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石英材料知识点总结大全一、石英的基本属性1. 化学式：SiO22. 分子量：60.08 g/mol3. 密度：2.65 g/cm³4. 硬度：7（莫氏硬度）5. 莫氏硬度：7二、石英的物理性质1. 颜色：石英的颜色多种多样，可以是无色、白色、灰色、黄色、粉红色、红色、蓝色、绿色等。
其中无色或透明的石英最为常见。
2. 透明度：石英通常是透明或半透明的，但也有不透明的石英。
3. 光泽：玻璃光泽至金刚光泽。
4. 断口：贝壳状断口，有时呈不规则状。
5. 晶体形态：六方晶系，常见的晶体形态包括针状、柱状、板状等。
6. 光学性质：双折射，一般来说，纯净的石英是无色的，但由于其中的微量杂质的存在，可能会出现各种颜色的石英。
7. 磁性：石英通常是无磁性的。
8. 导电性：石英是非导电性的。
三、石英的化学性质1. 石英是一种氧化物矿物，化学式为SiO2。
其化学性质相对稳定，在常规条件下不易与其他物质发生化学反应。
四、石英的产地和分布1. 产地：石英分布广泛，其产地包括巴西、美国、加拿大、中国、澳大利亚、俄罗斯、南非等地。
2. 分布情况：石英是地壳中非常常见的矿物，广泛分布于地壳各个地方。
在岩石中常以颗粒状、块状或晶体形式存在。
五、石英的应用领域1. 建筑材料：石英作为一种耐磨、耐压的材料，常用于建筑领域，如墙体装饰、地板、台面等。
2. 玻璃制造：石英是玻璃的重要原料，其高熔点和化学稳定性使其成为玻璃制造的重要原料之一。
3. 电子工业：石英具有良好的电绝缘性能和高热稳定性，因此被广泛用于电子工业中的电子元器件、半导体制造等领域。
4. 化工领域：石英是一种化学稳定性高的材料，在化工领域广泛用于制备化学试剂容器、反应器等。
5. 饰品制造：石英的透明性和高硬度使其成为一种理想的珠宝和装饰材料。
6. 工业用砂：石英是一种重要的工业用砂原料，用于制备耐火材料、磨料和砂纸等。
7. 水处理：石英砂被广泛用于水处理中，用于除铁、除锰、除氟、除氨等。
石英晶体加热变化石英晶体是一种常见的矿物，它具有高硬度、高熔点、高化学稳定性等特点，因此被广泛应用于电子、光学、机械等领域。
在这些应用中，石英晶体的物理性质是至关重要的，而其中一个重要的性质就是其加热变化。
本文将从石英晶体的结构、热力学和应用等方面，对其加热变化进行探讨。
一、石英晶体的结构石英晶体的化学式为SiO2，其晶体结构属于三方晶系。
在石英晶体中，每个硅原子都与四个氧原子形成四面体结构，而每个氧原子则与两个硅原子相连，形成了一种类似于桥的结构。
这种桥式结构使得石英晶体具有高度的稳定性和硬度。
二、石英晶体的热力学性质石英晶体的热力学性质与其结构密切相关。
在石英晶体中，硅氧键的键能较高，因此其熔点也较高，约为1713℃。
此外，石英晶体的热膨胀系数较小，热导率较高，热稳定性较好。
这些性质使得石英晶体在高温环境下仍能保持其结构和性质的稳定性。
三、石英晶体的加热变化石英晶体在加热过程中会发生一系列的变化。
首先，在约573℃时，石英晶体会发生相变，从α相转变为β相。
这种相变是由于石英晶体中的硅氧键发生了旋转，导致晶体结构的改变。
此外，在高温下，石英晶体还会发生热膨胀、热导率变化等现象。
四、石英晶体的应用石英晶体由于其稳定性和物理性质的优异，被广泛应用于电子、光学、机械等领域。
其中，石英晶体的应用最为广泛的是在电子领域。
石英晶体可以用于制造晶体振荡器、滤波器、压电传感器等电子元器件，这些元器件在电子设备中起着至关重要的作用。
总之，石英晶体的加热变化是其物理性质中的一个重要方面。
通过对石英晶体的结构、热力学和应用等方面的探讨，我们可以更好地理解石英晶体的加热变化及其在实际应用中的作用。
石英晶体元器件概述一、前言石英晶体俗称水晶，成分是SiO2，是一种重要的压电材料，可用于制造压电元器件。
例如：石英晶体谐振器、石英晶体滤波器、石英晶体振荡器、石英晶体传感器等。
二、石英晶体元器件的内容三、晶振分类根据晶振的不同使用要求及特点，通常分为以下几类：普通晶振、温补晶振、压控晶振、温控晶振等。
