石英晶体振荡电路石英谐振器

石英晶体振荡电路设计摘要：不同的制造商提供各种形状与大小的石英晶体，其性能指标也各不一样。

这些指标包括谐振频率、谐振模式、负载电容、串联阻抗、管壳电容以及驱动电平。

本应用笔记帮助读者理解这些指标参数，并允许用户根据应用选择合适的晶体以及在MAX1470超外差接收机电路应用中获得最佳效果。

不同的制造商提供各种形状与大小的石英晶体，其性能指标也各不一样。

这些指标包括谐振频率、谐振模式、负载电容、串联阻抗、管壳电容以及驱动电平。

本篇应用笔记帮助读者理解这些指标参数，并允许用户根据应用选择合适的晶体以及在MAX1470超外差接收机电路应用中获得最佳效果。

晶体的等效电路见图1。

图中包括了动态元件：电阻Rs、电感Lm、电容Cm和并联电容Co。

这些动态元件决定了晶体的串联谐振频率和谐振器的Q值。

并联电容Co是晶体电极、管壳和引腿作用的结果。

图1. 晶体模型以下详细给出主要的性能指标。

谐振频率晶体频率可以根据接收频率指定。

由于MAX1470使用低端注入的中频，晶体频率可由下式给出(单位为MHz)：对于315MHz应用，晶体的频率可为，而在应用时需要晶体。

仅基频模式的晶体需要指定(无需泛音)。

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。

其实很多人都知道分为有源晶振和无源晶振，Realgiant了解到部分人仍然分不清楚他们到底有何区别，甚至有的客户这样问过，为什么两种晶振体积都是一样的，一个只要几毛钱，而另一个却要几块钱，为什么会相差那么大?Realgiant在此教大家如何区分石英晶体谐振器和石英晶体振荡器。

石英晶体谐振器(quartz crystal unit或quartz crystal resonator,常简写成Xtal)，简称石英晶体或晶振，它是利用石英晶体的压电效应，用来产生高精度振荡频率的一种电子元件。

需搭配外加电路才会产生振荡。

是被动(无源)元件，我们又称它无源晶振。

该元件主要由石英晶片、基座、外壳、银胶、银等成分组成。

根据引线状况我们把石英晶振分为直插(有引线)与表面贴装(无引线)两种类型。

无源晶振通常是两支接引的电子元件。

石英晶体振荡器(crystal oscillator,简写 OSC 或 XO)是指内含石英晶体与振荡电路的模组，它需要电源，可直接产生振荡讯号输出。

因内含主动(有源)电子元件，整个模组也属主动元件，因此，我们又称它有源晶振。

石英振荡器通常是四支接脚的电子元件，其中两支为电源，一支为振荡讯号输出，另一支为空脚或控制用。

相比石英晶体谐振器，石英晶体振荡器非常的复杂，这不仅体现在它的参数上，同时也体现在它的种类上。

在上一篇有关温补晶振的文章中我们已经了解到温补晶振是一种石英晶体振荡器。

在晶振行业中，通常我们将石英晶体振荡器分为以下几类：SPXO普通振荡器、TCXO温补振荡器、VCXO压控晶体振荡器、OCXO恒温振荡器以及VC-TCXO压控温补振荡器。

下面我们来逐步了解这几种石英晶体振荡器。

普通石英晶体振荡(SPXO)，也有人叫它XO、OSC振荡器，SPXO可以产生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。

