晶振

什么是晶振？晶振作用，晶振原理？什么是晶振？晶振作用，晶振原理？什么是晶振？晶振作用，晶振原理？什么是晶振？晶振作用，晶振原理？ 晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削 并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给他通电，他就会产生机 械振荡，反之，如果给他机械力，他又会产生电，这种特性叫机电效应。他们有一个很重 要的特点，其振荡频率与他们的形状，，切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性 能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很 精密，因此，其谐振频率也很准确。 根据石英晶体的机电效应，我们可以把它等效为一个电磁振荡回路，即谐振回路。他们的 机电效应是机-电-机-电....的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不 断转换。在电路中的应用实际上是把它当作一个高 Q值的电磁谐振回路。由于石英晶体的 损耗非常小，即 Q 值非常高，做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可 以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 晶振是石英振荡器的简称，英文名为 Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的作用是 向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造 成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。由于制造工艺不断提高，现在晶振的频 率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好，已不容易出现故障，但在 选用时仍可留意一下晶振的质量。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 晶振在应用具体起到什么作用 微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC （电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种 为简单的分立 RC振荡器。 基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。RC 振 荡器能够快速启动，成本也比较低，但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差， 会在标称输出频率的 5%至 50%范围内变化。 但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板 布局。在使用时，陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具 有高 Q值的晶振对放大器的选择并不敏感，但在过驱动时很容易产生频率漂移（甚至可能 损坏）。影响振荡器工作的环境因素有：电磁干扰（EMI）、机械震动与冲击、湿度和温度 。 这些因素会增大输出频率的变化，增加不稳定性，并且在有些情况下，还会造成振荡器停 振。 上述大部分问题都可以通过使用振荡器模块避免。这些模块自带振荡器、提供低阻方波输 出，并且能够在一定条件下保证运行。最常用的两种类型是晶振模块和集成RC振荡器（硅 振荡器）。晶振模块提供与分立晶振相同的精度。硅振荡器的精度要比分立RC 振荡器高， 多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度。 选择振荡器时还需要考虑功耗。分立振荡器的功耗主要由反馈放大器的电源电流以及电路 内部的电容值所决定。CMOS 放大器功耗与工作频率成正比，可以示为功率耗散电容值。 比如，HC04反相器门电路的功率耗散电容值是90pF。在 4MHz、5V电源下工作时，相当于1.8mA 的电源电流。再加上 20pF的晶振负载电容，整个电源电流为 2.2mA。陶瓷谐振槽路一般具 有较大的负载电容，相应地也需要更多的电流。相比之下，晶振模块一般需要电源电流为10m 晶振在电路中是什么作用？晶振在电路中是什么作用？晶振在电路中是什么作用？晶振在电路中是什么作用？ 晶振的作用与原理 A ~60mA。硅振荡器的电源电流取决于其类型与功能，范围可以从低频（固定）器件的几个 微安到可编程器件的几个毫安。一种低功率的硅振荡器，如 MAX7375，工作在 4MHz时只需 不到 2mA的电流。 在特定的应用场合优化时钟源需要综合考虑以下一些因素：精度、成本、功耗以及环境需 求 晶振是石英振荡器的简称，英文名为 Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的主要作 用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定 会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。 