石英晶体谐振器基本知识介绍
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元件称为晶体振荡器。
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O.0002~0.1皮法。
晶振重要基础知识点
晶振重要基础知识点晶振（Crystal Oscillator）是一种电子元件，作为电路中的重要组成部分，主要用于产生稳定的电信号。
在电子技术领域中，晶振是一项重要的基础知识点，对于电路的设计和工作原理具有关键性的影响。
以下是有关晶振的几个重要基础知识点。
1. 晶体的特性：晶振的核心部件是晶体，通常采用石英晶体。
晶体具有特殊的物理特性，能够产生稳定的振荡频率。
这是由于晶体的晶格结构和内部电荷特性决定的。
因此，晶体的选择对于晶振的性能和稳定性至关重要。
2. 振荡电路的构成：晶振一般包含振荡电路，该电路由晶体振荡器、放大电路和输出电路组成。
晶体振荡器是整个晶振的核心部件，用于产生基准频率信号。
放大电路用于放大振荡器输出的信号，以便提供足够的幅度和驱动能力。
输出电路则将放大后的信号输出给其他电路或系统。
3. 振荡频率和精度：晶振的一个关键参数是振荡频率，即晶体的振荡周期。
该频率取决于晶体的物理特性和电路参数。
晶振的精度取决于晶体的制作工艺和电路设计。
通常情况下，晶振的频率精度可以达到百万分之一甚至更高的水平。
4. 温度特性：晶振的频率通常会随着温度的变化而发生微小的变化，这是由晶体的温度特性决定的。
为了确保晶振在不同温度下的稳定性，通常会采取一些温度补偿措施，例如使用温度补偿电路或选择温度稳定性较好的晶体材料。
5. 应用领域：晶振在电子领域有广泛的应用。
最常见的应用是在时钟电路中，用于提供计时信号。
此外，晶振还用于无线通信设备、计算机系统、自动化控制系统等领域，为这些系统提供稳定的基准时钟信号。
综上所述，晶振作为电子领域的重要基础知识点，涉及晶体的特性、振荡电路的构成、振荡频率和精度、温度特性以及应用领域等方面。
深入理解和熟悉晶振的相关知识，对于电子工程师和电路设计师来说至关重要，能够帮助他们设计出稳定性高、性能优越的电子系统。
石英晶体谐振器的功能有哪些
石英晶体谐振器的功能有哪些石英晶体谐振器的功能有哪些1、石英晶体谐振器成品上标有一个标称频率，当电路工作在这个标称频率时，频率稳定度最高。
这个标称频率通常是在成品出厂前，在石英晶体上并接一定的负载电容条件下测定的。
在实际组成石英晶体振荡器时必须在石英晶体两端并接负载电容，且负载电容必须符合石英晶体技术条件中所规定的数值，这个电容大都采用微调电容，以便调整。
规定的负载电容值载于厂家的产品说明书中，通常为30pF(高频晶体)，或为100pF(低频晶体)，还有32.768KHz普通晶体对应的12.5PF （最普通常见的一种负载电容）或标示为田(这是指无需外接负载电容，通常用在串联晶体振荡器中)。
2、石英晶体谐振器的激励电平应在规定范围内。
石英晶体谐振器在振荡器中被激励时，要通过激励电流，要消耗一定的激励功率。
在实际应用时，应使输入石英晶体的激励功率不超过额定值。
过高的激励功率会使石英谐振器内部温度升高，使石英晶片的老化效应和频率漂移增大；极强的激励功率会使石英晶片的机械振动过于剧烈而损坏。
3、在并联石英晶体振荡器中，石英晶体只能工作在感性区，而不能工作在容性区。
因为若把晶体当作容性元件使用，一旦压电效应失效，它仍呈容性，此时振荡器仍可能维持振荡，但石英晶体已失去稳频作用。
4、由于石英谐振器在一定的温度范围内才具有很高的频率稳定度，当对频率稳定度要求很高时，可以考虑采用恒温设备或温度补偿措施。
5、晶振在振荡电路中起振时等效为感性，负载电容与晶振的等效电感形成谐振，决定振荡器的振荡频率。
负载电容值不同，振荡器的振荡频率也不一样，改变负载电容的大小，就可以改变振荡频率。
因此，通过适度调整负载电容，一般可以将振荡器的振荡频率精确地调整到标准值。
在晶振资料主要参数中提供的负载电容是一个测试条件，也是一个不容忽视的使用条件，忽略这个负载电容参数，会使振荡频率偏离标准值，偏离过大时会使振荡器起振困难造成停振。
6、晶振的负载电容有高、低两类之别。
石英晶体谐振器参数
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。
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、L1、C1形成的响应回路。
