圖1是一款32.768kHz的無源晶體振蕩器的電器參數(shù)。本篇將為大家解讀各個參數(shù)的含義。

圖1 一款32.768kHz晶體的電器參數(shù)

圖2、石英晶體等效電路

1、一般頻率(Nominal Frequency)

指晶體諧振基頻頻點，我們選擇32.768kHz的晶體，它的基頻頻點就是32.768kHz。

2、振蕩模式(Oscillation Mode)

一般分為基頻(FUNDAMENTAL MODE)和泛音(OVERTONE MODE)兩種振蕩方式。晶片越薄，振蕩頻率就越高。由于工藝的限制和晶片破裂的風(fēng)險，晶片不能無限的薄。為了達到高頻，上百mhz的晶體一般采用泛音晶體。20mhz基頻的晶片，經(jīng)過五次泛音就可達到100mhz。泛音晶體需要電感和電容的配合才可以得到理想的頻率; 若不加,則會輸出基頻。

3、負(fù)載電容(Load Capacitance)

負(fù)載電容是選購晶體必選的參數(shù)之一。晶體的頻率會根據(jù)串聯(lián)的電容電抗而改變。在串聯(lián)諧振型電路中，不需要負(fù)載電容。CL值大，遠端相位噪聲好。如果過大，則會難調(diào)整到標(biāo)稱頻率，不易起振。CL值小，近端相位噪聲好，容易調(diào)整頻率，容易起振

4、頻率公差(Frequency Tolerance)

常溫25℃下，一定的負(fù)載電容的晶體頻率公差，加工誤差。一般頻差調(diào)整為±5ppm ~ ±30ppm。

5、等效串聯(lián)電阻(Equivalent Series Resistance)

又叫做諧振電阻，簡稱為ESR, 表征能耗，與Q值成反比。Q值是由生長的水晶料品質(zhì)決定的，Q值越高，固有頻率則越穩(wěn)定。小型化尺寸晶體的諧振電阻會增大，負(fù)載電容會降低。

6、驅(qū)動功率(Drive Level)

晶體的驅(qū)動/激勵功率是指晶體正常振蕩時最大的消耗功率，一般是以微瓦(uw)表示。振蕩電路必須提供足夠的驅(qū)動功率來補償晶體在共振時的機械能損失。振蕩電路若提供過高的激勵功率, 會使晶體的非線性特性變化, 進而可能造成振蕩頻率FL不穩(wěn)定及等效阻抗ESR的過度變化。

晶體的規(guī)格書中一般會給出激勵功率的最大值，如10uw。這并不是說晶體能承受的最大激勵功率是10uw，而是晶體最大只需要10uw的激勵功率就能維持正常振蕩工作了，晶體可以承受比10uw大的多的激勵功率。

根據(jù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，晶體能夠承受的激勵功率在1mw之內(nèi)，在設(shè)計晶振電路時，應(yīng)檢查IC的激勵功率，若IC的激勵功率大于1mw，則電路中需要增加限流電阻；若小于1mw，則不需要加限流電阻。現(xiàn)在IC的激勵功率也是越做越小，一般都不會大于1mw。

7、斜率(Parabolic Coefficient)

由于其獨特的形狀，音叉晶體不能在較寬的溫度范圍內(nèi)提供較高的精度。它們的溫度精度可以繪制為溫度的拋物線曲線。這個精度通常是±20ppm在室溫或大約+25°C。這相當(dāng)于每天增加或減少1.7秒的時間，或每年10.34分鐘。圖1顯示了在極高溫和極低溫下精度的下降。在這些溫度下的典型精度遠遠低于±150ppm，這相當(dāng)于每天損失近13.0秒的時間，或每年約1.3小時。32.768 kHz音叉晶體的常見拋物系數(shù)為0.04 ppm/°C2。

8、動作溫度(Operating Temperature)

工作溫度范圍。

9、儲存溫度(Storage Temperature)

物料存儲溫度范圍。

10、年老化率(Aging/Year)

頻率隨著時間的定向漂移，也稱為老化。老化在學(xué)術(shù)界被認(rèn)為是‘質(zhì)量遷移’和‘應(yīng)力馳豫’這兩個原因產(chǎn)生的。

11、絕緣阻抗(Insulation Resistance)

晶體的兩焊接端之間的電阻。

12、并聯(lián)電容(Shunt Capacitance)

晶體兩引腳之間的電容，是以水晶為介質(zhì)，由兩個金屬電極形成的電容，和晶片電極面積(或晶體體積）大小和頻率大小正比

13、動態(tài)電容(Motional Capacitance)

等效電路中動態(tài)臂里的電容。它的大小主要取決于電極面積，另外還和晶片平行度、微調(diào)量的大小有關(guān)。

14、品質(zhì)因素(Quality Factor)

即Q值是晶振的一個很重要的電氣參數(shù)，它與晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定性有著密切的關(guān)系。對于石英晶體，品質(zhì)因數(shù)Q是很重要的一個參數(shù)。Q值越高，表示晶體損耗小，晶體工作穩(wěn)定，則頻率穩(wěn)定性越好。晶體的品質(zhì)因數(shù)通常都很高，在幾十萬甚至幾百萬以上。

石英晶體的品質(zhì)因數(shù)是由它的動態(tài)參數(shù)決定的，在其等效電路中可以清楚地看到：

R1 、C1、 L1是與石英晶體諧振器有關(guān)的參數(shù)，而C0則與石英晶體諧振器頻率沒有關(guān)系。

晶振諧振回路的品質(zhì)因數(shù)的定義：Q=

由上式推導(dǎo)出品質(zhì)因數(shù)Q: Q=

R1代表回路損耗，R1越小損耗越小，Q值越高，反之R1越大，Q值越低。若把它作為一個自由振蕩回路，則可說明回路維持等幅振蕩的情況，Q值高時振蕩衰減減慢，Q值低時振蕩衰減快。