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。

石英晶体正弦振荡器电路图
石英晶体正弦振荡器电路图
如图所示电路是由石英谐振晶体SJT和六反相器集成电路CD4069的1个门A构成的正弦波振荡器。

与普通的RC移相振荡器相比，晶体振荡器的频率稳定度可高达10-5或更高。

这是RC移相振荡器无法达到的高指标(RC移相振荡器的频率稳定度只能达到10-2的量级)。

CMOS非门与负反馈偏置电阻Rl构成反相放大电路。

石英晶体SJT与Cl、C2构成7c型正反馈支路。

石英晶体在其固有谐振频率的附近，自身呈感性，此电感与电容Cl、C2构成谐振回路，形成选频移相反馈网络反馈到放大器输入端，产生振荡。

调整电容C2可微调振荡频率。

元器件选择：
六反相器集成块A：CD4069。

电容Cl：20pF，C2：3～22pF，C3：1000pF。

电阻Rl：10MΩ。

石英晶体SJT：32．768kHz。

电路连接方法：
六反相器集成电路CD4069只用了1／6个门，剩余门若无它用可将输入端接VDD或VSS，输出端悬空。

14脚(VDD)接正电源，7脚(VSS)接地。

石英晶体振荡电路石英晶体谐振器, 简称石英晶体, 具有非常稳定的固有频率。

对于振荡频率的稳定性要求高的电路, 应选用石英晶体作选频网络。

一、石英晶体的特点将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向切割成很薄的晶片, 再将晶片两个对应的表面抛光和涂敷银层, 并作为两个极引出管脚, 加以封装, 就构成石英晶体谐振器。

其结构示意图和符号如右图所示。

1.压电效应和压电振荡在石英晶体两个管脚加交变电场时, 它将会产有利于一定频率的机械变形, 而这种机械振动又会产生交变电场, 上述物理现象称为压电效应。

一般情况下, 无论是机械振动的振幅, 还是交变电场的振幅都非常小。

但是, 当交变电场的频率为某一特定值时, 振幅骤然增大, 产生共振, 称之为压电振荡。

这一特定频率就是石英晶体的固有频率, 也称谐振频率。

2.石英晶体的等效电路和振荡频率石英晶体的等效电路如下图（a）所示。

当石英晶体不振动时, 可等效为一个平板电容C0, 称为静态电容；其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积, 一般约为几到几十皮法。

当晶片产生振动时, 机械振动的惯性等效为电感L, 其值为几毫亨。

晶片的弹性等效为电容C, 其值仅为0.01到0.1pF, 因此, C<<C0。

晶片的磨擦损耗等效为电阻R, 其值约为100Ω, 理想情况下R=0。

当等效电路中的L、C、R支路产生串联谐振时, 该支路呈纯阻性, 等效电阻为R, 谐振频率谐振频率下整个网络的电抗等于R并联C0的容抗, 因R<<ω0C0, 故可近似认为石英晶体也呈纯阻性, 等效电阻为R。

当f<fs时, C0和C电抗较大, 起主导作用, 石英晶体呈容性。

当f>fs 时, L、C、R支路呈感性, 将与C0产生并联谐振, 石英晶体又呈纯阻性, 谐振频率石英晶体基础知识1、石英晶体的应用：a、石英钟 b、温度计 c、压力指示器（频率与应力）d、加速度计2、晶体的自然面及解理面平行于原子面3、石英的机械、电气、化学和温度等综合性能，都满足需要电气通讯领域。

石英晶体的应用一.石英晶体元器件的分类和相关术语石英晶体元器件一般分为三大类，即石英晶体谐振器，石英晶体振荡器和石英晶体滤波器。

1．1 石英晶体谐振器相关的术语标称频率晶体元件规范指定的频率串联谐振频率(Fs) 等效电路中串联电路的谐振频率并联谐振频率(Fp) 等效电路中并联电路的谐振频率负载频率(FL) 晶体带负载时的频率负载电容(CL) 与谐振器联合决定工作频率的有效外界电容静电容(C0) 等效电路中与串联臂并联的电容动电容(C1) 等效电路中串联臂中的电容动态电感(L1) 等效电路中串联臂中的电感动态电阻(R1) 等效电路中串联臂中的电阻频率精度工作频率与标称频率的偏差等效电阻(ESR) 谐振器与规定的负载电容串联的总阻抗频率温度特性频率随温度变化的特性室温频率偏差谐振器在室温下频率的偏差频率/负载牵引系数(Ts) 负载电容对频率影响的能力老化率晶体频率随时间的漂移Q值晶体的品质因数激励功率（电平）谐振器工作时消耗的功率激励功率依赖性(DLD) 谐振器在不同激励功率下参数的特性温度频率偏差频率随温度变化与标称频率的偏差工作温度范围谐振器规定的工作温度范围泛音晶体的机械谐波寄生响应晶体除主响应(主频率)外的其他频率的响应1．2 石英晶体振荡器石英晶体振荡器是目前精确度和稳定度最高的振荡器。