晶振还有个作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号. 晶振是晶体振荡器的简称。它用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工 作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百 万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为 压控振荡器（VCO）。 振在数字电路的基本作用是提供一个时序控制的标准时刻。数字电路的工作是根据电路设 计，在某个时刻专门完成特定的任务，如果没有一个时序控制的标准时刻，整个数字电路 就会成为“聋子”，不知道什么时刻该做什么事情了。 晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持 同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。 晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同 频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。 电路中，为了得到交流信号，可以用 RC、LC 谐振电路取得，但这些电路的振荡频率并不稳 定。在要求得到高稳定频率的电路中，必须使用石英晶体振荡电路。石英晶体具有高品质 因数，振荡电路采用了恒温、稳压等方式以后，振荡频率稳定度可以达到10^(-9)至 10^(- 11)。广泛应用在通讯、时钟、手表、计算机……需要高稳定信号的场合。 石英晶振不分正负极, 外壳是地线，其两条不分正负 每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他 结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立 在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。 晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单 频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高 。 晶振的基本原理及特性晶振的基本原理及特性晶振的基本原理及特性晶振的基本原理及特性 有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。 晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同 步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。 晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频 率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。 下面我就具体的介绍一下晶振的作用以及原理，晶振一般采用如图 1a的电容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路如图 1b，其中 Cv是用来调节振荡频率，一般 用变容二极管加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理；把晶体的等效电路代替 晶体后如图 1c。其中 Co，C1，L1，RR是晶体的等效电路。 <晶振电路图> 分析整个振荡槽路可知，利用 Cv 来改变频率是有限的：决定振荡频率的整个槽路电容 C=Cbe,Cce,Cv 三个电容串联后和 Co并联再和 C1 串联。可以看出：C1 越小，Co越大，Cv 变 化时对整个槽路电容的作用就越小。因而能“压控”的频率范围也越小。实际上，由于 C1 很小(1E-15 量级)，Co 不能忽略(1E-12 量级，几 PF)。所以，Cv 变大时，降低槽路频率的 作用越来越小，Cv 变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非 线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡的反馈电压(Cbe上的电压)却 越来越小，最后导致停振。通过晶振的原理图你应该大致了解了晶振的作用以及工作过程了 吧。采用泛音次数越高的晶振，其等效电容 C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。 微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC （电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为 简单的分立 RC 振荡器。 