器 （ 而 简称 晶振 ）
石英晶体振荡电路石英谐振器
6.8 k
C1 120 p 200 (a )
C4为微调电容， 用来改变振荡 频率，不过频 率调节范围是 很小的。
37
石英谐振器
2.串联型晶体振荡电路
电路结构
等效电路
注：晶体相当于短路元件，常串接在正反馈支路中。
29
石英谐振器
二、石英晶体振荡电路
石英晶体在电路中可以起三种作用：
一是充当等效电感，晶体工作在接近于并联谐振频率 fp
的狭窄的感性区域内， 这类振荡器称为并联谐振型石英晶体 振荡器；
二是石英晶体充当短路元件，并将它串接在反馈支路内， 用以控制反馈系数，它工作在石英晶体的串联谐振频率fq上， 称为串联谐振型石英晶体振荡器； 三是充当等效电容，使用较少。
12
石英谐振器
(4)恒温控制式晶体谐振器(OCXO)：将晶体和振荡电路置 于恒温槽中，以消除环境温度变化对频率的影响。OCXO频 率精度是10-7～10-8量级，对某些特殊应用甚至达到更高。主 要用于移动通信基地站、国防、导航、频率计数器、频谱和 网络分析仪等设备、仪表中。
13
石英谐振器
目前发展中的还有数字补偿 式晶体振荡器(DCXO)微机补偿
电 感 三点式
电 容 三点式 石英晶 体
10-2～10-4
10-3～10-4 10-5～10-11
差
好 好
几千赫～几十兆 赫
几兆赫～几百兆 赫 几百千赫～一百 兆赫
可在较宽范围内调节频率
只能在小范围内调节频率 （适用于固定频率） 只能在极小范围内微调频 率（适用于固定频率）
易起振，输出振 幅大
石英晶体振荡器负载电容的匹配设计
［ １ ． Ｎ ａ ｖ ａ ｌ Ｄ ｅ ｐ ｕ ｔ ｙ Ｏ ｉｃ ｆ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｍａ ｉ ｒ ｎ ｅ Ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ １ １ ０ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ （ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ） Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ６ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ］
ｔ ｏ ｃ ｙｓ ｒ ｔ ａ ｌ ｏ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｉ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｍｐ ｅ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｉ ｓ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｅ ｓ ｏ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ， ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｏ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ — ｕ ｐ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｄ ｅ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｉ ｎ ｍａ ｒ ｉ ｎ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｙｓ ｒ ｔ ａ ｌ ｏ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ．
高抗振性石英晶体钟振荡器的研制
表 １典型产品主要指标
频率点 （ Ｍ Ｈ ｚ ） 电源 电 压 ０ ． １ ｌ １ ０ Ｊ ５ ０ Ｉ ｉ ０ ０ Ｉ １ ２ ０ ｌ ２ ０ ０ ｌ ２ ６ ０ Ｉ ３ ５ ０ ３ ． ３ Ｖ
主要功能／ 基 准 温 度 初 始 精 度 性 能参 数 频 率 温 度 稳 定 性
８ 位 的Ｖ Ｃ Ｏ 频率反 馈环路 分频器Ｍ ，一个 １ ４ 位 的 输 出分频器 Ｐ ，输 出频率Ｃ Ｌ Ｋ ＝ Ｆ Ｒ Ｅ Ｆ ＊ Ｍ ／（ Ｒ ＊ Ｐ ） 。
晶体 的输 入 频 率 为１ ０ ～５ ０ Ｍ Ｈ ｚ ，输 出频 率为 ０ ． ５ Ｋ Ｈ ｚ １ ２ ５ Ｍ Ｈ ｚ 。此 Ｉ Ｃ 可通 过编程实现各种频 率 的合成 。内部框 图如 图１ 所示 。