石英晶体振荡器是由品质因素极高的谐振器（石英晶体振子）和振荡电路组成。

晶体的品质、切割取向、晶体振子结构及电路形式等因素共同决定了振荡器的性能。

相关术语标称频率晶体元件规范指定的频率频率温度特性振荡频率随温度变化而改变的特性长期频率稳定度振荡器长时间工作频率的稳定性短期频率稳定度振荡器短时间工作频率的稳定性温度频率偏差振荡频率随温度的偏差室温频率偏差在室温时振荡频率的偏差起振时间振荡输出达到规定值的时间上升时间(方波输出）方波输出时波形从10%到90%所需的时间下降时间(方波输出）方波输出时波形从90%到10%所需的时间占空比(方波输出) 方波输出时正脉冲宽度占周期的百分比频率精度振荡频率相对标称频率的精确程度消耗电流振荡器工作时消耗的电流相位噪声信号中相位的随机变化量最大电压（方波输出）振荡器输出电压最大值最小电压（方波输出）振荡器输出电压最小值基准温度初始精度振荡器在规定基准温度下的振荡频率的精度频率—电压允差根据输入电压的最大，最小和标称值来确定频率—负载允差根据负载的最大，最小和标称负载来确定谐波与副谐波失真谐波和副谐波响应的程度杂波响应规定带宽内与杂波输出有关的非谐波响应耐过压能力振荡器经受120％规定电源电压的最大的过压能力峰-峰值（Vpp）输出电压最大与最小的差值负性阻抗晶体串联电阻,使振荡器从振到不振时的阻值当前石英晶体振荡器的发展，不仅表现在系列品种的增加和市场需求量的增长方面，而且体现在产品技术创新上。

介绍串联型石英晶体振荡电路
串联型石英晶体振荡电路是一种常见的电子电路，它利用石英
晶体的谐振特性来产生稳定的高频振荡信号。

这种电路通常由石英
晶体谐振器、放大器和反馈网络组成。

首先，让我们来看看石英晶体谐振器。

石英晶体是一种具有压
电效应的晶体材料，当施加电场或者机械应力时，会产生机械振动。

这种振动的频率与晶体的物理尺寸和结构有关，因此可以通过精确
加工石英晶体来实现特定的谐振频率。

在串联型石英晶体振荡电路中，石英晶体谐振器被设计成在其共振频率附近产生稳定的振荡信号。

接下来是放大器部分。

振荡器需要一个放大器来提供足够的增
益以弥补振荡器的损耗，并且保持振荡器的振幅。

通常，放大器选
择为高增益的放大器，以确保振荡器能够提供足够的输出功率。

最后是反馈网络。

串联型石英晶体振荡电路中的反馈网络将一
部分输出信号送回到振荡器的输入端，从而使振荡器保持振荡。

反
馈网络的设计对振荡器的频率稳定性和相位噪声有重要影响。

总的来说，串联型石英晶体振荡电路利用石英晶体的谐振特性
和放大器的增益来产生稳定的高频振荡信号。

这种电路在无线通信、计算机系统、精密仪器等领域有着广泛的应用。

石英晶体谐振器原理
1.石英晶体最基本的原理是压电效应。

所谓压电效应是指对石英晶片的面上加一个电压，晶片便会产生机械变形。

相反，在晶片上施加机械压力，则晶片会在相应的反响上产生电压，这种现称为压电效应。

这包括两个过程：1）施加机械压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），2）施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。

当在晶片的两面上加交变电压时，晶片会反复的机械变形而产生振动，而这种机械振动又会反过来产生交变电压。

当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其它频率下的振幅大得多，产生共振，这种现象称为压电谐振
2.石英晶体的等效电路
当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容C0，称为静态电容。