用万用表测量晶体振荡器是否工作的方法：测量两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半， 比如工作电压是 51 单片机的+5V 则是否是 2.5V左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚， 这个电压有明显变化，证明是起振了的。 晶振的类型有 SMD和 DIP型，即贴片和插脚型 。 先说 DIP：常用尺寸有 HC-49U/T，HC-49S，UM-1，UM-5，这些都是 MHZ单位的。 再说 SMD：有0705，0603，0503，0302，这里面又分四个焊点和二个焊点的，对我们公司来 说默认的是四个焊点的，两个焊点的材料要求进口，周期长，一般说两个焊点的做不了。 什么是晶振？ 晶振的基本原理及特性 晶振一般采用如图 1a 的电容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电 路如图 1b，其中Cv 是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现， 这也是压控作用的机理；把晶体的等效电路代替晶体后如图 1c。其中 Co，C1，L1，RR是 晶体的等效电路。 分析整个振荡槽路可知，利用Cv来改变频率是有限的：决定振荡频率的整个槽路电容 C=C be,Cce,Cv 三个电容串联后和 Co并联再和 C1 串联。可以看出：C1越小，Co越大，Cv 变化 时对整个槽路电容的作用就越小。因而能“压控”的频率范围也越小。实际上，由于C1 很 小(1E-15 量级)，Co 不能忽略(1E-12 量级，几PF)。所以，Cv变大时，降低槽路频率的作 用越来越小，Cv 变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线 性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡的反馈电压(Cbe 上的电压)却 越来越小，最后导致停振。 采用泛音次数越高的晶振，其等效电容 C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。 晶振的指标 总频差：在规定的时间内，由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频 率与给定标称频率的最大偏差。 说明：总频差包括频率温度稳定度、频率老化率造成的偏差、频率电压特性和频率负载特 性等共同造成的最大频差。一般只在对短期频率稳定度关心，而对其他频率稳定度指标不 严格要求的场合采用。例如：精密制导雷达。 频率稳定度：任何晶振，频率不稳定是绝对的，程度不同而已。一个晶振的输出频率随时 间变化的曲线如图 2。图中表现出频率不稳定的三种因素：老化、飘移和短稳。 图 2 晶振输出频率随时间变化的示意图 曲线 1是用 0.1 秒测量一次的情况，表现了晶振的短稳；曲线 3是用 100 秒测量一次的情 况，表现了晶振的漂移；曲线 4 是用 1天一次测量的情况。表现了晶振的老化。 频率温度稳定度：在标称电源和负载下，工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带 隐含基准温度的最大允许频偏。 ft=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin) ftref ＝±MAX[｜(fmax-fref)/fref｜，｜(fmin-fref)/fref｜] ft：频率温度稳定度(不带隐含基准温度) ftref：频率温度稳定度(带隐含基准温度) fmax ：规定温度范围内测得的最高频率 fmin：规定温度范围内测得的最低频率 fref：规定基准温度测得的频率 说明：采用ftref 指标的晶体振荡器其生产难度要高于采用 ft 指标的晶体振荡器,故 ftre f 指标的晶体振荡器售价较高。 开机特性（频率稳定预热时间）：指开机后一段时间(如 5分钟)的频率到开机后另一段时 间(如 1小时)的频率的变化率。表示了晶振达到稳定的速度。这指标对经常开关的仪器如 频率计等很有用。 说明：在多数应用中，晶体振荡器是长期加电的，然而在某些应用中晶体振荡器需要频繁 的开机和关机，这时频率稳定预热时间指标需要被考虑到（尤其是对于在苛刻环境中使用 的军用通讯电台，当要求频率温度稳定度≤±0.3ppm(-45℃～85℃)，采用 OCXO 作为本振， 频率稳定预热时间将不少于 5分钟，而采用 MCXO 只需要十几秒钟)。 频率老化率：在恒定的环境条件下测量振荡器频率时，振荡器频率和时间之间的关系。这 种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的缓慢变化造成的，因此，其频率偏移的 速率叫老化率，可用规定时限后的最大变化率（如±10ppb/天，加电72 小时后），或规定 的时限内最大的总频率变化（如：±1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））来表示。 晶体老化是因为在生产晶体的时候存在应力、污染物、残留气体、结构工艺缺陷等问题。 