７ Ｏ ℃ ３ ０ ｄ ．≤ ＋ Ｄ Ｄ ｍ ７×５ Ｘ ２ Ｉ Ｉ ｌ Ｉ ｎ ／ 金 属 气 密 封 装
老化率 外形 尺 寸 ／ 封装形式
在２ ０ ０ Ｍ Ｈ ｚ ～３ ５ ０ Ｍ Ｈ ｚ 的频 率范 围 内采 用 的 Ｐ Ｌ Ｌ ６ ０ ２ — ３ ０ 芯片 ，此 芯片 内置 了晶体 振 荡 电 路 、 参考 分 频 器 、Ｖ Ｃ Ｏ 分 频 器 、鉴 相 器 、 电 荷 泵 、 环 路 滤 波 器 、Ｖ Ｃ０ 。 晶 体 的 输 入 频 率范围为１ ２ Ｍ Ｈ ｚ ～２ ５ Ｍ Ｈ ｚ ，输 出频 率 范 围是 ７ ５ ０ Ｋ Ｈ ｚ ￣８ ０ ０ ｉ Ｈ ｚ 。该 芯片可通 过４ 个选 频因子 控制脚 （ Ｓ Ｅ ） 选择合适 的分频或 倍频因子 ，本项 目倍频 因子选为 ｌ ６ 倍。 内部框图如图３ 所示 。
随着现代 电子信息技术的迅速发展 ，电子 装备 正向小型化 、智 能化 、高精度、高可靠方 向发 展 ，作为军用 电子装 备关键元器件 的片式 石英 晶体元器件是 国防科研 和武器装备 的基础 和 核心 。Ｓ Ｍ Ｄ 片式的 “ 高抗振性 石英 晶体钟振 荡器 ” ，具有无 引线 、体 积小、分布参数小 、 老化 率低、高抗冲击振动 等显著特点 。产 品广 泛应 用于整机定位系 统部 分、陀螺 电源设备 、 无线 射频接收发射系 统、计算机 内置频率源等 工程 系统中 ，作为系 统的标准频率源 、时间基 准 ，在装备 中属关键核 心器件。因此 ，实施高 抗振 性石英晶体钟振 荡器 的科研项 目，适应 了 高新 电子设备发展 的需要 。 １ ． 产 品技术指标 本项 目 产 品覆盖频率范 围为 ： ｎ ｌ Ⅲｚ ～３ 跏 垃，典型产品主要指标见表ｌ 。 ２ ． 研制方案 ２ ． １总体思路 本 项 目高抗振性石英 晶体钟振荡器 的难 点 主要 是高抗振性和 宽频率 范围的实现 。实现 晶 振 的高抗振 性 ，必须对Ｓ Ｍ Ｄ 晶片的设计 、加工 进行深 入的研究 ，解 决好 装配问题，还要设计 出相应 的抗振性试验夹具 。 实现 宽频 的技 术 主要有 两种 ：一是 制造 高基频 的石英 晶片 ，振 荡在 泛音频率上 ；二是 采取 频率合成 的方法 。用 高基频晶片振荡在泛 音 的方法 比较 困难 ，而且 可靠性难 以保证 ，投 资也较大，因此我们采用频 率合成的方法来实
29电子线路教案_石英晶体振荡器136ok139.docx
年月日一、石英晶体的基本特性及其等效电路1、压电效应按一定的方位角切下的石英晶体薄片（方形、圆形或棒形），叫做石英品片。
在晶片的两个对面上喷涂上一对金展极板，再加封装，就构成石英晶体谐振器，如图：在切得的晶片上加压力时，晶片表面会产生电荷；当加在晶片上的压力变为拉力时，晶片表面电荷的极性也随之改变。
反之，如果把电压加到晶片上，则晶片产生机械压力；当所加电压反向吋，晶片上的压力变为拉力。
以上现象叫做石英晶片的压电效应。
如图：若在石英晶体谐振器的极板上加以交变电压，晶体就会产生机械振动。
此机械振动又使晶体表面产生交变电压，如此便产生一个循环过程。
一般情况下，机械振动和交变电压的振幅都非常微小，只有当外加交变电压的频率为某一个特定频率时，振幅才突然增大，这种现彖叫做压电谐振。
谐振时电流达最大，它相当于回路的串联谐振现彖。
产生压电谐振时的频率，叫做晶体谐振器的谐振频率。
2、符号和等效电路从石英谐振器的等效电路可知，这个电路有两个谐振频率，当1八C、R支路串联谐振时，等效电路的阻抗最小，串联谐振频率为投影片投影片(a) @)/s=l/2n J LC当等效电路并联谐振时，并联谐振频率为/p=l/2 Ji V L (C"C / (C + C°))/s和帀两个频率非常接近。
图b为石英谐振器的电抗-频率特性，在/s和/p之间为电感性，在此区域之外为电容性。
二、石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路是形式多样的，但基本电路只有两类，即并联品体振荡电路和串联晶体振荡电路。
投影片晶体在回路屮一定是起电感L的作用，即振荡频率在晶体振荡器的/s和/p之间。
振荡回路的谐振频率表示式为振荡频率基本上是rh晶体的固有频率/s所决定，而与C'的关系很小，即由于C'不稳定所引起的频率漂移是很小的，故其振荡频率稳定度高。
2、串联型品体振荡电路当振荡频率等于晶体的串联谐振频率/s时，晶体阻抗最小，且为纯电阻，电路满足自激振荡条件而振荡。
石英晶体振荡电路
第6章 波形发生器
图6-18 串联型晶体振荡电路
晶体接在VT1、VT2组成的正反馈电路中。当振荡频率 等于晶体的串联谐振频率fs时，石英谐振器的阻抗最小，且 为纯阻性，因此反馈最强，且相移为0，电路满足自激振荡
条件，振荡频率为fs。
6
6.4 石英晶体振荡电路
第6章 波形发生器
1
