石英晶体谐振器实用培训知识教材
晶体振荡器讲义课件
石英晶振产品还有一个标称频率ｆN。ｆN的值位于ｆs与 ｆp之间, 这是指石英晶振两端并接某一规定负载电容ＣL时石 英晶振的振荡频率。 CL的电抗频率曲线如图4.4.2中虚线所示。 负 载 电 容 CL 的 值 载 于 生 产 厂 家 的 产 品 说 明 书 中 , 通 常 为 30pF(高频晶体), 或100pF(低频晶体), 或标示为∞(指无需外接 负载电容, 常用于串联型晶体振荡器)。
密勒振荡电路通常不采用晶体管, 原因是正向偏置时高频 晶体管发射结电阻太小, 虽然晶振与发射结的耦合很弱, 但也会 在一定程度上降低回路的标准性和频率的稳定性, 所以采用输 入阻抗高的场效应管。
３． 泛音晶振电路
从图4.4.1(c)中可以看到, 在石英晶振的完整等效电路中, 不 仅包含了基频串联谐振支路, 还包括了其它奇次谐波的串联 谐振支路, 这就是前面所说的石英晶振的多谐性。但泛音晶 体所工作的奇次谐波频率越高, 可能获得的机械振荡和相应 的电振荡越弱。
容。可见, 这是一个皮尔斯振荡电路, 晶振等效为电感, 容量为
３pF ～１０pF的可变电容起微调作用, 使振荡器工作在晶振 的标称频率５MHz上。
图4．4．4是场效应管密勒振荡电路。 石英晶体作为电 感元件连接在栅极和源极之间, ＬＣ并联回路在振荡频率点等 效为电感, 作为另一电感元件连接在漏极和源极之间, 极间电容 Ｃgd作为构成电感三点式电路中的电容元件。由于Ｃgd又称 为密勒电容, 故此电路有密勒振荡电路之称。
4.4.2晶体振荡器电路
将石英晶振作为高Ｑ值谐振回路元件接入正反馈电路中, 就 组成了晶体振荡器。根据石英晶振在振荡器中的作用原理, 晶 体振荡器可分成两类。一类是将其作为等效电感元件用在三点 式电路中, 工作在感性区, 称为并联型晶体振荡器； 另一类是 将其作为一个短路元件串接于正反馈支路上, 工作在它的串联 谐振频率上, 称为串联型晶体振荡器。
晶振知识讲座
-30o
-60o
-90o
0o
10o
20o
30o
AT
FC
IT
LC
SC
SBTC
BT
Singly Rotated Cut
Doubly Rotated Cut
石英温度系数切割角度
Y
Z
AT-cut
BT-cut
49o
35¼o
-1’
0’
1’
2’
3’
4’
5’
6’
7’
8’
-1’
0’
1’
2’
SC and AT-cuts的比较
2、石英晶体谐振器 需要外加IC才能振荡
石英晶体谐振器应用范围
石英晶体谐振器是一种用于稳定频率和选择频率的电子器件，已被广泛应用于无绳电话载波通讯、广播电视、卫星通讯、原子钟、数字仪表、计算机程控交换机、VCD、DVD、彩电机顶盒、铁路信号及通讯中的频率信号源设备中，还可以作为温度、压力、重量的敏感元件使用，现被广泛地应用于军用载波、通讯设备与民用产品中。
1、石英晶体
石英是什么
石英是一种压电材料，在自然界中是一种透明的结晶物 ，它有非常稳定的压电效应，其化学与机械上的特性在早期的电子实验中就引起了极大的关注。 石英的主要成份为二氧化硅，虽然地壳表面有14%是由二氧化硅所组成，但相对可使用的部份却较稀少，主要是因为满足不了需要的纯度要求以它本身存在缺陷与瑕疵。
Shielding
Monochromator crystal
检测器
被测晶片
Double-crystal x-ray diffraction（衍射 ）system
测角器
X-ray 柱
《晶振知识培训》课件
智能穿戴
总结词
晶振在智能穿戴设备中的应用主要涉及健康监测、运动跟踪等功能。
详细描述
智能手环、智能手表等智能穿戴设备需要实时监测和记录用户的健康状况和运动数据。晶振为这些设 备提供稳定的计时基准，确保计步、心率监测等功能的准确性和实时性。同时，晶振也用于智能穿戴 设备的控制电路中，实现各种操作和功能切换。
总结词
激励电流过大可能导致晶振损坏，表现为晶体失效或 性能下降。
详细描述
激励电流过大可能是由于电源电压过高、电路元件损坏 或电路设计不合理所引起的。解决此问题的方法是检查 电源电压是否在规定范围内，检查电路元件是否完好并 正确使用，同时根据需要调整激励电流的大小。