1、普通晶振（PXO或SPXO）：是一种没有采取温度补偿措施的晶体振荡器，在整个温度范围内，晶振的频率稳定度取决于其内部所用晶体的性能。
特点：●频率精度（准确度）：10-5～10-4量级●标准频率：1～100MHZ●频率稳定度是±100ppm。
●用途：通常用作微处理器的时钟器件、本振源或中间信号。
●封装尺寸： DIP14（21×14×6mm），SMD 7050、5032、3225、2520。
●价格：是晶振中最廉价的产品，2、温补晶振（TCXO）：是在晶振内部采取了对晶体频率温度特性进行补偿，以达到在宽温温度范围内满足稳定度要求的晶体振荡器。
一般模拟式温补晶振采用热敏补偿网络。
特点：●频率精度（准确度）：10-7～10-6量级●频率范围：1～60MHz●频率稳定度：±1～±2.5ppm●封装尺寸： DIP14（21×14×6mm），11.4×9.6mm，SMD 7050、5032、3225、2520●用途：通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备等。
●由于其良好的开机特性、优越的性能价格比及功耗低、体积小、环境适应性较强等多方面优点，因而获行了广泛应用。
3、压控晶振（VCXO）：是一种可通过调整外加电压使晶振输出频率随之改变的晶体振荡器，主要用于锁相环路或频率微调。
压控晶振的频率控制范围及线性度主要取决于电路所用变容二极管及晶体参数两者的组合特点：●频率精度（准确度）：是10-6～10-5量级●频率范围：1～30MHz●频率稳定度：±50ppm●用途：通常用于锁相环路●封装尺寸：14×10×3mm或更小，SMD 7050、5032、3225、25204、恒温晶振（OCXO）：采用精密控温，使电路元件及晶体工作在晶体的零温度系数点的温度上。
石英晶体的特点
石英晶体是一种极为常见的晶体，主要由二氧化硅(SiO2)构成，具有很多特点和应用价值。
石英晶体具有高硬度和高抗磨性。
在矿物学中，石英晶体是硬度最高的矿物之一，其硬度达到7级。
此外，石英晶体具有很好的耐磨性，可以在高温高压等恶劣环境下长期保持其物理性质。
石英晶体具有很好的光学性能。
石英晶体的折射率很高，因此在光学领域得到了广泛应用。
例如，石英晶体可以用来制造光学棱镜、光学窗口等光学元件，还可以用来制造光学仪器的镜片、透镜等。
石英晶体还具有很好的电学性能。
石英晶体在电场作用下会发生压电效应，即在机械应力作用下，会产生电荷分布，从而产生电场。
这种性质使得石英晶体在电子领域得到了广泛应用，例如制造石英晶体振荡器、滤波器等电子元件，还可以用于制造电子钟表、计算机等电子产品。
石英晶体还具有很好的化学稳定性。
石英晶体不易被化学物质腐蚀，可以在强酸、强碱等腐蚀性环境中长期稳定存在。
这种性质使得石英晶体可以用于制造化学仪器、实验室设备等。
石英晶体具有很多优良的特性和应用价值，其在光学、电子、化学等多个领域都拥有广泛的应用。
随着科技的不断进步，石英晶体的
应用领域还将不断扩展，展现出更大的价值和潜力。
石英晶振频率石英晶振频率是指石英晶体在电场作用下产生的机械振动频率。
它是现代电子技术中广泛应用的一种基础元器件，被广泛应用于通信、计算机、仪器仪表等领域。
本文将从以下几个方面详细介绍石英晶振频率。
一、石英晶体的基本结构和性质石英晶体是由SiO2分子通过共价键连接而成的晶体，具有高硬度、高化学稳定性、高温稳定性等特点。
其结构为三角形六方晶系，具有对称性和周期性。
二、石英晶振频率的产生原理当外加电场作用于石英晶体上时，会使其分子发生机械振动，并且在某些特定条件下，这种振动呈现出固有频率。
这个固有频率就是所谓的石英晶振频率。
三、影响石英晶振频率的因素1. 晶体尺寸：尺寸越小，固有频率越高。
2. 晶体厚度：厚度越薄，固有频率越高。
3. 晶体形状：不同形状的晶体具有不同的固有频率。
4. 晶体纯度：晶体纯度越高，固有频率越稳定。
5. 温度：温度变化会改变晶体的物理结构，从而影响固有频率。
四、石英晶振频率的应用1. 通信领域：用于无线电通信、卫星通信等领域，作为时钟源、频率合成器等元器件。
