石英晶体谐振器等效电路
Symbol for crystal unit C0
CL
CL
C1
L1
R1
{ 1. Voltage control (VCXO) 2. Temperature compensation (TCXO)
石英晶体谐振器等效电路
fs
1
2π
1 L1C1
等效电路参数间关系
C0
ε
A t
r C0 C1
90o
60o 30o AT
FC IT
z
0
-30o
LC
SC
SBTC
BT
-60o
-90o 0o
10o
20o
30o
The AT, FC, IT, SC, BT, and SBTC-cuts 是零温度 系数切型中的几种。 LC 是用于石英温度计的一种
y 线性温度系数切型
x
Y-cut: +90 ppm/0C (厚度切割模式)
压电效应
Y
_ +
_ +
_
_ +
+
+
+ _
_ +
+ _
_ +
_
_
_ +
_ +
+X

+
+
_
_ +
+
_ +
_ +
Y
_ +
_ +
_
_ +
+
_
_
+
+
_ +
_ +
_ +
_
+
_
•
+
•
+
_
+X
_ +
_ +
_ +
_
_
+
+
_
_ +
+
_ +
_ +
压电效应能无使形变压电晶体的机械特性和电形路变信号之间 相互转化 。石英在电场的作用下，有五种机械变化 。下页显示的变化模式可以在合适的电极位置和形 状下产生。常用Y-切系列，包括AT、BT和ST切。
FIELD along:
Z
X
Y
Z
EXTENSIONAL X
along:
Y
X Z
X
SHEAR
Y
Y
about:
Z
石英晶体六角锥体两顶点的连线称为Z轴，又称光轴；在Z轴垂直的 六角形的三条对角线称为X轴，又称电轴；与X轴垂直的三条线称为 械轴。若在电轴或机械轴方向对石英片施加外力使其形变 ，则垂直 上会产生符号相反、数值相等的电荷。
•SC-cut的劣势 : 制造恒温晶振（OCXO）的难度大 (它比 AT-cut 制成 精确的温补晶振 （TCXO） 而言更易制成微机补偿晶振（MCXO） ）
2、石英晶体谐振器
需要外加IC才能振荡
石英晶体谐振器应用范围
石英晶体谐振器是一种用于稳定 频率和选择频率的电子器件，已被广泛 应用于无绳电话载波通讯、广播电视、 卫星通讯、原子钟、数字仪表、计算机 程控交换机、VCD、DVD、彩电机顶盒 、铁路信号及通讯中的频率信号源设备 中，还可以作为温度、压力、重量的敏 感元件使用，现被广泛地应用于军用载 波、通讯设备与民用产品中。
石英是什么
石英是拥有以下特性的唯一材料： • 具有压电效应 • 存在零温度系数的切型 • 存在压力补偿的切型 • 低损耗（高Q） • 容易加工；在正常条件下，除了氟化物腐蚀剂，对所有物质存 在低溶性；硬而不脆。
• 自然界含量丰富；易于低成本大量生长，生成晶体有比较高的 纯度。
石英的压电效应
STRAIN
xl
X-cut: -20 ppm/0C
(延长模式)
AT-cut频率温度特性与切割角度的关系
f f (ppm)
25
AT-cut Z
35¼ o
49o BT-cut
20
R
r
8’
m
R
15
7’
R
m
Y
r
R -1’
10
6’
5’ 5
0’
Z
Y-bar quartz
1’
4’
2’
0
3’
3’
-5
2’
4’
-10
1’
5’
-15
Temperature (oC)
SC and AT-cuts的比较
•SC-cut 的优势 • 瞬时温度补偿---能适应快速温度变化 • 能做成高稳定的OCXO and MCXO---静态和动态频率温度特性好 • 稳定性高 • 驱动电平低 • 平面压力补偿---边缘压力和弯曲引起的f 较小 • 对辐射的敏感度低 • 较高的电容比 ---振荡器阻抗变化引起的 f 较小 • 电极形状的敏感度低
fs
1
2π
1 L1C1
1、石英晶体
石英是什么
• 石英是一种压电材料，在自然界中是一种透明的结晶物 ，它有非常稳定的压电效应， 其化学与机械上的特性在早期的电子实验中就引起了极大的关注。
• 石英的主要成份为二氧化硅，虽然地壳表面有14%是由二氧化硅所组成，但相对可使用 的部份却较稀少，主要是因为满足不了需要的纯度要求以它本身存在缺陷与瑕疵。
Modes of Motion
弯曲模式
延长模式
对角拉伸模式
厚度切割模式 基频厚度切割模式 三次泛音厚度切割模式
石英晶体的泛音响应
jX
Spurious responses
Spurious responses
Spurious responses
0
Frequency
5th 泛音
3rd 泛音
-jX
基频
石英温度系数切割角度
0’
= 35o 20’ + , = 0
-1’
for 5th overtone AT-cut
6’
-20
= 35o 12.5’+ , = 0 for fundamental mode plano-plano AT-cut
7’
-25
8’
-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
晶振教程
SSEEC FA研发中心 SY
.
目录
1. 石英晶体………………………...……………………
3
2. 石英晶体谐振器…………………….……………….
13
3. 石英晶体振荡器…………………………………….
.
28
4. 振荡器的稳定性…………………………………….
.
36
5. 我司实际使用的晶振相关介绍……………...……..
石英晶体谐振器的优点
1、稳定性好，变化小； 2、准确性好，精度高； 3、低功耗，激励功率小； 4、固定性（非可调式）。
石英晶体谐振器的构造
Two-point Mount PackaTgheree- and Four-point Mount Packag
Quartz blank
Cover
Seal
Pins
Electrodes
Bonding area
Mounting clips
Base
Quartz blank Bonding area Cover
Mounting clips
Seal Base
Pins
Top view of cover
等效电路
Spring
C
Mass
L
Dashpot
R
缓冲
石英晶体振荡模式、切角、频率范围、厚度或长度 及曲率系数