工作温度范围不达标
总结词
工作温度范围不达标可能导致晶振性能不稳定，表现为频率偏移或输出信号幅度 减小。
《晶振知识培训》课 件
• 晶振概述 • 晶振的参数与性能指标 • 晶振的应用领域 • 晶振的选用与替换 • 晶振的常见问题与解决方案
目录
Part
01
晶振概述
晶振的定义与特性
总结词
晶振是一种利用晶体物理特性制作的电子元件，具有高精度、高稳定性的特点。
详细描述
晶振是晶体振荡器的简称，它利用某些晶体（如石英晶体）的压电效应，将电能 转换为机械振动，从而产生稳定的频率信号。由于晶体的物理特性，晶振能够产 生高精度、高稳定性的频率信号，广泛应用于各种电子设备中。
Part
02
晶振的参数与性能指标
频率与精度
频率
晶振的输出频率，通常以兆赫兹 （MHz）或千兆赫兹（GHz）为 单位。
精度
晶振的频率精度，通常以百万分 之一（ppm）为单位，表示频率 误差。
石英晶体谐振器培训资料..
频率
10ppm
-40
-30
-20
-10 -10ppm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
oC 温度
我司的晶体好, 频率波动小
-30ppm
市场上有许多不良的晶体, 频率波动非常大
问题二: 产品温度变化大，散熱不良，造成频率飘移, 画面顏色消失
杂频对晶体的影响
( 用网络测试仪分析 )
主频
杂频
我司的设计，杂频离主频 >3 db, 非常稳定
石英晶体谐振器培训资料
不同类型的石英晶体谐振器
HC 49 U
SMU4 HC 49 US
SMU7 UM-1 SMD
1. 晶体谐振器的基本原理
石英晶体的原子结构
石英谐振器的主要成份为二氧化硅 ( SiO2) ，其基本原理是通过施 加压力，分子结构产生变动，这时，正负电子会各跑一边，于是产 生了电流, 产生压电效应而产生振动。
10
20
30
40
50
60
70
80Hale Waihona Puke oC 温度-30ppm
3.晶体参数
3.1等效电路
1 x 1 頻率 f = LC 2Π
:
xe
ω
ωq ω0
容 性
感 性
容 性
3.2参数:
振动频率
4. 設计時一般考虑的問题
不同 CL 的影响
问题一: 使用錯误的負載，电路不匹配, 造成频率偏移或变化大
温度变化对频率的影响
好的晶体
不良的晶体
问题三:, 杂频離主頻太近，造成画面有雪花狀，调頻因難。
老化对晶体的影响
智能表用石英晶体谐振器特性及应用
10、 牵引量Ts：
频率随电容的变化量，单位为ppm/pF 应用于调频无线电设备，微波通信，锁相技术中 的石英晶体振荡器,对石英晶体元器件动态参数如 C1，L1，TS,的要求。
11、品质因素 Q值
Q值是反映谐振器工作时克服摩擦阻尼而消耗能量 的大小。 Q=2π fL1/R
• 11 、年老化率： • 晶体在放置一年后频率的变化量。通常采用 加速老化的方法（85 ℃±2 ℃老化30天，一周测 量一次，晶体频率变化量）测试。
电路故障现象
故障机理分析 晶体的负载电容与电路 不匹配 晶体的频差大
对应措施 调整电路外加电容或确定合 适晶体负载电容 调整晶体常温频差及温度频 差
电路频偏
提高电路负阻抗余量，降低 电路的负阻抗余量不够， 或去掉限流电阻，减小外加 电路输出幅度小或停 小于3-5倍 电容或降低输入电容，提高 振 输出电容 晶体的电阻偏大 起振时间长 波形出现削顶削底 增益余量不够 振荡电路过激 降低晶体电阻 提高增益余量，降低外加电 容，降低晶体电阻 增加限流电阻
8、 负载电容：
从石英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谐振器的负 载电容。 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。负载电 容和谐振频率之间的关系不是线 性的，负载电容变小时，频率偏 差量变大；负载电容提高时，频 率偏差减小。
石英晶体谐振器特性及应用
