石英晶振是一種高精度、高穩(wěn)定度的振蕩器，它是用石英晶體的壓電效應(yīng)制成的諧振元件來代替LC選頻電路。廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品的振蕩電路中，如通訊系統(tǒng)中的頻率發(fā)生器。功能：為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時鐘信號，提供系統(tǒng)振蕩脈沖，穩(wěn)頻選頻。[敏感詞]簡單介紹一下應(yīng)時晶體振蕩器的基本特性、穩(wěn)頻條件、和電路設(shè)計。

一、水晶體材料的基本特性

石英晶振是一種利用應(yīng)時晶體(二氧化硅晶體)的壓電效應(yīng)制成的諧振器件。其基本結(jié)構(gòu)大致如下：從一塊應(yīng)時晶體上按一定方位切下一片，在其對應(yīng)的兩個面上鍍上銀層作為電極，在每個電極上焊上一根引線連接到插針上，加上封裝外殼，形成一個石英晶體諧振器，簡稱應(yīng)時晶體或晶體、晶體振蕩器。產(chǎn)品一般采用金屬外殼封裝，也有玻璃外殼、陶瓷或塑料。

石英晶振在壓力下變形，同時，它被電極化。極化強(qiáng)度與壓力成正比，稱為‘正壓電效應(yīng)’。相反，在電場的作用下，晶體發(fā)生形變，形變與電場強(qiáng)度成正比，這種現(xiàn)象稱為‘負(fù)壓電效應(yīng)’。

在二十多種具有壓電效應(yīng)的晶體中，應(yīng)時晶體是無線通信設(shè)備中令人滿意的材料之一。其機(jī)械強(qiáng)度高，理化性能穩(wěn)定，內(nèi)部損耗低，用其制作的器件廣泛應(yīng)用于頻率控制和頻率選擇電路中。應(yīng)時的壓電特性、、彈性特性和強(qiáng)度特性隨取向不同而不同，由其制成的諧振器性能也不同。現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十種有用的切割方法。

二、石英諧振器的穩(wěn)頻條件

應(yīng)時晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度與以下幾個方面有關(guān)：負(fù)載電容、的激勵電平

1、負(fù)載電容。一般石英諧振器在振蕩電路中作為電感元件來穩(wěn)定頻率，而電路的其他元件可以等效為負(fù)載電容，這會影響石英諧振器的等效參數(shù)和頻率穩(wěn)定性。

從石英晶體振蕩器的兩個腳向振蕩電路看到的所有有效電容都是由振蕩電路加到應(yīng)時晶體振蕩器上的負(fù)載電容。電路的工作頻率由電容和應(yīng)時晶體振蕩器決定。通過調(diào)節(jié)負(fù)載電容，可以將振蕩電路的工作頻率調(diào)節(jié)到標(biāo)稱值。應(yīng)合理選擇負(fù)載電容。電容過大時，雜散電容的影響會降低，但微調(diào)率會降低。電容過小時，微調(diào)率會增大，但雜散電容的影響會增大，、負(fù)載的諧振電阻會增大，甚至難以起振。

2、激勵電平。一般以70 -100uA為佳，用激勵功率表示時，以1-100u為佳。激勵電平直接影響石英諧振器的性能，因此電路設(shè)計者必須嚴(yán)格控制石英諧振器工作在規(guī)定的激勵電平，才能充分發(fā)揮石英諧振器的特性。一般來說，小的激發(fā)水平有利于長期穩(wěn)定，稍大的激發(fā)水平有利于短期穩(wěn)定。但是，如果激勵水平過高，應(yīng)時片會發(fā)生強(qiáng)烈振動，振動區(qū)的溫度升高，應(yīng)時片中的溫度梯度會降低頻率穩(wěn)定性。當(dāng)激發(fā)能級過高時，機(jī)械變形超過彈性極限并引起[敏感詞]晶格位移，使頻率[敏感詞]改變，有時甚至損壞應(yīng)時；激勵電平過高，等效電阻增大，Q值降低，電阻溫度特性和頻率溫度特性變得不規(guī)則。如果激勵水平過高，容易引起寄生振動，同時會使老化變大。當(dāng)然，如果激發(fā)電平太低，信噪比會降低，影響短期穩(wěn)定性。如果激勵水平太低，諧振器就不容易開始振動，影響工作的穩(wěn)定性和可靠性。因此，在使用諧振器時，應(yīng)根據(jù)不同的要求嚴(yán)格控制激勵電平，不能為了增加輸出而任意提高激勵電平。

三、石英振蕩電路的組成與設(shè)計

石英振蕩電路的形式很多，但基本電路只有兩類：

并聯(lián)晶體振蕩器和串聯(lián)晶體振蕩器。前者石英晶體是以并聯(lián)諧振的形式出現(xiàn)，而后者則是以串聯(lián)諧振的形式出現(xiàn)。石英振蕩電路主要由IC、石英諧振器XTAL 、電阻、PCB 等組成，[敏感詞]對各組成部分做簡單說明：

1、IC:可根據(jù)實用的需要任意選用，如CMOS 反向器IC;專用振蕩IC;大規(guī)模的數(shù)字IC 中自備石英振蕩門。

2 、負(fù)載特性：振蕩電路(除去CRYSTAL) ,具有一個負(fù)阻特性(用網(wǎng)絡(luò)頻譜分析儀) ,振蕩電路負(fù)阻值([敏感詞]) 必須大于3 倍的CRTSTAL 電阻值( CRYS2TAL ESR/ RR) ,振蕩電路才可以穩(wěn)定的振蕩。

3 、電容：可根據(jù)用戶的需要選用片式或傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，但是應(yīng)注意選擇適用于高頻的、低損耗的，選用NP0 系列的溫度系數(shù)產(chǎn)品。

4、電阻：在選擇尺寸的同時需注意功耗的滿足。

5 、PCB :注意能滿足高頻的使用場合和注意盡量降低線路的分布參數(shù)，大面積接地和一點式接地方案的采納。有必要的時候應(yīng)注意EMI 的防護(hù)。

6 、石英諧振器XTAL :頻率大于1MHz 的諧振器應(yīng)選用ATMODE ,可根據(jù)用戶的需要選擇合適的外形尺寸和封裝的晶體。