应力要经过一段时间的变化才能稳定，一种叫“应力补偿”的晶体切割方法（SC 切割法） 使晶体有较好的特性。 污染物和残留气体的分子会沉积在晶体片上或使晶体电极氧化，振荡频率越高，所用的晶 体片就越薄，这种影响就越厉害。这种影响要经过一段较长的时间才能逐渐稳定，而且这 种稳定随着温度或工作状态的变化会有反复——使污染物在晶体表面再度集中或分散。因 此，频率低的晶振比频率高的晶振、工作时间长的晶振比工作时间短的晶振、连续工作的 晶振比断续工作的晶振的老化率要好。 说明：TCXO 的频率老化率为：±0.2ppm～±2ppm（第一年）和±1ppm～±5ppm（十年）（除 特殊情况，TCXO很少采用每天频率老化率的指标，因为即使在实验室的条件下，温度变化 引起的频率变化也将大大超过温度补偿晶体振荡器每天的频率老化，因此这个指标失去了 实际的意义）。OCXO 的频率老化率为：±0.5ppb～±10ppb/天（加电 72 小时后），±30p pb～±2ppm（第一年），±0.3ppm～±3ppm（十年）。 短稳：短期稳定度，观察的时间为 1毫秒、10 毫秒、100 毫秒、1秒、10 秒。 晶振的输出频率受到内部电路的影响(晶体的 Q值、元器件的噪音、电路的稳定性、工作状 态等)而产生频谱很宽的不稳定。测量一连串的频率值后，用阿伦方程计算。相位噪音也同 样可以反映短稳的情况(要有专用仪器测量)。 重现性：定义：晶振经长时间工作稳定后关机，停机一段时间t1(如 24小时)，开机一段 时间 t2(如 4小时)，测得频率 f1，再停机同一段时间 t1，再开机同一段时间 t2，测得频 率 f2。重现性=(f2-f1)/f2。 频率压控范围：将频率控制电压从基准电压调到规定的终点电压，晶体振荡器频率的最小 峰值改变量。 说明：基准电压为＋2.5V，规定终点电压为＋0.5V和＋4.5V，压控晶体振荡器在＋0.5V 频 率控制电压时频率改变量为-2ppm，在＋4.5V 频率控制电压时频率改变量为＋2.1ppm，则V CXO电压控制频率压控范围表示为：≥±2ppm(2.5V±2V)，斜率为正，线性为+2.4%。 压控频率响应范围：当调制频率变化时，峰值频偏与调制频率之间的关系。通常用规定的 调制频率比规定的调制基准频率低若干 dB表示。 说明：VCXO 频率压控范围频率响应为 0～10kHz。 频率压控线性：与理想（直线）函数相比的输出频率-输入控制电压传输特性的一种量度， 它以百分数表示整个范围频偏的可容许非线性度。 说明：典型的 VCXO 频率压控线性为：≤±10%，≤±20%。简单的 VCXO频率压控线性计算 方法为(当频率压控极性为正极性时)： 频率压控线性＝±((fmax-fmin)/ f0)×100% fmax：VCXO 在最大压控电压时的输出频率 fmin：VCXO 在最小压控电压时的输出频率 f0：压控中心电压频率 单边带相位噪声￡(f)：偏离载波 f处，一个相位调制边带的功率密度与载波功率之比。 输出波形：从大类来说，输出波形可以分为方波和正弦波两类。 方波主要用于数字通信系统时钟上，对方波主要有输出电平、占空比、上升/下降时间、驱 动能力等几个指标要求。 随着科学技术的迅猛发展，通信、雷达和高速数传等类似系统中，需要高质量的信号源作 为日趋复杂的基带信息的载波。因为一个带有寄生调幅及调相的载波信号（不干净的信号） 被载有信息的基带信号调制后，这些理想状态下不应存在的频谱成份（载波中的寄生调制） 会导致所传输的信号质量及数传误码率明显变坏。所以作为所传输信号的载体，载波信号 的干净程度（频谱纯度）对通信质量有着直接的影响。对于正弦波，通常需要提供例如谐 波、噪声和输出功率等指标。 晶振的分类 根据晶振的功能和实现技术的不同，可以将晶振分为以下四类： 1) 恒温晶体振荡器(以下简称 OCXO) 这类型晶振对温度稳定性的解决采用了恒温槽技术，将晶体置于恒温槽内，通过设置 恒温工作点，使槽体保持恒温状态，在一定范围内不受外界温度影响，达到稳定输出频率 的效果。这类晶振主要用于各种类型的通信设备，包括交换机、SDH 传输设备、移动通信 直放机、GPS接收机、电台、数字电视及军工设备等领域。根据用户需要，该类型晶振可 以带压控引脚。OCXO 的工作原理如下图 3所示： 图 3恒温晶体振荡器原理框图 OCXO的主要优点是，由于采用了恒温槽技术，频率温度特性在所有类型晶振中是最好的， 由于电路设计精密，其短稳和相位噪声都较好。主要缺点是功耗大、体积大，需要5分钟 左右的加热时间才能正常工作等。我公司生产的此类晶振的典型指标如下： 2) 温度补偿晶体振荡器(以下简称 TCXO)。 其对温度稳定性的解决方案采用了一些温度补偿手段，主要原理是通过感应环境温度，将 温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率，达到稳定输出频率的效果。传统的 TCXO是采 用模拟器件进行补偿，随着补偿技术的发展，很多数字化补偿大TCXO开始出现，这种数字 化补偿的 TCXO又叫 DTCXO，用单片机进行补偿时我们称之为 MCXO，由于采用了数字化技术 ， 这一类型的晶振再温度特性上达到了很高的精度，并且能够适应更宽的工作温度范围，主 要应用于军工领域和使用环境恶劣的场合。