• • • • • • 一. 石英谐振器基础知识 二. 石英谐振器的指标及性能 三. 典型的石英晶体应用电路 四. 电路失效原因及常见故障现象 五.石英晶体选用的注意事项 六.使用过程中的注意事项
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
石英晶体振荡器分析PPT学习教案
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二、频率稳定度分析
根据式5.4.6
1 LC
rG 1(变压器耦合)，振荡器的
ω主要取决于回路的L、C，当然也与晶体管的参数(G∑)
有关。从相位平衡条件可知，电路中任何一个相角发生变化 都会使振荡频率产生变化，而使振荡器重新平衡在某一新的 频率上。例如温度、湿度、电源电压、负载等的变化以及机 械振动的影响都有可能引起回路元件参数(L、C、Q等)。有 源器件参量和相角 、 、 发生变化，而使ω发生变化。
令定α因代素表α和外频界率不的稳函定数因。素所，Y以由相于位振Z 平荡衡器F条各件相可角以都写是成外：界不稳
第8页/共32页
, Y , Z , F , A, F , 0
5.6.9
当α变化时，ω也相应变化，只要相位平衡条件重新得
到满足，则 , 0
对式5.6.9全微分
, Y Z F Y Z F 0
ui ,相当于提高了回路的补充能量，使频率提高
；
2、u外i ,相因当使于减小了，回0表路示的反补馈充电能压量，uf滞使后频原率先下的降输入电压；
不论上述哪种情况，频率随相 位的变化趋势是：
0
0
0
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为了使振荡器的相位平衡条件稳定，必须使得频率变化 时产生相反方向的相位变化，以补偿外因引起的相位变化。 因此，相位平衡的稳定条件是：
由物理知识可知，任何平衡都要相应地考虑是否稳定平 衡。所谓稳定平衡是当外因使系统偏离原来的平衡状态，一 旦外因消除后，系统能自动地恢复到原来的状态；否则就是 不稳定平衡。例如一个小球放置在抛物面形的锅底就属于稳 定平衡，杂技表演者用头顶篮球就是不稳定平衡。
石英晶体谐振器培训资料(03.1.8)
石 英 晶 体 谐 振 器一、概述石英晶体是一个机械能和电能的转换元件，由于它具有固定的振动频率，因此在电路中反映出谐振的特性。
但在石英晶片上施加正弦交流电压u 时，则在电路中形成正弦电流i ，当外加电压的频率正好等于石英晶片的固有谐振频率时，石英晶体的机械振动最强，外加电流中的交流电流i 也最大，这就好似一个LC 串联谐振电路。
实际使用的晶体在其两个面上镀有一层很薄的金属银，相当于在晶片两端并联一个附加电容，从而形成晶体谐振器。
二、晶体谐振器的分类 HC-49U 型石英晶体谐振器，外形尺寸如图1所示HC-49U/S 型石英晶体谐振器：该谐振器内部采用精心设计的不同尺寸的矩形AT 切割水晶片，从而保证了水晶片的稳定性，其高度为HC-49U 的1/3。
其外形尺寸如图2所示手表晶体fo ：32.758KHz 。
其外形尺寸如图3所示晶体谐振器 （有引出线型的）UM-1、UM-5型石英晶体谐振器：用于在狭小空间内装置而设计的小型高精度谐振器，如用在移动通信（移动电话、传呼机）等局部振荡器，并且耐抗击性能很强。
其外形尺寸如图4所示49/U ：49U/S ：图3um-1：H：8maxum-5：H：电视中使用的为前三位。
三、晶体谐振器的等效电路及电路符号石英晶体谐振器的电路符号如图5所示，等效电路图如图6所示。
f图7 晶体谐振器的电抗曲线1、Q＝L1/C / R1≥5×105，其中C为等效电容，如此高的Q值可获得很高的频率稳定性。
其温度特性也很好。
在环境温度-20℃～+70℃工作时，其频率偏差≤±30PPM。
2、当晶体元件电气阻抗为纯电阻时，对应两个频率：a、串联谐振频率：fr＝1/（2πL1·C1）在串联连接时晶体器件对应电阻值Rr称为晶体的谐振电阻Rr≈R1。
b、并联谐振频率：fa＝fr·〔1+（C1/2C0）〕，显然，fa＞fr。
