石英晶体谐振器的主要技术指标以及特性

    石英晶体技术指标

    1. 频率 f
    2. 频率公差
    3. 切型 AT  BT  SC
    4. 泛音次数  基频  三次泛音  五次泛音  七次泛音
    5. 电阻  R_r  R_L
    6. 负载电容  C_L
    7. 静电容  C₀
    8. 动态电容 C₁
    9. 电容比 r =C₀ / C₁
    10. 频率牵移 Ts (ppm / pF)
    11. Q值
    12. DLD
    13. 老化
    14. 寄生抑制
    15. 频率温度特性 (F-T)

    石英晶体特性

    石英是一种压电材料，被发觉是自然界所产生的透明结晶物 ，它所展现的是非常稳 定的压电效应，从化学与机械上的特性在早期的电子实验引起了极大的关注。

    石英的主要成份为二氧化硅，虽然地壳表面有14%是由Sio₂二氧化硅所组成的，但相对可使用部份是较稀少的，是因为需要的纯度不足以及其缺陷与瑕疵。

    晶体元件具备着组成一极高稳定性频率产生电路的能力。其振荡模式及角度方位如表1，它支配着晶体的特性，如等效电路参数、频率、温度特性、负载电容特性及频率老化等。从使用的观点而言，这些特性是极重要的，将叙述如下。

    振荡模式

    厚度切变振荡模式已广泛的被使用，其谐振频率是由晶片厚度决定，像AT，BT切角；调谐音叉振荡模式则由晶片长度来决定频率之高低。不同的振荡模式决定于切割角度、频率范围、厚度或长度及频率与曲率常数之间的关系。 

    等效电路

    石英晶体的谐振频率通常是由组合振荡模式之振动片尺寸来决定的。振荡晶体的等效电路有益于说明支配晶体性能的基本概念。

    负载电容特性

    负载电容C_L是跨接在振荡电路上集晶体座与分布电容之总合,这是决定晶体在振荡电路上的条件因素,在晶体使用范围其功能被视为感抗,也就是说振荡电路所呈现的是一个负电阻-R及一个电容C_L串接在电路上,这电容称为“负载电容”。负载电容与频率的关系是非线性的。当电容量小时频率变化量大，但当电容量加大时，其频率变化量就变小。在电路上，若负载电容量减小而使振荡频率有很大的宽限，这时频率稳定性将受到极大的影响，即便是微量的改变。

    振荡电路之等效回路

    晶体在振荡电路上被视为一感抗：如图4所表示的，为要改善振荡电路的起振条件，最佳方法就是增加振荡电路的负电阻值-R，如果振荡电路的负电阻值不足，那将会使晶体谐振电阻过大，导致晶体起振条件差，因此振荡电路在设计时需要使负电阻值大于谐振电阻的5到10倍。

    AT切频率温度特性

    温度系数是晶体谐振频率在温度变化时的稳定性或偏差量。

    振荡模式、轴向与晶棒平面的关系、晶片的尺寸及谐波都是决定温度系数的因素。

    AT切割所表现三次方程式的频率对温度特性曲线，是目前最通用的，它显示最优质之宽温范围下的频率稳定性。晶片的切割角度是在正常的工作温度范围内被要求频率的容许误差。事实上，晶片在切割、抛光的连续加工过程中，都会因加工的精度导致切割的散乱。

    L₁： 动态电感（机械振荡）
    C₁：动态电容（机械弹力）
    R₁：串联电阻（能量损耗）
    C₀：(静电容) C₀=C_t-C_L（静电容为平行于电极之间再加上两引线间之杂散电容）