TROQ技术指南| 最详细的石英晶体设计参数解析

发布时间：2025-06-25

串联与并联

Series vs. Parallel

“串联”谐振晶体旨在用于振荡器反馈回路中不包含电抗元件的电路。“并联”谐振晶体旨在用于在振荡器反馈回路中包含电抗元件（通常是电容器）的电路。这种电路依赖于电抗元件和晶体的组合来完成启动和维持特定频率振荡所需的相移。下面显示了两个此类电路的基本描述。

负载电容

Load Capacitance

这是指晶体外部的电容，包含在振荡器电路的反馈回路中。如果应用需要“并联”谐振晶体，则必须指定负载电容值。如果应用需要“串联”谐振晶体，则负载电容不是一个因素，无需指定。负载电容是在 PCB 上的晶体端子上测量或计算的电容值。

频率公差

Frequency Tolerance

频率公差是指在特定温度（通常为 +25° C）下与标称值的允许偏差，以百万分之一 (PPM) 为单位。

老化

Aging

老化是指晶体单元随时间经历的频率累积变化。在运行的前 45 天，频率变化速度较快。影响老化的最常见因素包括驱动电平、内部污染、晶体表面变化、环境温度、导线疲劳和摩擦磨损。所有这些问题都可以通过适当的电路设计来最小化，该电路设计允许低工作温度、最小驱动电平和静态预老化。

可牵引性

Pullability

可拉伸性是指晶体单元的频率变化，从自然谐振频率 (Fr) 到负载谐振频率 (FL)，或从一个负载谐振频率到另一个负载谐振频率。参见下图。给定晶体单元在给定负载电容值下表现出的可拉性量是晶体单元的分流电容 (Co) 和运动电容 (C1) 的函数。

如果可拉性是设计的一个因素，建议与TROQ技术工程师合作；在制造过程中，可以通过改变晶体参数在某种程度上控制带宽。标准晶体的提拉极限的近似值可以从以下公式获得：

确切的限制还取决于晶体的 Q 值以及相关的杂散电容。通过改进晶体制造和在晶体外部添加电容或电感，可拉动性大约翻倍。如果 Co 和 C1 已知，则可以使用以下公式获得两个电容之间的拉动 ppm。

要获得关于已知负载电容的每 pF 的平均牵引力，请使用以下公式：

等效电路

Equivalent Circuit

下图所示的等效电路是石英晶体单元在自然谐振频率下工作时的电气描述。CO 或分流电容代表晶体电极的电容加上支架引线的电容。R1、C1 和 L1 组成晶体的“运动臂”，称为运动参数。运动电感 (L1) 代表晶体单元的振动质量。运动电容 (C1) 代表石英的弹性，电阻 (R1) 代表石英内发生的体积损耗。