大家都知道Quartz Crystal是一種頻率控制元器件，是依賴頻率振蕩來工作的，其諧振電路的設(shè)計(jì)和布局，與頻率有非常大的關(guān)聯(lián)。晶振是這個(gè)行業(yè)的統(tǒng)稱，根據(jù)種類可以分為兩大類，一種是諧振器，一種是振蕩器，二者的電路設(shè)置相似但并不一樣，本文的主旨是探討石英晶振的諧振電路和電路中的Q值。

石英晶體諧振器在由分立的Rs，Cs和Ls構(gòu)成的諧振電路上的眾多優(yōu)點(diǎn)中，有一些優(yōu)點(diǎn)是晶體更硬，并且具有遠(yuǎn)高于普通分立元件所能構(gòu)建的Q.例如，MHZ基本模式AT切割晶體可能具有Ci=0.01pF，Lr=0.1H，RI=5R和Q=106.O.Ol-pF電容器不可用，因?yàn)檫B接到這種電容器的引線將是單獨(dú)可能貢獻(xiàn)超過0.01pF。類似地，0.1-H電感器在物理上很大，需要包括大量匝數(shù)，并且需要超導(dǎo)以具有~5Sz的電阻。

石英和石英晶體單元：

石英晶體單元的高Q值和高剛度（小C）使其成為石英晶體振蕩器中的主要頻率和頻率穩(wěn)定性元素。晶體單元的Q值遠(yuǎn)高于其他電路元件的Q值。在通用晶體單元中，Q通常在lo4至106的范圍內(nèi)。高穩(wěn)定性?-MHZ晶體單元的Q通常在2至3百萬的范圍內(nèi)。由晶體中的內(nèi)部損耗限制的固有Q已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)確定為與頻率成反比（即，對(duì)于給定的諧振器類型，Qf乘積是常數(shù)）。對(duì)于AT和SC切割諧振器，當(dāng)ff以MHz為單位時(shí)，最大Qf=1600萬。

石英（這是一種單晶形式的SiO*）一直是穩(wěn)定石英晶體的首選材料，因?yàn)閴弘娋w在1918年被用于振蕩器之后不久。雖然已經(jīng)探索了許多其他材料，但沒有找到比石英更好。Quartz是唯一已知具有以下屬性組合的材料：

1.它是壓電的（“壓力電”;piezein在希臘語中意為“按壓”）。

2.當(dāng)相對(duì)于石英的晶軸沿著適當(dāng)?shù)姆较蚯懈畎鍟r(shí)，可以制造零溫度系數(shù)諧振器。

3.在零溫度系數(shù)切割中，SC切割（見下文）中的一個(gè)是“應(yīng)力補(bǔ)償”，它具有低的固有損耗（即，石英諧振器可以具有高Q值）。

4.它易于加工，因?yàn)樗苡驳淮?，并且在正常條件下，除氟化物蝕刻劑外，它在所有物質(zhì)中的溶解度都很低。

穩(wěn)定性與可調(diào)性：

在大多數(shù)晶體振蕩器類型中，使用可變負(fù)載電容器將振蕩頻率調(diào)整到所需值。這種振蕩器的并聯(lián)諧振區(qū)域工作，其中電抗與頻率的斜率（即“剛度”）與C1成反比。為了最大化振蕩器電路中的電抗（或相位）擾動(dòng)的頻率穩(wěn)定性，電抗斜率（或相位斜率）必須最大。這要求Cr最小。然而，C1越小，調(diào)諧振蕩器越困難（即，對(duì)于給定的CL變化，Δf'越小）。最高穩(wěn)定性的振蕩器使用具有小C1（和高Q）的晶體單元。由于C1隨著泛音數(shù)迅速減少，因此高穩(wěn)定性振蕩器通常使用三次或五次泛音晶體單元。高于五分之一的泛音很少使用，因?yàn)?/span>RI也隨著泛音數(shù)迅速增加，并且通常需要一些可調(diào)性以允許將振蕩器設(shè)置為所需頻率。

寬調(diào)諧范圍VCXO壓控晶振使用大型Cl的基模晶體單元。電壓控制用于以下目的：頻率或鎖相兩個(gè)振蕩器;用于頻率調(diào)制;補(bǔ)償，如TCXO（見下文）;并用于校準(zhǔn)（即，用于調(diào)節(jié)頻率以補(bǔ)償老化）。高穩(wěn)定性，經(jīng)過烤箱化的低頻VCXO可能具有f5x1O-7的頻率調(diào)節(jié)范圍和2xlo-*的老化速率，而寬調(diào)諧范圍lo-MHz VCXO可能具有以下調(diào)諧范圍：每分鐘f50（百萬分之一）和每年2ppm的老化速率。通常，在寬頻率范圍內(nèi)調(diào)諧振蕩器會(huì)降低其穩(wěn)定性，因?yàn)槭拐袷幤魅菀资艿焦室庹{(diào)諧也會(huì)使其容易受到導(dǎo)致無意識(shí)的因素的影響。例如，如果一個(gè)恒溫晶體振蕩器（OCXO）被設(shè)計(jì)成在特定的平均時(shí)間內(nèi)具有1xlo-l2的穩(wěn)定性并且可調(diào)諧性為1x10e7，那么晶體的負(fù)載電抗必須穩(wěn)定在1x10P5用于平均時(shí)間。實(shí)現(xiàn)這樣的負(fù)載電抗穩(wěn)定性是困難的，因?yàn)樨?fù)載電抗受雜散電容和電感，變?nèi)荻O管的電容與電壓特性的穩(wěn)定性以及變?nèi)荻O管上的電壓的穩(wěn)定性的影響。此外，1xlop5負(fù)載電抗穩(wěn)定性不僅必須在良性條件下保持，還要在變化的環(huán)境條件（溫度，振動(dòng)，輻射等）下保持。因此，振蕩器的調(diào)諧范圍越寬，越難它是為了保持高穩(wěn)定性。

諧振電路的設(shè)計(jì)關(guān)乎晶振和穩(wěn)定性，壽命，性能和可靠性，普通的石英晶體電路簡(jiǎn)單明了，高要求的SMD石英晶體振蕩器相對(duì)可能會(huì)復(fù)雜一些，目前業(yè)內(nèi)常用的電路中，皮爾斯振蕩器的應(yīng)用次數(shù)是比較多的，還有門振蕩器。因?yàn)檫@兩種振蕩器電路比較簡(jiǎn)單，而且操作方便，適用于大范圍的生產(chǎn)。