石英晶体谐振器原理 机械振动和等效电路设计图

石英晶体在设备中用作时间或者频率的基准源。石英晶体谐振器可以当做一个机械振动系统。机械振动系统和电路是“等效”的。

机械振动

如上图，质量-弹簧-阻尼元件可依次对应电感-电容-电阻。另外，驱动力对应电压；质量的位移对应电容上的电荷；速度对应电流。

晶体的振荡能力(Spring)相当于串联电容C1; 

振动质量(Mass)相当于串联动态电感L1;

机械损耗(Dashpot)相当于谐振电阻R1。

等效电路

C1: 动态电容由石英的硬度，电极面积，以及晶片的厚度和形状决定的。C1与晶片电极面积(晶体体积)和频率成正比。

L1：晶体的动态电感由石英的机械质量决定，与晶振的频率大小成反比：厚且大的石英晶片震动频率低；薄而小的晶片震动频率高。

R1：该电阻表示晶体在固有谐振频率下的等效阻抗，与Q值成反比。《石英晶体的品质因数Q值》

C0：晶体两引脚之间的电容为静态电容C0。以水晶为介质，由两个金属电极形成的电容，和晶片电极面积(或晶体体积）大小和频率大小正比。

FL，DLD2，FR,TS…更多参数解读：《一篇文章读懂KOAN晶振测试报告》

常见问题

无源和有源晶振的区别

无源晶振内部没有独立起振电路，需要外部电路配合；有源晶振不受外部电路影响，内部有独立起振芯片。更多：《无源和有源晶振的区别和辨别方法》

无源晶振的电容匹配

无源晶振的稳定度很大程度取决于用户对外部电路的匹配。更多：《无源晶振的电容匹配》

晶振的封装尺寸

晶振的封装分为SMD贴片晶振和DIP插件晶振。晶振的封装尺寸朝着小型化发展。更多：《常见晶振的封装尺寸》《32.768khz晶振的规格尺寸》

晶振常见波形

KOAN晶振的输出波形普遍分为方波和正弦波两类，方波有非差分和差分的选择。更多：《晶振波形是什么？正弦波还是方波？》

编辑：黄飞