6.4 石英晶体振荡电路
第6章 波形发生器
6 .4.2 石英晶体的基本特性与等效电路
1.石英晶体的压电效应
石英晶体所以能做振荡电路是基于它的压电效应，从 物理学中知道，若在晶片的两个极板间加一电场，会使晶 体产生机械变形；反之，若在极板间施加机械力，又会在 相应的方向上产生电场，这种现象称为压电效应。如在极 板间所加的是交变电压，就会产生机械变形振动，同时机 械变形振动又会产生交变电场。一般来说，这种机械振动 的振幅是比较小的，其振动频率则是很稳定的。但当外加 交变电压的频率与晶片的固有频率(决定于晶片的尺寸)相等 时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为压电谐振， 因此石英晶体又称石英晶体谐振器。
7
6.4 石英晶体振荡电路
6 .4.1 正弦波振荡电路的频率稳定问题
第6章 波形发生器
振荡频率稳定度，是指振荡器在一定时间间隔(例如1 天、1周、1个月等等)和温度下，振荡频率的相对变化量。 此频率相对变化量可用下式表示
Sf
f
f0fLeabharlann f0 f0式中，Sf为振荡频率稳定度，f0为振荡器标称频率， f是经过一定时间间隔后振荡器的实际振荡频率。Sf值 越小，振荡器的振荡频率稳定度就越高。
2
6.4 石英晶体振荡电路
2.石英晶体的符号和 等效电路
高频振荡器实验-石英晶体振荡器
实
调整RW1电位器，使IC=2mA
验
调整时采用间接测量法。 ：即用直流电压表测量晶体管发射极对
数
地电压，并将测量结果记录于表中。
据
BG1
Re=1K
记
Vb
Ve
Vce
Ic计算值
录
四、实验应会技能
实验内容二： 振荡器的频率与幅度调测
实验准备
SW1“右”（LC振荡） SW2“左”（RL=110K）
SW3“左”（C2=330Pf）
fo 1
2 LC
三、实验应知知识
6与.3考毕串兹联电型路相改进电容三端式振荡器(克拉泼电路)
比，电在路电组感成L如上图串示：
联特一点个是电在容考。毕但兹电路的基础上，
它用有一以电下容特C点3与：原电路中的电感L相 1可串、不。振影功荡响用频反主率馈要改系是变以增加回路总电 数容。和减小管子与回路间的耦合来
三点式
三点电容（考毕兹） 三点电感（哈特莱）
改进三 点式
电容串联改进（克拉泼） 电容并联改进（西勒）
串联型
皮尔斯
并联型
密勒
① 放大网络 三、实验应知知识 以有源器件为主体，起能量转换作用，将直流电源提供的能量，通过振荡系统转
换§成4固反定频馈率型的交正流能弦量波，即振构荡成驱器动的系统电。路构成与工作原理
－
•
Vo
正反馈网络
•
Vf
－
－
－
•
Vf
谐振放大＋ 器输出的信号电压经反馈网络产生回授电压uf，作为正回授反馈 到基极。且uf>ui。经放大后再输出，再回授。
振荡器只要满足A*F>1，振荡器则周而复始形成对某单一频率信号放大—回 授,且有uin>ui2>ui1.从而形成振荡过程，实现将直流能量转换成交流信号。
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石英晶体振荡器第一章研究意义金融危机以来，国家围绕“保增长、调结构”采取了一系列调控政策，为我国石英晶体振荡器行业提供了较为宽松的国内发展环境，使石英晶体振荡器行业从2008年下半年以来的困境中得到了缓解和恢复。
我国石英晶体振荡器行业也在加快产业结构调整、转变发展方式，为行业持续发展提供了动力和支撑。
在全球经济不景气、国际市场持续低迷的情况下，我国石英晶体振荡器行业仍然呈现出了企稳回升、发展逐渐向好的良好局面。
虽然石英晶体振荡器行业发展很快，但是市场存在的一些问题不容忽视，如市场无序竞争、产品质量下降、创新乏力等。
石英晶体振荡器行业的规划和发展需要建立在充分市场调研的基础之上，石英晶体振荡器市场管理需要认清市场经济条件下政府和企业的角色定位，石英晶体振荡器市场有序运行需要完善市场交易规则和各项制度。
第二章发展现状石英的化学成分为SiO2，晶体属三方晶系的氧化物矿物，即低温石英（a-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。
广义的石英还包括高温石英（b-石英）。
低温石英常呈带尖顶的六方柱状晶体产出，柱面有横纹，类似于六方双锥状的尖顶实际上是由两个菱面体单形所形成的。
石英集合体通常呈粒状、块状或晶簇、晶腺等。
纯净的石英无色透明，玻璃光泽，贝壳状断口上具油脂光泽，无解理。
受压或受热能产生电效应。
发展趋势1、小型化、薄片化和片式化：为满足移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求，石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。