四、电抗曲线：晶体谐振器的电抗曲线如图7所示，当谐振频率f＜fr时，两支路的容抗都很大，其阻抗为容性；当f ＝fr时，产生串联谐振，阻抗X＝0；当fr＜f＜fa时，等效电抗呈感性。
石英晶体产品基础知识(培训)_图文
5、输出波形 晶体振荡器有CMOS、TTL、CMOS/TTL兼容、PECL和正弦波输出。
6 、起动时间 晶体振器从起动到稳定输出的时间，用ms表示。
7 、上升时间 /下降时间 波形前沿/后沿在两规定电平之间变化的时间间隔，两个电平
石英晶体振荡器电路结构
六、产品主要参数
石英晶体谐振器的主要参数
• 1、标称频率 该频率特指晶体技术条件中规定的频率，表示为MHz或KHz。
• 2、调整频差 标称频率在一定温度（一般是25℃）下的允许偏差，表示为百分数（%）或百 万分之几（ppm）。
• 3、负载电容（CL） 与晶体一起决定负载谐振频率的有效外界电容。任何外部电容一旦与石英晶 体串联，即会成为其谐振频率的一个决定因素。负载电容变化时，频率也会 随之改变。因此，在电路中使用时，经常会以标准负载电容来微调频率至期 望值。
SC: +21056’/ +34005’
Z
BT
DT
+50X
R Z
r m
X GT
X
+500
+20X
NT
+50
+50
r
Y
m
+20
R
X
m
r
石英晶体的振动模式
各种切型的温频特性曲线图
常用切型介绍
1. AT切 厚度振动模式，其频率系数为：1650，频率公式：f=1670/t （t为厚 度） 具有高品质因数，温频特性（三次曲线），机械特性，基频一般小 于40M。
• 激励电平的大小直接影响石英谐振器的性能，所以电路设计者一定要严格控 制石英谐振器在规定的激励电平下工作，以便充分发挥石英谐振器的特点， 一般来讲，激励电平偏小对于长稳有利，激励电平稍大对于短温有利。
石英晶体培训教程
晶体、晶振培训8月1日2008晶体谐振器：石英晶体谐振器为晶体振荡器的核心元件，由石英片、电极、支架及其他辅助装置组成，它是利用石英晶体的压电效应制成的电、机械振荡系统，由于石英晶体在物理和化学性能上都是较稳定的材料，因而其谐振频率必然稳定，晶体具有品质因数高，弹性振动损耗小的特点以及采用不同切割方式和几何形状可获得良好频率温度特性的优点，它被广泛应用于各类普通振荡器，压控振荡器，温度补偿晶体振荡器以及恒温晶体振荡器等。
晶体振荡器：是一种把直流电能转变成交流电能的装置，有时也称为信号发生器，它由直流电源、晶体管或电子管及振荡系统三个主要部分组成。
使用了以晶体为核心的振荡电路，由于使用了具有高Q值的晶体，因此振荡器稳定性比较好，主要用于时钟信号产生电路和时钟标准。
按用途和特点可分为普通晶体振荡器、电压控制晶体振荡器、温补晶体振荡器和温度控制晶体振荡器；按晶体振荡模式分，基频晶体振荡器、泛音晶体可分为振荡器；按采用分频、倍频技术可分为倍频晶体振荡器、分频晶体振荡器；如果按特定的技术要求也可以分为高稳定晶体振荡器、低噪声晶体振荡器、耐高温晶体振荡器、耐高温晶体振荡器、耐低温晶体振荡器、耐辐射晶体振荡器等等。
ppm=10E-6PXO：高精度普通晶体振荡器VCXO：Voltage Controlled Crystal Oscillator 压控晶体振荡器TCXO：Temperature Controlled Crystal Oscillator 温度补偿晶体振荡器OCXO：Oven Controlled Crystal Oscillator 恒温晶体振荡器TCVCXO：Temperature Compensated/Voltage Controlled Crystal Oscillator 温补/压控晶体振荡器OCVCXO：Oven Controlled/Voltage Controlled Crystal Oscillator 恒温/压控晶体振荡器MCXO：Microcomputer Compensated Crystal OscillatorRbXO：Rubidium-Crystal Oscillator 铷原子晶体振荡器一石英材料（水晶）简介石英产品主要是利用石英材料（水晶）的压电效应制成的电子原件和器件，压电效应是一种机电能量互换的现象，压电效应分为正压电效应和逆压电效应，正压电效应是以机械应力及应变（形变）作用而使物体产生电荷或电压输出。