寄生响应的阻抗R NW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a NW=-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.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=12q R1, 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Q c=Q x P c. 若P c=1mV, Q=100.000, Q c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0.1mV,故在生产晶体时也一般按0.1mV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4结构特性解剖日本生产的这种石英谐振器可见，外壳为干净、无凹隐、无污渍的HC－49/U型锌铂铜外壳，印字清晰完整。
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八、激励电平(Level of drive)
激励功率测试方法:
一种用耗散功率表示的，施加于晶体元件的激励条件的量度。所有晶体元 件的频率和电阻都在一定程度上随激励电平的变化而变化，这称为激励电平相关性 (DLD)，因此订货规范中的激励电平须是晶体实际应用电路中的激励电平。正因为 晶体元件固有的激励电平相关性的特性，用户在振荡电路设计和晶体使用时，必须
注意和保证不出现激励电平过低而起振不良或过度激励频率异常的现象。
九、DLD
DLD2(单位：欧姆) 不同激励电平下的负载谐振电阻的最大值与最小值之间的差值。
(如：3225产品:从0.1uw~200uw,总共20步)。
十、TKD晶体电气参数对比图
产品
C0 C1
L1
(pf) (Ff) (H)
R1 Q (Ω)
五、AT切型,振动模式
1、频率范围: 500K～350MHZ
2、压电活性高: 阻抗范围10Ω～120Ω
3、宽温度范围内（55°~85℃）频率温度特 性好
4、加工方便，体积小， 适于大批量生产。
BT切石英晶体具有频率常 数大,机械品质Q高,老化率小, 易加工,但频率温度系数大,压 电活性小,故其应用受到一定 限制,目前用于高频范围.
振动频率方程：fn=n Kr/t (n=1、3、57…) Kr=1670KHz.mm 计算晶片厚度 t=1670/fn (mm)
例：25MHz基频时，厚度是66.8μm 再薄的实际上加工不可能， 而利用泛音的形式，可加工具有从25MHz 到200MHz 频率的晶体。
第四章:石英晶体的电气参数
一、石英晶体等效电路电气参数
符号 FL FR CL PPM Rr C0 C1 L1 Q TS DLD
石英晶体谐振频率和q值
石英晶体谐振频率和q值
石英晶体谐振频率和Q值是石英晶体振荡器的重要参数，它们直接决定了振荡器的性能。
首先，我们来了解一下石英晶体的谐振频率。
石英晶体是一种具有特殊性质的物质，它具有高度的非线性，并且在其特定的温度范围内，其机械性能表现出强烈的弹性。
当外部机械压力作用于石英晶体时，其内部原子结构会产生强烈的振动。
这种振动在特定的频率下会引发谐振，即谐振频率。
对于石英晶体振荡器，其谐振频率通常以兆赫兹（MHz）或千兆赫兹（GHz）为单位。
接下来，我们来看一下Q值。
Q值是衡量石英晶体振荡器性能的一个重要参数，它表示了振荡器的品质因数。
Q值的大小取决于多个因素，包括晶体的切割角度、温度、频率等。
Q值越高，振荡器的频率稳定性和相位噪声性能就越好。
因此，高Q值的石英晶体振荡器通常被用于需要高精度和高稳定性的应用中，如通信、导航和时钟生成等。
在实际应用中，石英晶体振荡器的谐振频率和Q值会受到多种因素的影响。
例如，环境温度的变化、机械冲击、老化等都可能引起这些参数的变化。
因此，对于一些高精度和高稳定性的应用，需要对石英晶体振荡器的谐振频率和Q值进行精确的控制和监测。
总之，石英晶体谐振频率和Q值是衡量石英晶体振荡器性能的重要参数。
了解这些参数的含义及其影响因素有助于我们更好地理解和使用石英晶体振荡器。
对于需要高精度和高稳定性的应用，需要对这些参数进行精确的控制和监测。
随着科技的不断发展，我们期待着更加先进的石英晶体振荡器能够在未来得到广泛应用。
石英晶体谐振频率和q值 -回复
石英晶体谐振频率和q值-回复石英晶体是一种常用的材料，被广泛地应用于微电子设备、光学仪器等领域。
其中，石英晶体的谐振频率和Q值是关键参数，对于石英晶体的性能有重要影响。
在本文中，我们将详细介绍石英晶体的谐振频率和Q值，包括其定义、测量方法以及影响因素等内容。
第一部分：什么是谐振频率和Q值？在开始介绍石英晶体的谐振频率和Q值之前，我们先来了解一下什么是谐振频率和Q值。
谐振频率是指在某个系统中，当受到外力作用时，系统发生共振的频率。
具体来说，当外力频率等于系统固有频率时，系统会表现出最大振幅的现象，也就是共振现象。
而Q值则是谐振系统的品质因子，用来描述系统在共振状态下的能量储存与耗散的比值。
第二部分：石英晶体谐振频率和Q值的测量方法石英晶体的谐振频率和Q值可以通过不同的方法进行测量。
最常见的测量方法之一是扫频法，也被称为频率响应法。
这种方法需要通过外加一个交流信号来激励石英晶体，然后测量其输出信号的特性。
具体来说，我们会在一定频率范围内改变输入信号的频率，并测量输出信号的振幅和相位变化。
通过找到输出振幅最大的频率，就可以确定石英晶体的谐振频率。
此外，Q值也可以通过测量输出信号的带宽来确定，带宽越窄，Q值越高。
除了扫频法，还存在其他测量石英晶体谐振频率和Q值的方法，比如震荡电路法、压电电容法等。
这些方法各有优劣，选择适合的方法要根据实际需求和实验条件来确定。
第三部分：影响石英晶体谐振频率和Q值的因素石英晶体的谐振频率和Q值受到多种因素的影响，下面我们将介绍其中一些主要的因素。
首先，石英晶体的物理尺寸会影响其谐振频率和Q值。
一般来说，石英晶体的谐振频率与其物理尺寸成反比，即尺寸越小，谐振频率越高。
而Q值则与石英晶体的尺寸成正比，即尺寸越大，Q值越高。
这是因为尺寸越小的石英晶体在震动过程中受到的耗散影响越小，能量储存效果更好，因此Q值更高。
其次，石英晶体的结构和成分也会影响其谐振频率和Q值。
石英晶体主要由二氧化硅（SiO2）组成，但含有少量的杂质，比如铝（Al）、磷（P）等。
石英晶体谐振器基本知识介绍
石英晶体谐振器基本知识介绍1、石英晶体谐振器简介石英晶体谐振器是一种用于稳定频率和选择频率的重要电子元件。
在有线通讯、无线通讯、广播电视、卫星通讯、电子测量仪器、微机处理、数字仪表、钟表等各种军用和民用产品中得到了日益广泛的应用。
我公司的石英晶体谐振器不仅广泛应用于国家重点军事及航天工程中，也为“神舟”系列飞船及其运载火箭进行了多次成功配套。
2、石英晶体谐振器名词术语1) 标称频率：晶体元件技术规范中规定的频率，通常标识在产品外壳上，它与晶体元件的实际工作频率有一定的差值。
2) 工作频率：晶体元件与其电路一起产生的振荡频率。
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最大偏差。
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℃）时工作频率的允许最大偏差。
5) 温度总频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于标称频率的允许最大偏差。
6) 等效电阻（ESR，Rr，R1）：又称谐振电阻。
在规定条件下，石英晶体谐振器不串联负载电容在谐振频率时的电阻。
7) 负载谐振电阻（RL）：在规定条件下，石英晶体谐振器和负载电容串联后在谐振频率时的电阻。
8) 静电容（C0）：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容。
9) 负载电容（C L）：从石英晶体谐振器插脚两端向振荡电路方向看进去的全部有效电容为该振荡器加给石英晶体谐振器的负载电容。
负载电容系列是：8pF、12pF、15pF、20pF、30pF、50pF、100pF。
负载电容与石英谐振器一起决定振荡器的工作频率，通过调整负载电容，一般可以将振荡器的工作频率调到标称值。
产品说明书中规定的负载电容既是一个测试条件，也是一个使用条件，这个值可以根据具体情况作适当调整，负载电容太大时杂散电容影响减少，但微调率下降；负载电容小时、微调率增加，但杂散电容影响增加，负载电阻增加，甚至起振困难。
跟我学识电子元器件(石英晶体)
无源晶体 无源晶体(Crystal)
– 石英晶体要和分立的阻容元件协同工作才能产 生振荡信号。我们经常使用的2引脚或者 引脚 引脚或者3引脚 生振荡信号 引脚或者 的晶振即是这种晶体。
三、石英晶体的工作原理
石英晶体所以能作谐振器是基于它的“压 压 电效应”。 电效应
– 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，晶片的机械变形又会在相 应方向上产生电场，这种现象称为压电效应 压电效应。 压电效应 – 如在极板间加交变电压，就会使晶片产生机械 变形振动，同时机械变形振动又会产生交变电 压。当外加交变电压的频率与晶片的固有谐振 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，晶体振动幅度达到最大，同 时由于压电效应产生的交变电压也达到最大， 这种现象称为“压电谐振 压电谐振” 压电谐振
1. 等效电路和频率特性
感性 C C0 符号 L R1 容性
串联谐振频率
X fS fP
f
等效电路
并联谐振频率
电抗-频率特性 电抗 频率特性
2. 石英晶体谐振电路
串联型 并联型 f = fs，晶体呈纯阻 晶体呈纯阻 fs < f < fp，晶体呈感性 晶体呈感性
四、石英晶体的型号命名方法
国产石英晶体的型号由三部分组成：
六、石英晶体的检测与代换
用万用表检测晶体
– 一个质量完好的石英晶体，外观应很整洁、无 裂纹、引脚牢固可靠，其电阻值应为∞，若用 万用表测得阻值很小或为零，可以断定石英晶 体已损坏。但反过来不成立，即若用万用表测 得阻值为∞，则不能完全断定石英晶体良好。
用试电笔检测晶体好坏
– 用一只试电笔并将其刀头插入市电插座的火线 孔内，用手指捏住晶体的任一引脚，将另一引 脚触碰试电笔顶端的金属部分。若试电笔氖泡 发红，一般说明晶体是好的；若氖泡不亮，说 明晶体是坏的。
石英晶体谐振器原理特点和参数
石英晶体谐振器原理特点和参数石英晶体振荡器的基本工作原理及作用（1）石英晶体振荡器（简称晶振）的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化矽的结晶体）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、陶瓷或塑胶封装的。
⑵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。
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。
（3）符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图所示。
当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个pF到几十pF。
当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L來等效。
一般L的值为几十mH到几百mH晶片的弹性可用电容C來等效，C的值很小，一般只有0.0002〜O.lpF。
晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R來等效，它的數值约为100Q。
由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因數Q很大，可达1000〜10000。
加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定性。
晶体符号等效电路频率特性曲线图石英晶体振荡器外形图片（4）谐振频率从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率，即a、当L、C、R支路发生串联谐振时，它的等效阻抗最小（等于R）。
石英晶振原理
石英晶体谐振器From:欧阳联铂石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。
一、石英晶体振荡器的基本原理1、石英晶体振荡器的结构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.为了防止Ag电极被氧化,一般在封装时充入N2。
下图是一种金属外壳封装的石英晶体结构示意图。
图12、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,如图2所示。
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。
图23、符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图3所示。
当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个PF到几十PF。
当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。
一般L的值为几十mH 到几百mH。
晶片的弹性可用电容C来等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。
晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效(与晶片表面光滑度成反比,粗糙平整度影响R值,它决定了晶振80%的品质)，它的数值约为100Ω。
石英晶体谐振器原理及应用
石英晶体谐振器知识浙江东晶电子股份有限公司一、晶振的定义,分类及应用1、概念：石英晶体谐振器又称为石英晶体,俗称晶振，主要材料是水晶，成分SiO2，它不仅是较好的光学材料，而且是重要的压电材料。
晶体的主要特征是其原子或分子有规律排列，反映在宏观上是外形的对称性。
人造水晶在高温高压下结晶而成。
在电场的作用下，晶体内部产生应力而形变，从而产生机械振动，获得特定的频率。
我们利用它的这种逆压电效应特性来制造石英晶体谐振器。
是利用制成的谐振元件与半导体器件和阻容元件一起使用,便可构成石英晶体振荡器.等效电路：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)2、分类：石英晶体谐振器：DIP系列：HC-49U/S、 HC-49S/SMD；SMD系列：XG-8045、XG-5032、XS-7050、XS-6035、XS-5032、XS-3225、XS-2520、XS-2016。
石英晶体振荡器：OS-7050、OS-5032、OS-32253．应用：广泛应用于彩电、DVD、微机、显示器、手机、无绳电话、数码相机、汽车等电子设备，提供系统振荡脉冲,稳定频率,选择频率.二、晶振的构造,原理及发展趋势1、基本构造图2：HC-49S/SMD 图3：HC-49U/S1 Metal Cap Ni Alloy2 Substrate Fe Alloy3 Extemal Electrode kovar (Pb Free)4 Element Ceramic5 Element PZT6 Intemal Electrode Ag7 Conductive Adhesive Ag+Epoxy Resin8 InsulatingResinAdhesive Epoxy2、工作原理压电效应：对某些电介质施加机械力而引起它们内部正负电荷中心相对位移产生极化，从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷，在一定应力范围内，机械力与电荷呈线性可逆关系，这种现象称为压电效应。
晶振知识大普及
晶振术语解释1、晶振：即所谓石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称。
不过由于在消费类电子产品中，谐振器用的更多，所以一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了。
后者就是通常所指钟振。
2、分类。
首先说一下谐振器。
谐振器一般分为插件（Dip）和贴片（SMD）。
插件中又分为HC-49U、HC-49U/S、音叉型（圆柱）。
HC-49U一般称49U，有些采购俗称“高型”，而HC-49U/S一般称49S，俗称“矮型”。
音叉型按照体积分可分为3*8，2*6，1*5，1*4等等。
贴片型是按大小和脚位来分类。
例如7*5（0705）、6*3.5（0603），5*3.2（5032）等等。
脚位有4pin和2pin之分。
而振荡器也是可以分为插件和贴片。
插件的可以按大小和脚位来分。
例如所谓全尺寸的，又称长方形或者14pin，半尺寸的又称为正方形或者8pin。
不过要注意的是，这里的14pin和8pin都是指振荡器内部核心IC的脚位数，振荡器本身是4pin。
而从不同的应用层面来分，又可分为OSC(普通钟振)，TCXO（温度补偿），VCXO（压控），OCXO（恒温）等等。
3、基本术语。
我想这也是很多采购同学比较模糊的地方。
这里我选了一些常用的谐振器术语拿来做一下解释。
Frequency Tolerance（调整频差）：在规定条件下，在基准温度（25±2℃）与标称频率允许的偏差。
一般用PPm（百万分之）表示。
Frequency Stability(温度频差)：指在规定的工作温度范围内，与标称频率允许的偏差。
用PPm 表示。
Aging（年老化率）：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。
Shunt Capacitance（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。
Load Capacitance（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。
石英晶体多谐振荡器的振荡频率
石英晶体多谐振荡器的振荡频率1. 引言石英晶体多谐振荡器是一种常见的电子元器件，广泛应用于通信、计算机、电子设备等领域。
其主要功能是产生稳定的振荡信号，用于时钟同步、频率调节等应用。
本文将介绍石英晶体多谐振荡器的原理、结构和振荡频率的相关知识。
2. 石英晶体多谐振荡器的原理石英晶体多谐振荡器的工作原理基于石英晶体的压电效应。
石英晶体是一种具有压电性质的晶体材料，当施加外力或电场时，会产生电荷分布的变化，从而产生电势差。
利用这种压电效应，可以将石英晶体作为振荡器的振荡元件。
石英晶体多谐振荡器通常由石英晶体片、电容和电感组成。
石英晶体片被切割成特定的尺寸和方向，使其在特定频率下具有谐振特性。
电容和电感用于调节振荡电路的频率和稳定性。
3. 石英晶体多谐振荡器的结构石英晶体多谐振荡器的结构相对简单，主要包括石英晶体片、电容和电感等元件。
3.1 石英晶体片石英晶体片是石英晶体多谐振荡器的核心部件。
它通常采用石英晶体材料，通过特殊的切割和加工工艺制成。
石英晶体片的尺寸和方向决定了振荡器的谐振频率，因此选择合适的石英晶体片非常重要。
3.2 电容和电感电容和电感用于调节石英晶体多谐振荡器的频率和稳定性。
电容可通过改变电容值来调节振荡器的频率，而电感则可以提高振荡器的稳定性。
4. 石英晶体多谐振荡器的振荡频率计算石英晶体多谐振荡器的振荡频率可以通过以下公式计算：频率= 1 / (2 * π * √(L * C))其中，L为电感的值，C为电容的值。
这个公式表明，振荡频率与电感和电容的乘积成反比，因此可以通过调节电感和电容的值来改变振荡频率。
5. 石英晶体多谐振荡器的应用石英晶体多谐振荡器具有稳定、精准的特点，因此在许多领域都有广泛的应用。
5.1 时钟同步石英晶体多谐振荡器被广泛应用于电子设备中的时钟电路，用于提供稳定的时钟信号。
时钟同步对于电子设备的正常运行非常重要，石英晶体多谐振荡器的高稳定性和精准性确保了时钟信号的准确性。
石英晶体谐振器原理特点和参数
石英晶体谐振器原理特点和参数石英晶体振荡器的基本工作原理及作用(1)石英晶体振荡器（简称晶振）的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化矽的结晶体）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、陶瓷或塑胶封装的。
(2)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。
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。
(3)符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图所示。
当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个pF到几十pF。
当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L來等效。
一般L的值为几十mH到几百mH。
晶片的弹性可用电容C來等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。
晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R來等效，它的數值约为100Ω。
由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因數Q很大，可达1000～10000。
加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定性。
晶体符号等效电路频率特性曲线图石英晶体振荡器外形图片(4)谐振频率从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率，即a、当L、C、R支路发生串联谐振时，它的等效阻抗最小（等于R）。
晶振基础知识2
Fo：标称频率。
B、高温特性：△Fth=∣Fth-F25∣/Fo
低温特性：△Ftl= ∣Ftl-F25∣/Fo
式中：F25---在25℃环境温度下的输出频率。 Fth---在工作温度范围内高端的环境温度下的 最大输出频率。 Ftl---在工作温度范围内低端的环境温度下的 最小输出频率。
振荡器输出为方波时，方波信号的一个周期内，高电平 所占周期（TH）与一个完整周期（To）的比率。指标没 要求的按40％～60％测试。
TH To
23、上沿延迟（Tr）和下沿延迟（Tf），单位： ns。
上沿延迟：振荡器输出为方波时，方波信号从幅度为Vo* 10％上升到幅度为Vo*90％所延迟的时间。 下沿延迟：振荡器输出为方波时，方波信号从幅度为Vo* 90％下降到幅度为Vo*10％所延迟的时间。 注：Vo为方波信号的电压幅度。 指标没要求的，上升沿时间和下降沿时间默认为≤6ns。
27、压控电压范围。
又称控制电压（VC），就是振荡器外加的压控电压范 围（由产品详细测试规范规定）。一般有以下几种： a、0～5V b、0～4V c、0.5～4.5V d、0～3.3V
三、石英晶体特性。
1、石英晶体的材料。
分为以下两种： a、天然水晶 b、人造水晶（SiO2）
2、石英晶体的种类。
1
压控石英 晶体振荡器 温度补偿石英 晶体振荡器 数字补偿石英 晶体振荡器 恒温控制石英晶 体振荡器
DCXO
OCXO
2
组合恒温石英晶 体振荡器
POCXO
是一种组合型石英晶体振荡器，利用数字电路以达 到高振荡频率晶体振荡器的高稳定性，低老化率。
二、术语和定义
石英晶体基础知识
⽯英晶体基础知识⽯英晶体基础知识⽬录⼀、⽯英晶体的基本知识 (2)1、化学物理特性 (2)2、⽯英晶体的振动模式 (3)3、⽯英晶⽚的切型 (5)⼆、AT ⽯英谐振器的特性 (8)1、频率⽅程 (8)2、AT 切⽯英谐振器的频率温度特性 (8)三、AT 切⽯英谐振器的加⼯制造 (15)1、X 光定向粘板 (15)2、⽯英晶⽚切割 (16)3、X 光测⾓ (17)4、粘砣，切籽晶及改圆 (17)5、研磨 (18)6、滚筒倒边 (18)7、⽯英⽚的腐蚀 (19)8、镀基膜 (19)9、⽯英晶体的装架 (20)10、微调 (22)11、真空烘烤和封装 (22)12、密封性能检查 (23)13、⽯英谐振器的⽼化 (23)14、⽯英谐振器的测试 (23)⼀、⽯英晶体的基本知识1、化学物理特性①⽔晶的成份SiO2，在常压下不同温度时，⽯英晶体的结构不同，温度T＜573 ℃时α⽯英晶体，当573℃＜T＜870℃时β⽯英晶体，熔点是1750℃，我们通常说的压电⽯英晶体指α⽯英晶体。
②具有压电特性：发现压电效应：某些介质由于外界机械作⽤（如压缩，拉伸等等）⽽在其内部发⽣极化，产⽣表⾯电荷的现象叫压电效应。
逆压电效应：某些介质置于外电场中，由于电场的作⽤，会引起介质内部正负电荷中⼼的位移，导致介质发⽣形变，这种效应称为逆压电效应。
⽯英晶体在沿X 轴（或Y 轴）⽅向的⼒的作⽤时，在X ⽅向产⽣压电效应，⽽Y 和Z ⽅向不产⽣压电效应，X 轴称为电轴，Y 轴称为机械轴。
③具有各向异性：⽯英晶体是⼀种良好的绝缘材料，导热系数在室温附近，沿Z轴⽅向是垂直于Z 轴⽅向的2 倍左右，沿Z 轴⽅向的线性膨胀系数a3 约为沿垂直于Z 轴⽅向线性膨胀系数a1 的1/2，其介电系数ε，压电系数d 等随⽅向的不同其数值也不同，在不同温度，导热系数K 与膨胀系数a 的数值也不同。
④是外形⾼度对称的单晶体，其特征是原⼦和分⼦有规则的排列发育良好的⽯英晶体，外形最显著的特点是晶⾯有规则的配置，⽯英晶体的晶⾯共30 个，六个m ⾯（柱⾯），六个R ⾯（⼤棱⾯）六个r ⾯（⼩棱⾯）六个s ⾯（三⽅偏锥⾯)，六个X ⾯（三⽅偏⾯），相邻M ⾯的夹⾓度为60°，相邻M ⾯和R⾯的夹⾓与相邻M ⾯和r ⾯的夹⾓都等于38°13′，相邻s ⾯与X ⾯的夹⾓为25°57′。
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石英晶体谐振器基本知识介绍
1、石英晶体谐振器简介
石英晶体谐振器是一种用于稳定频率和选择频率的重要电子元件。
在有线通讯、无线通讯、广播电视、卫星通讯、电子测量仪器、微机处理、数字仪表、钟表等各种军用和民用产品中得到了日益广泛的应用。
我公司的石英晶体谐振器不仅广泛应用于国家重点军事及航天工程中，也为“神舟”系列飞船及其运载火箭进行了多次成功配套。
2、石英晶体谐振器名词术语
1) 标称频率：晶体元件技术规范中规定的频率，通常标识在产品外壳上，它与晶体元件的实际工作频率有一定的差值。
2) 工作频率：晶体元件与其电路一起产生的振荡频率。
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最大偏差。
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℃）时工作频率的允许最大偏差。
5) 温度总频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于标称频率的允许最大偏差。
6) 等效电阻（ESR，Rr，R1）：又称谐振电阻。
在规定条件下，石英晶体谐振器不串联负载电容在谐振频率时的电阻。
7) 负载谐振电阻（RL）：在规定条件下，石英晶体谐振器和负载电容串联后在谐振频率时的电阻。
8) 静电容（C0）：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容。
9) 负载电容（C L）：从石英晶体谐振器插脚两端向振荡电路方向看进去的全部有效电容为该振荡器加给石英晶体谐振器的负载电容。
负载电容系列是：8pF、12pF、15pF、20pF、30pF、50pF、100pF。
负载电容与石英谐振器一起决定振荡器的工作频率，通过调整负载电容，一般可以将振荡器的工作频率调到标称值。
产品说明书中规定的负载电容既是一个测试条件，也是一个使用条件，这个值可以根据具体情况作适当调整，负载电容太大时杂散电容影响减少，但微调率下降；负载电容小时、微调率增加，但杂散电容影响增加，负载电阻增加，甚至起振困难。
负载电容标为∞即为串联谐振。
10) 频率牵引灵敏度（Ts）：为相对频率牵引范围对负载电容的变化率，即负载电容变化1pF时频率的相对变化值，它反映改变负载电容时引起频率变化的灵敏度，也称频率可调性。
11) 激励电平：为石英晶体谐振器工作时消耗的有效功率。
常用标准有0.1、0.3、0.5、1、2mW，产品说明书中每种产品规定的激励电平值是一个测试条件，也是一个使用条件，实际使用中激励电平可以适当调整。
激励强，容易起振，但频率老化加大。
激励太强甚至使石英片破裂，降低激励，频率老化可以改善，但激励太弱时频率瞬间变差，甚至不易起振。
12) 激励电平相关性（DLD）：又称激励电平依赖性，为晶体元件谐振电阻随激励电平条件变化的效应。
当加在晶体元件上的激励电平改变时，其谐振电阻也随之变化，该变化在一般情况下有一定规律，可用两个激励电平所对应的两个电阻之比表示，其表达式为：DLD＝R r1/R r2（R r1－为较低激励电平时的电阻，R r2－为较高激励电平时的电阻）
13) 绝缘电阻：各绝缘引出端之间或引出端与外壳之间的电阻。
14) 基频：在振动模式最低阶次的振动频率。
15) 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。
16) 寄生：晶体元件的一种与要求的工作频率不同的谐振状态。
又称寄生频率或寄生响应或无用响应。
17) 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。
3、石英晶体谐振器应用指南
石英晶体谐振器根据其外型结构不同可分为HC-49U/49T、HC-49U/S、
HC-49U/S-SMD、UM-1、UM-5及柱状晶体等。
HC-49U/49T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。
1) 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16pF、18pF、20pF、30pF、50pF、100pF。
而泛音晶体经常工作在串联谐振。
2) 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。
3) 石英晶体谐振器的温度特性
晶体频率温度特性：石英晶体谐振器的频率温度特性与切割角度有关，常用晶体切型频率温度关系的理论曲线见下图：AT型切片的温频特性：AT型石英晶体谐振器具有频率范围最宽（1MHz～300MHz）、频率温度特性好的特点，是使用最多的一种切型，AT切型的频率温度特性曲线见下图：
当应用于CMOS振荡电路时，为了将激励电平保持在特定的数值范围内，获得稳定的振荡，电路图中的Rd是必不可少的。
C1和C2必须在10～39pF范围内,如果C1 小于10pF或C2大于39pF，则振荡很容易受到电路不同状况的影响，会使激励电平增加或负电阻减少，导致了振荡频率不稳定。
晶体振荡电路布线时，应尽可能短一些。
电路和接地部分之间的杂散电容应当减小。
晶体振荡电路部分与其它电路部分要避免桥接。
超声波清洗会使晶体
性能退化。
4、石英晶体谐振器订货及使用注意事项
1) 产品订货须知产品订货单应明确如下要素：产品型号、温度范围、壳型、标称频率、负载电容、调整频差、温度频差（或温度总频差）、质量等级、标准号（或协议书号）以及需附加说明的事项如附加条件等。
2) 产品使用注意事项
a) 电子线路外接电容应与晶体的负载匹配；
b) 按产品技术条件的要求使用，使用时激励功率等不得超过规定值；
c) 注意轻拿轻放，避免高位跌落或受外力碰撞等引起的产品失效；
d) 避免外壳的划伤摩擦等伤害，造成表面损坏或标识不清；
e) 避免产品引线超负荷弯折和拉伸，导致绝缘子的损坏破裂等；
f) 避免产品引线再弯曲加工；
g) 焊接过程应避免焊料对产品引线与外壳造成短路；
h) 建议焊接温度不超过265℃，焊接时间不超过5秒；
i) 产品应贮存在环境温度为-10℃～40℃、相对湿度不大于80%、周围环境无酸性、碱性及其它有害气体的库房中。