例如TCXO这类器件的体积缩小了30～100倍。
采用SMD 封装的TCXO厚度不足2mm，目前5×3mm尺寸的器件已经上市石英晶体振荡器。
2、高精度与高稳定度，无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm，VCXO的频率稳定度在10～7℃范围内一般可达±20～100ppm，而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±0.0001～5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。
3、低噪声，高频化，在GPS通信系统中是不允许频率颤抖的，相位噪声是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。
OCXO主流产品的相位噪声性能有很大改善。
除VCXO外，其它类型的晶体振荡器最高输出频率不超过200MHz。
例如用于GSM等移动电话的UCV4系列压控振荡器，其频率为650～1700MHz，电源电压2.2～3.3V，工作电流8～10mA。
4、低功能，快速启动，低电压工作，低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势。
电源电压一般为3.3V。
许多TCXO和VCXO产品，电流损耗不超过2mA。
石英晶体振荡器的快速启动技术也取得突破性进展。
例如日本精工生产的VG—2320SC型VCXO，在±0.1ppm规定值范围条件下，频率稳定时间小于4ms。
日本东京陶瓷公司生产的SMDTCXO，在振荡启动4ms后则可达到额定值的90%。
OAK公司的10～25MHz的OCXO产品，在预热5分钟后，则能达到±0.01ppm的稳定度。
第三章种类详介3.1 石英晶体振荡器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，它的基本结构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。
石英晶体的压电效应：若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。
反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。
注意，这种效应是可逆的。
如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。
在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。
它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。
石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器（TCXO）、电压控制晶体振荡器（VCXO）、恒温控制式晶体振荡器（OCXO）和数字化/μp补偿式晶体振荡器（DCXO/MCXO）等几种类型。
其中，无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种，在日本工业标准(JIS)中，称其为标准封装晶体振荡器（SPXO）。
现以SPXO 为例，简要介绍一下石英晶体振荡器的结构与工作原理。
石英晶体，有天然的也有人造的，是一种重要的压电晶体材料。
石英晶体本身并非振荡器，它只有借助于有源激励和无源电抗网络方可产生振荡。
SPXO主要是由品质因数（Q）很高的晶体谐振器（即晶体振子）与反馈式振荡电路组成的。
石英晶体振子是振荡器中的重要元件，晶体的频率（基频或n次谐波频率）及其温度特性在很大程度上取决于其切割取向。
石英晶体谐振器的基本结构、（金属壳）封装及其等效电路。
只要在晶体振子板极上施加交变电压，就会使晶片产生机械变形振动，此现象即所谓逆压电效应。
当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时，就会发生压电谐振，从而导致机械变形的振幅突然增大。
石英晶体振荡器的应用：1、石英钟走时准、耗电省、经久耐用为其最大优点。
不论是老式石英钟或是新式多功能石英钟都是以石英晶体振荡器为核心电路，其频率精度决定了电子钟表的走时精度。
2、随着电视技术的发展，近来彩电多采用500kHz或503kHz的晶体振荡器作为行、场电路的振荡源，经1/3的分频得到15625Hz的行频，其稳定性和可靠性大为提高。
面且晶振价格便宜，更换容易。
3、在通信系统产品中，石英晶体振荡器的价值得到了更广泛的体现，同时也得到了更快的发展。
许多高性能的石英晶振主要应用于通信网络、无线数据传输、高速数字数据传输等。