在广大研发人员的共同努力下，我公司自主开 发出了高精度的 MCXO，其设计原理和在世界范围都是领先的，配以高度自动化的生产测试 系统，其月产可以达到 5000 只，其设计原理如图 4。 图 4 MCXO 数字温补晶振原理框图 这类型晶振的典型的应用指标如下： 3) 普通晶体振荡器(SPXO)。这是一种简单的晶体振荡器，通常称为钟振，其工作原理为图 3中去除“压控”、“温度补偿”和“AGC”部分,完全是由晶体的自由振荡完成。这类晶 振主要应用于稳定度要求不高的场合。 4) 压控晶体振荡器(VCXO)。这是根据晶振是否带压控功能来分类，带压控输入引脚的一类 晶振叫 VCXO，以上三种类型的晶振都可以带压控端口。 石英晶体振荡器的特点 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。下图是一种金属外壳封装的石英晶体结构示意图。 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 2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，它的数值约为 100Ω。由于晶片的等效 电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因数 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度。 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（1）当L、C、R支路发生 串联谐振时，它的等效阻抗最小（等于 R）。串联揩振频率用 fs 表示，石英晶体对于 串联揩振频率 fs 呈纯阻性，（2）当频率高于 fs 时 L、C、R 支路呈感性，可与电容C。 发生并联谐振，其并联频率用 fd表示。 根据石英晶体的等效电路，可定性画出它的电抗—频率特性曲线如图 2e 所示。可见当 频率低于串联谐振频率 fs 或者频率高于并联揩振频率 fd 时，石英晶体呈容性。仅在fs ＜f＜fd 极窄的范围内，石英晶体呈感性。 二、石英晶体振荡器类型特点 石英晶体振荡器是由品质因素极高的石英晶体振子（即谐振器和振荡电路组成。晶体 的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等，共同决定振荡器的性能。国际电 工委员会（IEC）将石英晶体振荡器分为4类：普通晶体振荡（TCXO），电压控制式晶 体振荡器（VCXO），温度补偿式晶体振荡（TCXO），恒温控制式晶体振荡（OCXO） 。 目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡（DCXO）等。 普通晶体振荡器（SPXO）可产生 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。封装尺寸范围从 21×14×6mm及 5×3.2×1.5mm。 电压控制式晶体振荡器（VCXO）的精度是 10^(-6)～10^(-5)量级，频率范围 1~30MHz。 低容差振荡器的频率稳定度是±50ppm。通常用于锁相环路。封装尺寸14×10×3mm。 温度补偿式晶体振荡器（TCXO）采用温度敏感器件进行温度频率补偿，频率精度达到 10^(-7)～10^(-6)量级，频率范围 1—60MHz，频率稳定度为±1～±2.5ppm，封装尺 寸从 30×30×15mm 至 11.4×9.6×3.9mm。通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线 通信设备等。 恒温控制式晶体振荡器（OCXO）将晶体和振荡电路置于恒温箱中，以消除环境温度变 化对频率的影响。OCXO频率精度是 10^(-10)至 10^(-8)量级，对某些特殊应用甚至达 到更高。频率稳定度在四种类型振荡器中最高。 三、石英晶体振荡器的主要参数 晶振的主要参数有标称频率，负载电容、频率精度、频率稳定度等。不同的晶振标称 频率不同，标称频率大都标明在晶振外壳上。如常用普通晶振标称频率有：48kHz、500 kHz、503.5 kHz、1MHz～40.50 MHz 等，对于特殊要求的晶振频率可达到 1000 MHz 以 上，也有的没有标称频率，如CRB、ZTB、Ja等系列。负载电容是指晶振的两条引线连 接 IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率不 同决定振荡器的振荡频率不同。标称频率相同的晶振，负载电容不一定相同。因为石 英晶体振荡器有两个谐振频率，一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振：另一个为并 联揩振晶振的高负载电容晶振。所以，标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电 容一至，不能冒然互换，否则会造成电器工作不正常。频率精度和频率稳定度：由于 普通晶振的性能基本都能达到一般电器的要求，对于高档设备还需要有一定的频率精 度和频率稳定度。频率精度从 10^(-4)量级到 10^(-10)量级不等。稳定度从±1到 ±100ppm 不等。