石英晶體具有諧振回路的特性

        石英晶體存在著固有振動(dòng)頻率。當(dāng)晶體幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時(shí)， 它本身有一固定的機(jī)械振動(dòng)頻率。當(dāng)外加電信號(hào)頻率在此自然頻率附近時(shí)， 就會(huì)發(fā)生諧振現(xiàn)象。它既表現(xiàn)為晶片的機(jī)械共振， 又在電路上表現(xiàn)出電諧振。這時(shí)有很大的電流流過(guò)晶體， 產(chǎn)生電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。具有較小的頻率溫度特性，石英晶體溫度系數(shù)小和低噪聲石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度可達(dá)到10 -5數(shù)量級(jí)以上， 具有很高的品質(zhì)因數(shù)， 產(chǎn)生幾十kHz幾百M(fèi)Hz的振蕩頻率。

石英晶體的等效電路符號(hào)簡(jiǎn)介

        石英晶體的等效電路：當(dāng)晶體不振動(dòng)時(shí)， 可以看成是一個(gè)平板電容器Co， 稱為靜電電容。Co與晶片的幾何尺寸和電極面積有關(guān)。

        “Co”符號(hào)為靜態(tài)電容和支架引線等分布電容之和， 一般約2～5PF。

        “Cq”符號(hào)為動(dòng)態(tài)電容， 表征晶體的彈性， 值很小， 在10﹣ pF以下。

        “Lq”符號(hào)為動(dòng)態(tài)電感， 表征晶體的質(zhì)量， 值較大， 在幾十mH ～幾百H。

        “rq ”符號(hào)為動(dòng)態(tài)電阻，機(jī)械摩擦和空氣阻尼引起的損耗， 阻抗很小，幾～幾百歐。

        “ Lq1、Cq1、rq3”符號(hào)為晶體基頻等效電路。

        “ CLq3、Lq3、rq3”符號(hào)為晶體三次泛音等效電路。

        舉例1：晶體振蕩器等效電路

        在封裝內(nèi)部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。

        上圖展示了晶振等效的電路。R是ESR串聯(lián)等效阻抗，L和C分別是晶振等效電感和等效電容。Cp是晶振的伴身電容，其極性取決于晶振的極性。

        舉例2：晶體諧振器的等效電路圖：是一個(gè)和諧振器頻率附近具有與晶體元件相同阻抗的電路。

        上圖等效電路由動(dòng)態(tài)參數(shù)L.C.R和并電容C組成。這些參數(shù)之間都是有聯(lián)系的，一個(gè)參數(shù)變化時(shí)可能會(huì)引起其他參數(shù)變化。而這些等效電路的參數(shù)值跟晶體的切型、振動(dòng)模式、工作頻率及制造商實(shí)施的具體設(shè)計(jì)方案關(guān)系極大。

        下面的兩個(gè)等式是工程上常用的近似式: