Resonators的各项参数及性能

石英晶体谐振器在电子学中的重要性在于其极高的Q值、相对较小的尺寸和优异的温度稳定性。

石英晶体谐振器利用石英的压电特性直接压电效应是指机械应力作用下某些材料产生的电极化效应。逆效应是指同一材料在电场作用下产生的变形。

在石英晶体谐振器中，在两个电极之间放置一薄片石英，其相对于晶体轴以适当的方向切割。施加在这些电极上的交流电压会使石英同时振动。伴随而来的极化变化构成了通过谐振器的电位移电流。

当外加电压的频率接近石英薄片的机械共振频率之一时，振动的振幅变得很大。伴随的位移电流也会增大，因此器件的有效阻抗会减小。在石英晶体谐振器作为晶体振荡器的频率控制元件的应用中，阻抗随共振附近频率的变化而迅速变化是关键因素。

在电气方面，石英晶体可以用图1中的等效电路表示，其中串联组合r1、l1和c1表示压电效应对阻抗的贡献，c0表示电极之间的并联电容以及任何杂散保持器电容。电感l1是石英质量的函数，而电容c1与其刚度相关。电阻r1是石英和安装装置损耗的结果。等效电路的参数测量精度可达1%左右。

等效电路的电抗频率图如图2所示。晶体性能的相关公式有很多，其中第一个是fs。这是晶体串联共振的频率，由下式给出：

其中fs以赫兹表示，l1以亨利表示，c1以法拉表示。

典型晶体参数值

校准公差

校准公差是晶体在特定温度、基准温度（通常为25°C）下频率的最大允许偏差。

频率稳定性

晶体不稳定有多种原因。温度变化和质量的物理变化导致了我们称之为老化的长期漂移，这可能是我们最关心的问题。

通过适当选择晶体切割和（对于严格的公差要求）在晶体电路中包括与温度相关的电抗，或在小烤箱中保持恒定温度，可将温度变化的影响降至最低。at-cut晶体是当今应用最广泛的晶体，因为它们的频率-温度曲线家族很容易以低成本为所有应用（除了最苛刻的应用）提供良好的性能。

未补偿的AT切割晶体可以在-10°C到60°C的范围内规定公差为±5ppm，更宽的温度范围需要更大的公差，如图3所示，显示了AT切割频率温度曲线的典型系列这些曲线可以用三次方程表示，并且强烈依赖于石英坯料的切割角度零温度系数的点称为上下拐点通过选择切割角度，可以将一个转折点放置在需要的位置；然后固定另一个转折点，因为这两个转折点在20°~30°C范围内的某个点上是对称的。转弯点之间的坡度随着它们一起移动而变小。设计用于烘箱的晶体被切割，以便上转折点与烘箱工作温度一致。

图4显示了几个低频切割的频率-温度曲线。J-cut在10kHz以下使用，而XY-cut可以在3kHz到85kHz之间使用。可在10KHz范围内使用NT切割。dt-cut适用于100khz至800khz左右，ct-cut适用于300khz至900khz。

负载电容

晶体可以由其制造商在fr处进行校准，在fr处它们看起来是电阻的（或非常接近fr的fs），或者在与电容性负载共振时，它们当然必须是电感的。后一种情况称为负载共振，通常用符号fl表示；更具体地说，符号f30，例如，表示晶体与30pF电容性负载共振的频率。

晶体电抗曲线上需要校准的点由电路结构决定一般来说，振荡器中的非反相保持放大器需要在fr处校准，而反相放大器需要在“负载电容”cl的某个值处校准。后一种配置依赖于电感晶体以及与之共振的负载电容，提供180度的相位偏移。

该规则最常见的例外是，当小电容器（例如变容二极管）与非反相放大器电路中的晶体串联以提供一定程度的频率调整时。在这种情况下，必须用电容的平均值校准晶体的共振。

可拉性

晶体的可拉性是在给定的负载电容变化下测量其频率变化的一种方法。这通常表示为串联谐振频率（fr）和负载谐振频率（fL）之间的差异该偏移量可使用分数负载谐振频率偏移量（dl）以百万分之几计算，即给定值cl时，从fr到fl的实际频率变化。

其中C1，C0和CL均以相同单位表示。图5显示了频率变化相对于负载电容变化的影响的典型曲线。

另外，通常将晶体的可拉性表示为修整灵敏度，单位为ppm / pF负载电容变化。 通过ppm / pF给出：

其中C1，C0和CL以pF为单位，并且在图6中以图形方式显示了（C0 + CL）的各种值。