2. 计算机领域：用于计算机内部时钟源、CPU时钟等元器件。
3. 仪器仪表领域：用于精密测量仪器、医疗设备等领域，作为稳定的时钟源和频率源。
五、石英晶振频率的发展趋势随着科技的发展和需求的不断增加，对于更高精度、更高稳定性的石英晶振频率的需求也越来越大。
目前已经出现了各种新型石英晶振器件，如MEMS型石英振荡器、表面声波滤波器等。
这些新型设备在小尺寸、低功耗、高可靠性等方面都具有优势，将会在未来的应用中得到更广泛的应用。
六、总结石英晶振频率是现代电子技术中不可或缺的基础元器件，其固有频率受到多种因素的影响。
随着科技的不断发展，对于更高精度、更高稳定性的石英晶振频率需求也越来越大。
未来随着新型石英晶振器件的出现，石英晶振频率在各个领域中将会得到更广泛的应用。
石英晶体基础知识石英，学名二氧化硅。
是自然界分布最广的物质之一。
它有五种变体（β石英、α石英、α磷石英、方石英、溶炼石英），其中只有β石英才具有压电效应，当施加压力在晶片表面时 , 它就会产生电气电位 , 相对的当一电位加在芯片表面时 , 它就会产生变形或振动现象 , 掌握这种振动现象 , 控制其发生频率的快慢 , 以及精确程度 , 就是水晶震荡器的设计与应用。
石英晶体的性质石英晶体的化学性质极为稳定，常温下不溶于盐酸、硝酸、硫酸等水和酸，只溶于氢氟酸。
在加热时石英晶体能溶于碱溶液，这个特点成为人造水晶的基础。
因此现在一般采用氟化氢氨对石英晶体进行腐蚀。
石英晶体的结构石英晶体的理想外型见图 1-1 ，从图中可以看出，石英晶体存在左旋与右旋之分，左、右旋晶体为镜像对称。
石英晶体的理想外型总共有三十个晶面，共分五组，每组六个，即：六个 M 面（柱面），六个 R 面（大棱面），六个 r （小棱面），六个 S 面和六个 X 面，这些晶面间的夹角见表 1-1 。
实际上理想的外型是很难见到的，尤其是人工培育的水晶，由于籽晶的切割方位及外型不同使我们看到的形状与上图大不相同，甚至面目全非，各种结晶面不易辨认。
石英晶体的缺陷水晶常见的缺陷有：双晶、包裹体、裂隙、炸裂、贝裂等石英晶体谐振器工作原理如果把交变电压施加于石英晶片两个电极之间，当交变电压的频率与石英晶片固有振动频率一致时，通过逆压电效应，晶片便产生机械振动。
同时又通过正压电效应而输出电信号。
一般石英晶体谐振器的频率范围可以从数百赫兹到几百兆赫兹。
石英晶体谐振器的特性•等效电路如图 1-2 ：•工作原理：晶体振荡器电路有反馈型和负阻性两种，通常用反馈型振荡电路，其工作原理如图 1-3 ：•主要技术要求主要内容包括：工作频率、输出电平和输出阻抗、频率准确度、频率稳定度、老化率、频率微调范围、压控特性、开机特性、功率消耗。
电气特性1 ）谐振特性通过晶片的电流 I 随外加讯号频率 f 而改变，当 F=fm 时，电流有最大值 Im ，这时谐振器阻抗最小。
石英晶体色散方程
【实用版】
目录
1.石英晶体的基本概念和特性
2.色散方程的定义和作用
3.石英晶体的色散特性及其应用
正文
石英晶体是一种广泛应用于光学领域的材料，其独特的物理性质使其在光学元件中有着不可替代的地位。
石英晶体的主要特性之一是其具有较高的折射率，这使得它能够在光学系统中起到很好的聚焦和成像作用。
色散方程是描述光学材料色散特性的一个重要公式，它表示了光在材料中传播时，不同波长的光速度不同的现象。
色散方程可以用来衡量光学材料的色散性能，即材料对不同波长光的折射率的差异程度。
石英晶体的色散特性是其重要的光学特性之一。
石英晶体的色散方程可以用来描述其色散特性，该方程表明，石英晶体的折射率随波长的变化而变化，且其变化具有一定的规律。
这一特性使得石英晶体在光学系统中可以起到很好的色散补偿作用。
总的来说，石英晶体因其高的折射率和独特的色散特性，被广泛应用于光学元件的制作中，如光纤、光学透镜等。
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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′。