这要根据具体的设备需要而选择合适的晶振，如通信网络，无线数据 传输等系统就需要更高要求的石英晶体振荡器。因此，晶振的参数决定了晶振的品质 和性能。在实际应用中要根据具体要求选择适当的晶振，因不同性能的晶振其价格不 同，要求越高价格也越贵，一般选择只要满足要求即可。 四、石英晶体振荡器的发展趋势 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。 2、高精度与高稳定度，目前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。目前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 650～1700 MHz，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。目前许多 TCXO和 VCXO产品，电流损耗不超过 2 mA。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 SMD TCXO，在振荡启动 4ms后则可达到额定值的 90%。OAK 公司的 10～25 MHz 的 OCXO 产品 ， 在预热 5分钟后，则能达到±0.01 ppm 的稳定度。 五、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。 石英晶体振荡器原理的示意如图3所示，其中V1 和 V2构成 CMOS反相器石英晶体 Q与 振荡电容 C1 及微调电容 C2 构成振荡系统，这里石英晶体相当于电感。振荡系统的元 件参数确定了振频率。一般 Q、C1 及 C2 均为外接元件。另外R1 为反馈电阻，R2 为振 荡的稳定电阻，它们都集成在电路内部。故无法通过改变 C1或 C2 的数值来调整走时 精度。但此时我们仍可用加接一只电容 C有方法，来改变振荡系统参数，以调整走时 精度。根据电子钟表走时的快慢，调整电容有两种接法：若走时偏快，则可在石英晶 体两端并接电容 C，如图 4所示。此时系统总电容加大，振荡频率变低，走时减慢。 若走时偏慢，则可在晶体支路中串接电容C。如图 5所示。此时系统的总电容减小， 振荡频率变高，走时增快。只要经过耐心的反复试验，就可以调整走时精度。因此， 晶振可用于时钟信号发生器。 2、随着电视技术的发展，近来彩电多采用500kHz 或 503 kHz 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。 从晶体的谐振模式说起 晶体的谐振模式晶体的谐振模式晶体的谐振模式晶体的谐振模式 晶体具有两种谐振模式：串联(两个频率中的低频率)和并联(反谐振，两个频率中的高频率)。所有在振荡 电路中呈现纯阻性时的晶体都表现出两种谐振模式。在串联谐振模式中，动态电容的容抗 Cm、感抗 Lm相 等且极性相反，阻抗最小。在反谐振点。阻抗却是最大的，电流是最小的。在振荡器应用中不使用反谐振 点。 通过添加外部元件(通常是电容)，石英晶体可振荡在串联与反谐振频率之间的任何频率上。在晶体工业中， 这就是并联频率或者并联模式。这个频率高于串联谐振频率低于晶体真正的并联谐振频率(反谐振点)。图2 给出了典型的晶体阻抗与频率关系的特性图。 图 2. 晶体阻抗相对频率 负载电容和可牵引性 在使用并联谐振模式时负载电容是晶体一个重要的指标。在该模式当中，晶体的总电抗呈现感性，与振荡 器的负载电容并联，形成了 LC谐振回路，决定了振荡器的频率。当负载电容值改变后，输出频率也随之改 变。因而，晶体的生产商必须知道振荡器电路中的负载电容，这样可以在工厂中使用同样的负载电容来校 准。 如果使用谐振在不同的负载电容上的晶体，那么晶体频率将偏离额定的工作频率，这样参考频率将引入误 差。因而，需要添加外部电容，改变负载电容，使晶体重新振荡到需要的工作频率上。 图 3给出 MAX1470 评估板电路里的晶体图。在这个电路中，C14和 C15 是串联牵引电容，而 C16是并联牵 引电容。Cevkit 为等效的 MAX1470芯片加上评估印刷板的寄生电容。Cevkit 约为 5pF。 图 3. 评估板晶体等效电路 串联牵引电容会加快晶体振荡，而并联电容会减缓振荡。Cevkit 为 5pF，如果使用负载电容为 5pF的晶体， 会振荡到需要的频率上，因而无需外部的电容(C16不接，同时 C14 和 C15在板上短接)。评估板本身使用 3pF 负载电容的晶体，需要两个 15PF电容串联加速振荡。负载电容的计算如下： 在这个例子中，如果不使用两个串联电容，4.7547MHz 晶体会振荡在 4.7544MHz，而接收机将调谐在 314.98MHz而不是 315.0MHz，频率误差约为 20kHz，也就是60ppm。 因而，关键是使用串联或者并联或者两种形式匹配晶体的负载容抗(取决于电容的值)。例如，1pF 并联电 容是6pF 负载电容所需要的(或者以下的结合形式：C14 = C15 = 27PF, C16 = 5pF)。 谨慎使用大电容值的 C16，因为它会增大谐振电路的电流，导致晶体停振，图 4 给出了并联电容和振荡器 电流的关系图。 图 4. 