3.2温度补偿晶体振荡器温度补偿晶体振荡器（TCXO）是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器。
TCXO中，对石英晶体振子频率温度漂移的补偿方法主要有直接补偿和间接补偿两种类型：（1）直接补偿型直接补偿型TCXO是由热敏电阻和阻容元件组成石英晶体振荡器的温度补偿电路，在振荡器中与石英晶体振子串联而成的。
在温度变化时，热敏电阻的阻值和晶体等效串联电容容值相应变化，从而抵消或削减振荡频率的温度漂移。
该补偿方式电路简单，成本较低，节省印制电路板（PCB）尺寸和空间，适用于小型和低压小电流场合。
但当要求晶体振荡器精度小于±1pmm时，直接补偿方式并不适宜。
（2）间接补偿型间接补偿型又分模拟式和数字式两种类型。
模拟式间接温度补偿是利用热敏电阻等温度传感元件组成温度－电压变换电路，并将该电压施加到一支与晶体振子相串接的变容二极管上，通过晶体振子串联电容量的变化，对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。
该补偿方式能实现±0.5ppm的高精度，但在3V以下的低电压情况下受到限制。
数字化间接温度补偿是在模拟式补偿电路中的温度—电压变换电路之后再加一级模/数（A/D）变换器，将模拟量转换成数字量。
该法可实现自动温度补偿，使晶体振荡器频率稳定度非常高，但具体的补偿电路比较复杂，成本也较高，只适用于基地站和广播电台等要求高精度化的情况。
3.2.1 TCXO发展现状TCXO在近十几年中得到长足发展，其中在精密TCXO的研究开发与生产方面，日本居领先和主宰地位。
在70年代末汽车电话用TCXO的体积达20 以上，目前的主流产品降至0.4 ，超小型化的TCXO器件体积仅为0.27 。
在30年中，TCXO 的体积缩小了50余倍乃至100倍。
日本京陶瓷公司采用回流焊接方法生产的表面贴装TCXO厚度由4mm降至2mm，在振荡启动4ms后即可达到额定振荡幅度的90%。
金石（KSS）集团生产的TCXO频率范围为2～80MHz，温度从－10℃到60℃变化时的稳定度为±1ppm或±2ppm；数字式TCXO的频率覆盖范围为0.2～90MHz，频率稳定度为±0.1ppm（－30℃～+85℃）。
日本东泽通信机生产的TCO－935/937型片式直接温补型TCXO，频率温度特性（点频15.36MHz）为±1ppm/－20～+70℃，在5V±5%的电源电压下的频率电压特性为±0.3ppm，输出正弦波波形（幅值为1VPP），电流损耗不足2mA，体积1 ，重量仅为1g。
PiezoTechnology生产的X3080型TCXO采用表面贴装和穿孔两种封装，正弦波或逻辑输出，在－55℃～85℃范围内能达到±0.25～±1ppm的精度。
国内的产品水平也较高，如北京瑞华欣科技开发有限公司推出的TCXO（32～40MHz）在室温下精度优于±1ppm，第一年的频率老化率为±1ppm，频率（机械）微调≥±3ppm，电源功耗≤120mw。
目前高稳定度的TCXO器件，精度可达±0.05ppm。
高精度、低功耗和小型化，仍然是TCXO的研究课题。
在小型化与片式化方面，面临不少困难，其中主要的有两点：一是小型化会使石英晶体振子的频率可变幅度变小，温度补偿更加困难；二是片式封装后在其回流焊接作业中，由于焊接温度远高于TCXO的最大允许温度，会使晶体振子的频率发生变化，若不采限局部散热降温措施，难以将TCXO的频率变化量控制在±0.5×10－6以下。
但是，TCXO的技术水平的提高并没进入到极限，创新的内容和潜力仍较大。
3.2.2 TCXO的应用石英晶体振荡器的发展及其在无线系统中的应用，由于TCXO具有较高的频率稳定度，而且体积小，在小电流下能够快速启动，其应用领域重点扩展到移动通信系统。
TCXO作为基准振荡器为发送信道提供频率基准，同时作为接收通道的第一级本机振荡器；另一只TCXO作为第2级本机振荡器，将其振荡信号输入到第2变频器。
目前移动电话要求的频率稳定度为0.1～2.5ppm（－30～+75℃），但出于成本上的考虑，通常选用的规格为1.5～2.5ppm。
移动电话用12～20MHz 的TCXO代表性产品之一是VC－TCXO－201C1，采用直接补偿方式，，由日本金石（KSS）公司生产。
应用：测试设备频率范围： 1MHz-160MHz常用频点： 4 5 5.12 6 6.4 8.192 9.216 10 10.24 12 12.8 13 14.4 15.36 16.38 16.384 19.44 19.68 19.8 20 30.72 32.768 36.864 38.88 40 52 50 77.7680 100 155.523.3电压控制晶体振荡器电压控制晶体振荡器（VCXO），是通过施加外部控制电压使振荡频率可变或是可以调制的石英晶体振荡器。