石英晶体存在一个三次对称轴C 和三个互成120°的轴a、b、d，在讨论石英晶体的物理性质时，采用下图所示的直角坐标系较为方便，选C 轴为z 轴，a （或b、d）轴为X 轴，与X 轴Z 轴垂直的Y 轴，其指向按1949 年IRE 标准规定，对左右旋晶体均采用右手直角坐标系。
如图：a、b、c、d 为晶体坐标系X、Y、Z 为直角坐标系⑤具有双折射现象：但当光沿Z 轴方向射入时不发生双折射现象，所以又称Z 轴为光轴。
⑥石英晶体的密度ρ=2.65g/cm2，硬度为莫氏硬度7，在常温常压下不溶于三酸（HCL,H2SO4,HNO3），属于溶解度极小的物质，但是氢氟酸和氟化氢铵却是石英晶体良好的溶解液，其化学反应方程式SiO2+4HF=SiF4+2H2O （3SiF4+3H2O=H2SiO3+2H2SiF6）SiO2+4HF+2NH4F=（NH4）2SiF6+2H2O其特性用于石英片的腐蚀。
2、石英晶体的振动模式：石英晶片在电场作用下，由于内部产生应力而形变，从而产生机械振动，晶片的振动都是单纯的周期振动，所谓周期（T）就是机械波在传播过程中完成一次循环所需的时间，周期的倒数f 是单位时间内振动的次数，我们称为频率，单位是Hz（赫兹）或千赫兹（KHz）或兆赫兹（MHz），石英晶体的振动形式有伸缩振动、弯曲振动、面切变振动和厚度切变振动，按照不同的使用要求，石英谐振器的频率f从几千赫兹到几百兆赫兹，采用不同的振动模式和不同的晶片尺寸来实现产品所要求的频率。
当晶片的长度L＞＞t（厚度）及W 宽度时，其振动模式的频率f∝1/L 即fn=nKr/L（n=1、2、3…）例：X+5°Kr=2820KHz,mm 频率范围50~400KHZ②弯曲振动模式当L＞＞t，W 时f∝W/L2 fn=nKW/L2 （n=1、2、3…）例：NT5°/-50°Kr=4488~5590（W/L：0.11~0.33）（KHz,mm）频率范围：16MHz~100KHz③面切变振动模式t＜＜L.W 时频率方程：f∝1/L fn=nKr/L （n=1、2、3…）例：CT37°30′Kr=3082KHz.mm（W/l=1）频率范围100KHz~600KHz频率f∝1/t 即fn=nKr/t （n=1、2、3…）例：AT 35°Kr=1670KHz,mm频率范围500KHz~350MHzBT -49°Kr=2650KHz,mm频率范围3MHz~75MHz3、石英晶片的切型石英晶片对晶体坐标轴某种方位的切割称为石英晶片的切型。
由于石英晶体的各向异性，不同切型的石英片，因其弹性性质，压电性质，温度性质不同，其电特性和热特性也各异。
下图表示的是各种切型的位置：①切型符号表示：石英晶体的切型符号有两种表示方法，一种是IRE 标准规定的符号表示法，另一种是石英晶体所特有的习惯符号表示法。
IRE 规定的切型符号用一组字母（XYZlWt）和角度表示，用XYZ 中三个字母的先后排列来表示晶片的厚度和长度沿坐标轴的原始方位，用t（厚度）、l（长度）、W（宽度）来表示旋转的方位，角度的正号表示逆时针旋转、负号表示顺时针旋转。
例：（Yxl）35°原始晶片角度：Y 方向原始晶片长度：X 方向绕长度方向（X 轴）逆时针旋转35°即得到晶片的切割方位，（XYtl）5°/-50°厚度t（X 轴）逆时针旋转5°，再绕长度l（Y 轴）顺时针旋转50°，即是石英片的切割方位。
石英晶体的习惯符号多数用二个英文大写字母表示，例（YXl）35°切型习惯符号用AT 表示，（XYtl）5°/-50°用NT 表示。
②常用石英晶体切型：二、 AT 石英谐振器的特性1、频率方程①特点：a、频率高，范围宽500KHz~350MHz。
b、压电活力高。
c、宽温度范围内（-55°~85℃）频率温度特性好。
d、加工方便，体积小，适于大批量生产。
②振动频率方程：fn=n Kr/t (n=1、3、5、7…) 当l/t＞＞20 w/l＞＞20或φ/t＞＞60 时，上式Kr=1670KHz.mm例：25MHz，FUNDAMENTAL 时，厚度是66.8μm再薄的实际上加工不可能，而利用OVERTONE 的形式，可加工具有从25MHz 到200MHz 频率的晶体。