晶体振荡器电流与附加的并联负载电容的关系 在定制的 PCB 板中，如果 Cevkit未知，可以使用频谱分析仪监测中频(在信号进入频谱分析仪之前确保使 用隔直电容)，然后使用串联和并联电容调谐中频频率至 10.7MHZ。 晶振晶振晶振晶振 晶振相关概述 晶体振荡器，简称晶振，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率经过频率发生器的 倍频或分频后就成了电脑中各种不同的总线频率。以声卡为例，要实现对模拟信号 44.1kHz 或 48kHz 的采样，频率发生器就必须提供一个 44.1kHz 或 48kHz 的时钟频率。如果需要对这 两种音频同时支持的话，声卡就需要有两颗晶振。但是现在的娱乐级声卡为了降低成本，通 常都采用 SRC 将输出的采样频率固定在 48kHz，但是 SRC会对音质带来损害，而且现在的娱 乐级声卡都没有很好地解决这个问题。 石英晶体振荡器 石英晶体振荡器基本结构及工作原理 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。 温度补偿晶体振荡器（TCXO）： 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： 直接补偿型 直接补偿型 TCXO 是由热敏电阻和阻容元件组成的温度补偿电路，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。 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。 TCXOTCXOTCXOTCXO发展现状 TCXO 在近十几年中得到长足发展，其中在精密 TCXO（温度补偿型石英晶体谐振器，具 有精度高等特点）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.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，外观如图 2（b）所示，由日本金石（KSS）公司生产。 电压控制晶体振荡器（VCXOVCXOVCXOVCXO） 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。在典型的 VCXO中，通常是通过调谐电压改变变容二极管的电容量来 “牵引”石英晶体振子频率的。VCXO允许频率控制范围比较宽，实际的牵引度范围约为 ±200ppm 甚至更大。 如果要求 VCXO的输出频率比石英晶体振子所能实现的频率还要高，可采用倍频方案。 扩展调谐范围的另一个方法是将晶体振荡器的输出信号与 VCXO的输出信号混频。与单一的 振荡器相比，这种外差式的两个振荡器信号调谐范围有明显扩展。 在移动通信基地站中作为高精度基准信号源使用的VCXO 代表性产品是日本精工·爱普 生公司生产的 VG－2320SC。这种采用与 IC 同样塑封的 4引脚器件，内装单独开发的专用 IC， 器件尺寸为 12.6mm×7.6mm×1.9mm，体积为 0.19 。其标准频率为 12～20MHz，电源电压为 3.0±0.3V，工作电流不大于 2mA，在－20～＋75℃范围内的频率稳定度≤±1.5ppm，频率 可变范围是±20～±35ppm，启动振荡时间小于 4ms。金石集团生产的 VCXO，频率覆盖范围 为 10～360MHz，频率牵引度从±60ppm 到±100ppm。VCXO封装发展趋势是朝 SMD 方向发展， 并且在电源电压方面尽可能采用 3.3V。日本东洋通信机生产的 TCO－947 系列片式 VCXO，早 在 90 年代中期前就应用于汽车电话系统。该系列VCXO的工作频率点是 12.8MHz、13MHz、 14.5MHz 和 15.36MHz，频率温度特性±2.5ppm/－30～＋75℃，频率电压特性±0.3ppm/5V±5 ％，老化特性±1ppm/年，内部采用 SMD/SMC，并采用激光束和汽相点焊方式封装，高度为4mm。 日本富士电气化学公司开发的个人手持电话系统（PHS）等移动通信用 VCXO，共有两大类六 个系列，为适应 SMT 要求，全部采用SMD 封装。Saronix 的 S1318 型、Vectron 国际公司的J 型、Champion 技术公司的 K1526 型和 Fordahi 公司的 DFVS1－KH/LH 等 VCXO，均是表面贴装 器件，电源电压为 3.3V 或 5V，可覆盖的频率范围或最高频率分别为 32～120MHz、155MHz、 2～40MHz 和 1－50MHz，牵引度从±25ppm 到±150ppm 不等。MF 电子公司生产的 T－VCXO系 列产品尺寸为 5mm×7mm，曾被业内认为是外形尺寸最小的产品，但这个小型化的记录很快 被打破。目前新推出的双频终端机用 VCXO 尺寸仅为 5.8mm×4.8mm，并且有的内装 2只 VCXO。 Raltron 电子公司生产的 VX－8000系 恒温控制晶体振荡器（OCXOOCXOOCXOOCXO） CXO 是利用恒温槽使晶体振荡器或石英晶体振子的温度保持恒定，将由周围温度变化引 起的振荡器输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器，其内部结构如图 4所示。