当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。

而晶片的弹性一般用电容C来等效。

因
磨擦造成的损耗用R来等效。

电路的L，C，R和C0等参数决定于晶片的几何尺寸和切割方式，电路的谐振频率为谐振器的固有。

由于等效电路的参数决定于几何尺寸，所以是十分稳定的，因此频率也十分稳定。

3.石英晶体振荡电路
石英晶体要可靠地工作必须满足三个条件：起振条件（保证接通电源后能逐步建立起振荡）, 平衡条件（保证进入维持等幅持续振荡的平衡状态）和稳定条件（保证平衡状态不因外界不稳定
因素影响而受到破坏）。

振荡电路的组成
1.放大环节：放大电路。

2.正反馈网络：供给维持振荡的能量。

3.选频网络（石英晶体）：选出振荡器产生维持振荡所需要的信号频率。

4.稳幅环节：产生稳定的信号输出，条件负反馈。

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）。

石英晶体谐振器一、术语解释1、标称频率：晶体技术条件中规定的频率，通常标识在产品外壳上。

2、工作频率：晶体与工作电路共同产生的频率。

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℃）时工作频率的允许偏差。

5、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。

6、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。

7、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。

负载电容系列是：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF、50PF、100PF。

只要可能就应选推荐值：10PF、20PF、30PF、50PF、100PF。

8、负载谐振频率（fL）：在规定条件下，晶体与一负载电容相串联或相并联，其组合阻抗呈现为电阻性时的两个频率中的一个频率。

在串联负载电容时，负载谐振频率是两个频率中较低的一个，在并联负载电容时，则是两个频率中较高的一个。

9、动态电阻：串联谐振频率下的等效电阻。

用R1表示。

10、负载谐振电阻：在负载谐振频率时呈现的等效电阻。

用RL表示。

RL＝R1（1+C0/CL）211、激励电平：晶体工作时所消耗功率的表征值。

激励电平可选值有：2mW、1mW、0.5mW 、0.2mW、0.1mW、50μW、20μW、10μW、1μW、0.1μW等12、基频：在振动模式最低阶次的振动频率。

13、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。

二、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、HC-49U/S、HC-49U/S•SMD、UM-1、UM-5及柱状晶体等。

HC-49U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。

石英振荡器原理石英振荡器是一种利用石英晶体的谐振特性产生稳定频率信号的电子元件。

它在现代电子设备中扮演着非常重要的角色，比如在无线通信、计算机、钟表等领域都有广泛的应用。

那么，石英振荡器是如何工作的呢？接下来，我们将深入探讨石英振荡器的原理。

石英振荡器的工作原理基于石英晶体的压电效应。

当在石英晶体上施加外力时，会使其产生电荷，反之亦然。

这种压电效应使得石英晶体具有谐振的特性，即在特定的频率下会产生共振现象。

利用这一特性，可以将石英晶体作为振荡回路的谐振元件，产生稳定的频率信号。

在一个典型的石英振荡器电路中，石英晶体被放置在一个振荡回路中，通常是由晶体管、电容器和电感器构成的。

当电路施加电压时，石英晶体开始振荡，并产生稳定的频率信号。

这个频率取决于石英晶体的尺寸和结构，因此可以通过精确加工石英晶体来获得所需的频率。

除了稳定性高之外，石英振荡器还具有频率稳定度高、温度稳定性好、寿命长等优点。

这些特性使得石英振荡器成为了现代电子设备中不可或缺的元件。

在无线通信领域，石英振荡器被广泛应用于射频发射与接收模块，确保了通信信号的稳定性和准确性。

在计算机领域，石英振荡器被用于时钟电路，提供精准的时钟信号，保证计算机系统的正常运行。

在钟表领域，石英振荡器被应用于石英钟表中，提供准确的时间基准。

总的来说，石英振荡器是一种利用石英晶体的谐振特性产生稳定频率信号的电子元件。

它的工作原理基于石英晶体的压电效应，利用石英晶体作为振荡回路的谐振元件，产生稳定的频率信号。

由于其稳定性高、频率稳定度好、温度稳定性高等优点，石英振荡器在现代电子设备中有着广泛的应用。

希望通过本文的介绍，读者对石英振荡器的原理有了更深入的了解。

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）。