石英晶体谐振器介绍及应用

天狼晓月

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）2 11、 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。
　　HC-49U/S适用于空间高度受到限制的各类薄型、小型电子设备及产品中。
　　HC-49U/S·SMD为准表面贴装型产品，适用于各类超薄型、小型电脑及电子设备中。
　　柱状石英晶体谐振器适用于空间狭小的稳频计时电子产品如计时器、电子钟、计算器等。
　　UM系列产品主要应用于移动通讯产品中，如BP机、移动手机等。
　　石英晶体谐振器主要用于频率控制和频率选择电路。本指南有助于确保不出现性能不满意、成本不合适及可用性不良等现象。
1、 振动模式与频率关系：
　　　　　　　　　　　　　　　　　基频 　 1～35MHz
　　　　　　　　　　　　　　　　　3次泛音 10～75MHz
　　　　　　　　　　　　　　　　　5次泛音 50～150MHz
　　　　　　　　　　　　　　　　　7次泛音 100～200MHz
　　　　　　　　　　　　　　　　　9次泛音 150～250MHz


2、 晶体电阻：对于同一频率，当工作在高次泛音振动时其电阻值将比工作在低次振动时大。 "信号源+电平表"功能由网络分析仪完成
　　Ri、R0：仪器内阻：一般为50Ω
　　R1--滤波器输入端外接阻抗，阻抗值为匹配阻抗减去50Ω。
　　R2--滤波器输出端外接阻抗，阻抗值为匹配阻抗减去50Ω。

　 3、 工作温度范围与温度频差：在提出温度频差时，应考虑设备工作引起的温升容限。当对温度频差要求很高，同时空间和功率都允许的情况下，应考虑恒温工作，恒温晶体振荡器就是为此而设计的。
4、 负载电容与频率牵引：在许多应用中，都有用一负载电抗元件来牵引晶体频率的要求，这在锁相环回路及调频应用中非常必要，大多数情况下，这个负载电抗呈容性，当该电容值为CL时，则相对负载谐振频率偏移量为：DL=C1/[2（C0+CL）]。而以CL作为可调元件由DL1调至DL2时，相对频率牵引为：DL1，L2= C1（CL1－CL2）/[2（C0+CL1）（C0+CL2）]。
5、 负载电容的选择：晶体工作在基频时，其负载电容的标准值为20PF、30PF、50PF、100PF。而泛音晶体经常工作在串联谐振，在使用负载电容的地方，其负载电容值应从下列标准值中选择：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF。
6、 激励电平的影响：一般来讲，AT切晶体激励电平的增大，其频率变化是正的。激励电平过高会引起非线性效应，导致可能出现寄生振荡；严重热频漂；过应力频漂及电阻突变。当激励电平过低时则会造成起振阻力不易克服、工作不良及指标的不稳定。
7、 滤波电路中的应用：应用于滤波电路中时，除通常的规定外，更应注意其等效电路元件的数值和误差以及寄生响应的位置和幅度，由于滤波晶体设计的特殊性，所以用户选购时应特别说明。