在OCXO中， 有的只将石英晶体振子置于恒温槽中，有的是将石英晶体振子和有关重要元器件置于恒温槽 中，还有的将石英晶体振子置于内部的恒温槽中，而将振荡电路置于外部的恒温槽中进行温 度补偿，实行双重恒温槽控制法。利用比例控制的恒温槽能把晶体的温度稳定度提高到5000 倍以上，使振荡器频率稳定度至少保持在 1×10－9。OCXO 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。 OCXO是由恒温槽控制电路和振荡器电路构成的。通常人们是利用热敏电阻“电桥”构 成的差动串联放大器，来实现温度控制的。具有自动增益控制（AGC）的（C1app）振荡电路 ， 是目前获得振荡频率高稳定度的比较理想的技术方案。 在近几年中，OCXO 的技术水平有了很大的提高。日本电波工业公司开发的新器件功耗 仅为老产品的 1/10。在克服 OCXO功耗较大这一缺点方面取得了重大突破。该公司使用应力 补偿切割（SCCut）石英晶体振子制作的 OCXO，与使用 AT 切形石英晶体振子的 OCXO 比较， 具有高得多的频率稳定度和非常低的相位噪声。相位噪声是指信号功率与噪声功率的比率 （C/N），是表征频率颤抖的技术指标。在对预期信号既定补偿处，以1Hz 带宽为单位来测 量相位噪声。Bliley 公司用 AT 切形晶体制作的 NV45A 在补偿点 10Hz、100Hz、1kHz 和 10kHz 处的相位噪声分别为 100、135、140和 145dBc/Hz，而用 SC 切割晶体制成的同样OCXO，则 在所有补偿点上的噪声性能都优于 5dBc/Hz。 金石集团生产的 OCXO，频率范围为 5～120MHz，在－10～＋60℃的温度范围内，频率稳 定度有±0.02、±0.03 和±0.05ppm，老化指标为±0.02ppm/年和±0.05ppm/年。Oak 频率 控制公司的 4895型 4.096～45MHz 双恒温箱控制 OCXO，温度稳定度仅为 0.002ppm（2×10 －10）/0～75℃；4895 型 OCXO 的尺寸是 50.8mm×50.8mm×38.3mm，老化率为±0.03ppm/ 年。如果体积缩小一点，在性能指标上则会有所牺牲。Oak公司生产的 10～25MHz 表面贴装 OCXO，频率稳定度为±0.05ppm/0～70℃。PiezoCrystal 的 275 型用于全球定位系统（GPS） 的 OCXO采用 SC切形石英晶体振子，在 0～75℃范围内总频偏小于±0.005ppm，最大老化率 为±0.005ppm/年。Vectron 国际公司的 CO－760型 OCXO，尺寸为 25.4mm 见方，高12.7mm， 在 OCXO产品中，体积算是较小的。随着移动通信产品的迅猛增长，对OCXO 的市场需求量会 逐年增加。OCXO的发展方向是顺应高频化、高频率稳定度和低相位噪声的要求，但在尺寸 上的缩小余地非常有限。 晶体谐振器 晶体谐振器现已被广泛使用，很多厂商在考虑成本因素的前提下，甚至用晶体谐振器代 替振荡器。晶体谐振器常见有 3种封装方式：金属、陶瓷、玻璃。其中金属封装最为常见， 玻璃封装则最为便宜，但含铅（技术瓶颈）；陶瓷封装价格介于两者之间，但技术要求高， 目前产品比较成熟的厂家只有少数几家，如日本京瓷、台湾鸿星、浙江嘉康等。目前亚洲市 场产销量较大的国内厂家是浙江东晶电子，还有台湾晶技这两家的客户都是日本一线电子厂 家如松下电子，SONY等。需要说明的是目前市场主导产品盒型分为：49S，49SMD，SMD S3225， SMD 6035，SMD G8045。 有关晶体的正负极 晶振分为有源晶振和无源晶振。无源晶振只有两个引脚，没有所谓的正负极。有源晶振 需要接电源才能工作，一般有四个引脚，其中有两个电源输入引脚，有正负极之分 晶振 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一、石英晶体振荡器的基本原理一、石英晶体振荡器的基本原理一、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。下图是一种金属外壳封装 的石英晶体结构示意图。 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 2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，它的数值约为 100Ω。由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小， 因此回路的品质因数 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度。 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（1）当 L、C、R支路发生串联 谐振时，它的等效阻抗最小（等于 R）。串联揩振频率用 fs 表示，石英晶体对于串联揩振 频率 fs呈纯阻性，（2）当频率高于 fs 时 L、C、R 支路呈感性，可与电容 C。发生并联谐 振，其并联频率用 fd 表示。 根据石英晶体的等效电路，可定性画出它的电抗—频率特性曲线如图 2e所示。可见当频率 低于串联谐振频率 fs 或者频率高于并联揩振频率 fd时，石英晶体呈容性。仅在 fs＜f＜f