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。
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。
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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
定义 负载频率(晶体在CL负载电容下的频率) 串联谐振频率(晶体本身的谐振频率) 负载电容,于晶体一起决定负载频率的外界电容 频率误差,描述频率偏差的相对值 等效电阻,晶体在谐振状态下的电阻值 静态电容,等效电路中电极之间的电容 动态电容,等效电路中电容值 动态电感,等效电路中的电感 品质因数,一个周期储存能量与消耗能量的比值 牵引能力,负载电容每变化1pf,FL的变化量 驱动功率依赖性
一、石英晶体的结构：
1. 分子式：SiO2呈四面体排列，其基本结构特征都为 [SiO4]4-排列。 三个基本的原子间距分别为：Si-O 1.62Å，O-O 2.65Å，Si-Si 3.12Å；Si-O-Si键角分布中最大值为
1440±10％。
2. 石英的形态：
分为晶态与非晶态SiO2 ： a .晶态：分子石英晶体，分子结构有规则排列，具有压
在Y、Z方向上的分量为 （P1+P2+P3）Y=0 （P1+P2+P3）Z=0
由上式看出，在X轴的正向出现正电荷，在 Y、Z轴方向则不出现电荷。
Y
-
+
+ P1
P3 - X
P2
-
+
(a) FX=0
FX－ -
Y +
+FX
－ + P1 P3 - + X
－ －
-
P2 +
+ +
(b) FX<0
(2)：压电效应解释
电效应，而Y、Z方向则不产生压电效应。
晶体在Y轴方向力FY作用下的情况与FX相似。当FY＞0时，晶体的形 变与图（b）相似；当FY＜0时，则与图（c）相似。由此可见，晶体 在Y（即机械轴）方向的力FY作用下，使它在X方向产生正压电效应， 在Y、Z方向则不产生压电效应。
三. 石英晶体的化学性：
a. 石英材料常温常压下 不溶于水，不与硫酸，盐酸，硝 酸，烧碱反应；但表面有微弱的吸水吸潮并与OH－ 结
合-O-Si-OH影响晶体的介电强度与压电效应；
b.石英材料及半导体Si常态下 能与氢氟酸HF；氟化氢铵NH4HF2 的水溶液发生化学反应，
NH4HF2水解 = NH4F+HF， 4HF+ Si=SiF4+2H2 6HF+ SiO2=H2SiF6+2H2O，
c.石英晶体 腐蚀具有异向性：
在Z向的腐蚀速率明显，在X,Y向的腐蚀速率则不明显， Z:Y:X=100:10:5
电效应。 b.非晶态：方石英，石英玻璃，鳞石英，
分子排列近程有序，远程无序。
3、石英晶体的形状：5组面，每组6个面 m,R,r,s,x
。
二、压电效应：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（1）石英晶体的压电效应
天然结构石英晶体的理想外形是一个正六面体，在晶体学中它可用三根互相
垂直的轴来表示，其中纵向轴Z－Z称为光轴；经过正六面体棱线，并垂直于 光轴的X－X轴称为电轴；与X－X轴和Z－Z轴同时垂直的Y－Y轴（垂直于正
五、动态电容C1
等效电路中动态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积 ，另外还和晶片平行度、微调量的大小有关。
六、动态电感L1:为等效电路中串联臂里的电感
七、石英晶体的Q值
Q值的影响：在振荡电路中Q越大选择 择性越好,通频带越小,频率稳定度越高.
石英晶体元件的品质因数Q值随银层厚度的变化说 明，银层厚度有个最佳值，在该值时Q最大。
三、并联电容C0
对于高频石英晶体,C0减至最小值是很重要的,否则就可能使振荡器产 生自激振荡.
四、动态电阻R1,等效电阻RL
对于音叉晶体,两音叉臂的对称性对电阻影响很大,对称性越好,电阻越小. 石英晶体等效电阻R1,可在某种程度上衡量晶体活性的好坏,R1越小,活性越高.在 晶体过激励,电流过大,或在某一温度(50℃)出现活力下降,出现不良或停振现象.
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第三章 石英晶体工艺特性
一、石英晶体的切型
二、各种切型的温度频率特性曲线
三、音叉晶体的切型(适用于低频振荡器20khz～200KHZ)
四、音叉晶体的温特曲线(实测图)
1、音叉32.768KHZ晶体频率温度曲线为二次抛物线，随着工作温度偏离 常温25℃越远，温漂也随之变大 。 2、音叉在10℃～40℃温度范围,频差变化小,超过这个范围变化很大。
基础产品
◆高频系列（ＡＴ） ＭＨｚ
◆高频声表系列(ＳＡＷ) 100MHz～ＧＨｚ
拓展应用产品
◆钟振系列
VCXO,TCXO,OCXO
◆传感器系列 /陀螺仪
Gyro Sensor & Pressure Sensor
湖北泰晶产品系列(表晶)
3×8系列
插件32.768K
2×6系列
32.768K HZ晶振
蛙脚32.768K 耐高温32.768K(可过回流焊)
2)、频率误差( Frequency tolerance(standard)) 4)、老化率(Frequency aging)
2、负性阻抗问题
如图为测试试负性阻抗的方法：将一可调电阻与晶体串联接入电路，调节可调电 阻至0ohm，使电路稳定振荡，再慢慢增大可调电阻，至电路停止振荡，记下此时可 调电阻的阻值为VR。
TS
C0/C1 W
(ppm/pf)
(μw)
3×8(32.768K) 1.7 3.3 7000 30k 110k 9
600 1
2×6(32.768K) 1.5 2.5 9000 40k 90k 15
600 1
M6 (32.768K) 0.9 2.2 10000 65k 60k 17
400 1
3215(32.768K) 1.1 3.8 6000 50k 25k 11
六、常用AT切温度特性(实测图)
七、音叉型石英晶体频率计算
W: 音叉单臂宽度， L：音叉叉深 mm N: 为频率常数与切型切角有关.
由频率公式可得出∶ 音叉的叉 深 L 越浅,频率越高.通过磨削 可改变叉深和质量分布,改变频 率.
八、AT切石英振荡器频率厚度计算
AT切频率方程 ρ为晶体的密度 C66为弹性常数,它与切角有关 i 为泛音次数 T为晶片厚度
第二章 石英振荡器种类组成
1. 通常以振动模式及其频率高低范围分为 ： KHz低频:(20KHZ～200KHZ) 通常是音叉结构 叉宽度方向 弯曲振动 模式； MHz高频:(AT35°500KHZ～350MHZ) 通常是片式结构 厚度方向 切 变振动模式；
2、振荡器分类和缩写
◆低频系列 Crystal UnitsｋＨｚ
当晶体受到沿X方向的拉力（FX＞0）作用时，其变化情况如图（c）.
此时电极矩的三个分量为.
（P1+P2+P3）X<0
FX +
Y
FX
-
+－
（P1+P2+P3）Y=0 （P1+P2+P3）Z=0
(c)
+ FX>0 + +
+
P1
- P2
P3
-
－ －
+－
X
在X轴的正向出现负电荷，在Y、Z方向则不出现电荷。
可见，当晶体受到沿X(电轴)方向的力FX作用时，它在X方向产生正压
图3.5.3 石英晶体产 品的标称频率
二、晶体的阻抗频率特性
三、晶体振荡电路,负载电容,杂散电容对频率的关系
Cd ,Cg 分别接在晶振两端的对地电容。 一般为几PF到几十PF。
Rf为反馈电阻 几M欧到十几兆欧。 Am为反相放大器。
CS为线路的杂散电容
四、晶体振荡频率对负载电容 变化曲线
负载电容越小,频率对负载电容的变化灵敏度越高.负载电容CL调节谐振频率的能力 叫做牵引力
四、晶体基频电路,泛音电路
第六章:石英晶体的匹 配
匹配是为了确保晶体规格和IC内部吻合所进行的 主要有如下内容：