2、AT 切石英谐振器的频率温度特性①温度特性：石英谐振器的频率随温度变化而变化的性质。
石英谐振器的频率温度特性方程为：△f/f0=(f-f0)/f0=a0(T-T0)+b0(T-T0)2+c0(T-T0)3其中T：任意温度T0：参考温度f0：在参考温度T0 时的频率a0、b0、c0 为T0 时的一级、二级、三级温度系数。
石英谐振器的温度系数Tr=(l/f0)*(df/dT)=a0+2b0(T-T0)+3c0(T-T0)2其中：a0=(l/f0)* (df/dT) T-T0b0=(1/2f0)*(d2f/dT3) T-T0c0=(1/6f0)*(d3f/dT3) T-T0Tr 为任意温度T 时的频率温度系数，Tr 绝对值的大小表示该温度附近频率随温度变化的大小，当Tr=0 时，则表示在该温度时频率随温度的变化为零，温度稳定性最好，当T=T0 时，Tr=a0，这表明只有在a0=0 时，才能Tr=0，所以a0=0的切角称为零温度系数切角，AT 切型的切角为35°15′时：a0≈0b0=0.39×10-9/℃2c0=109×10-12/℃3而a0、b0、c0 随切角而变化，其变化率为：da0/dφ=-5.15×10-6/℃·度db0/dφ=-4.7×10-9/℃2·度dc0/dφ=2×10-12/℃3·度φ为AT 切型的切角②AT 切频率特性曲线与特性方程：频率特性曲线随切型、切角、尺寸、密度和弹性系数而变化，下图（1）是各种切型理论上的温度曲线在φ=35°05′~35°30′范围内AT 切型频率温度特性曲线如下图（2）所示从图可知，在拐点（Ti）(d2f/dT2)T1=0在极点（Tm、Tn）有(df/dT)Tm.n=0若选Ti 为参考温度，则：曲线A：b0=0 曲线方程为：△f/f0= a0(T-T i) +c0(T-T i)3曲线B：a0=0 b0=0 (Ti 为参考温度)△f/f0= c0(T-T i)3曲线B 在拐点附近较窄的温度范围内△f/f 的变化很小，适合于窄温小公差产品的要求，曲线A 在拐点附近较宽的温度范围内，由于存在两个极点，△f/f 的变化很小，能够满足宽温度范围的使用要求，其差别在于A 曲线的一级温度系数a0≠0，所以在实际应用中为了扩大温度使用范围，当曲线B 切角确定后，还应采取稍微改变切角的方法，使a0 变得不为零，即可达到宽温度使用要求，AT 切的拐点温度为Ti=27℃，不同切角极点温度为：③影响AT 切型频率温度特性的因素：a、切角φ的影响，当晶片的外型确定后，改变频率温度特性曲线的最有效的方法是改变晶片切角，理论上AT 切的温特曲线如图所示，这些曲线是切角在基准角的基础上各变化2′得到的。
水晶片切断角度的中心值也根据PACKAGE TYPE 的大小（水晶片的大小），发振频率（水晶片的厚度）及水晶片的加工法等所变化，所以不能肯定此曲线的0 必须是AT CUT 水晶片的切断角度的35°15′，而且这些曲线模样也在各种条件下可变，故此频率温度特性曲线不一定符合AT CUT 水晶片，因此，水晶振动子的频率特性有各种制造上的制约，实际上不能照样适用理论曲线。
b、晶片尺寸的影响：晶片厚度变薄时，需增加切角，以满足温度特性。
晶片直径变小时，需增加切角，以满足温度特性。
磨双凸或倒边使晶片φ/t 增加时，需减小切角。
c、泛音次数的影响：基频，35°15′3 次泛音，35°15′+8′=35°23′5 次泛音，35°15′+10′=35°25′7 次泛音，35°15′+12′=35°27′d、电轴偏差的影响：晶片电轴方向的切角误差XX′≤30′，电轴方向切角的误差光轴方向的切角误差约为XX′=45′ZZ′=1′d1、等效电路谐振时Z=R1 fs=1/2π(L1C1)1/2反谐振时Z=1/ωp2c02R1L1：动态电感C1：动态电容R1：等效串联谐振电阻C0：静电容d2、负载电容：在振荡器中与石英谐振器联合决定工作频率的有效外界电容，称为负载电容（CL），也就是说由于石英谐振器工作在某种线路之后，所给的工作频率既不是石英谐振器的串联谐振频率，也不是其并联谐振频率，而是两个频率之间，这个结果是因线路的影响的缘故，就相当于在石英谐振器上串上或并上一个电容的影响是一样的。
