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石英晶體若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力,則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場,這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng),晶振就是根據(jù)壓電效應(yīng)研制而成。如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會產(chǎn)生機(jī)械振動,同時晶片的機(jī)械振動又會產(chǎn)生交變電場。在一般情況下,晶片機(jī)械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小,但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時,振幅明顯加大,比其他頻率下的振幅大得多,這種現(xiàn)象稱為壓電諧振,它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。

石英晶體振蕩器是由品質(zhì)因素極高的石英晶體振子（即諧振器和振蕩電路組成。晶體的品質(zhì)、切割取向、晶體振子的結(jié)構(gòu)及電路形式等,共同決定振蕩器的性能。國際電工委員會（IEC）將石英晶體振蕩器分為4類：普通晶體振蕩（TCXO）,電壓控制式晶體振蕩器（VCXO）,溫度補償式晶體振蕩（TCXO）,恒溫控制式晶體振蕩（OCXO）。目前發(fā)展中的還有數(shù)字補償式晶體損振蕩（DCXO）等。
普通晶體振蕩器（SPXO）可產(chǎn)生10^(-5)～10^(-4)量級的頻率精度,標(biāo)準(zhǔn)頻率1—100MHZ,頻率穩(wěn)定度是±100ppm。SPXO沒有采用任何溫度頻率補償措施,價格低廉,通常用作微處理器的時鐘器件。封裝尺寸范圍從21×14×6mm及5×3.2×1.5mm。
電壓控制式晶體振蕩器（VCXO）的精度是10^(-6)～10^(-5)量級,頻率范圍1~30MHz。低容差振蕩器的頻率穩(wěn)定度是±50ppm。通常用于鎖相環(huán)路。封裝尺寸14×10×3mm。
溫度補償式晶體振蕩器（TCXO）采用溫度敏感器件進(jìn)行溫度頻率補償,頻率精度達(dá)到10^(-7)～10^(-6)量級,頻率范圍1—60MHz,頻率穩(wěn)定度為±1～±2.5ppm,封裝尺寸從30×30×15mm至11.4×9.6×3.9mm。通常用于手持電話、蜂窩電話、雙向無線通信設(shè)備等。
恒溫控制式晶體振蕩器（OCXO）將晶體和振蕩電路置于恒溫箱中,以消除環(huán)境溫度變化對頻率的影響。OCXO頻率精度是10^(-10)至10^(-8)量級,對某些特殊應(yīng)用甚至達(dá)到更高。頻率穩(wěn)定度在四種類型振蕩器中最高。

1、 標(biāo)稱頻率：晶體技術(shù)條件中規(guī)定的頻率,通常標(biāo)識在產(chǎn)品外殼上；
2、 工作頻率：晶體與工作電路共同產(chǎn)生的頻率；
3、 調(diào)整頻差：在規(guī)定條件下,基準(zhǔn)溫度（25±2℃）時工作頻率相對于標(biāo)稱頻率所允許的偏差；
4、 溫度頻差：在規(guī)定條件下,在工作溫度范圍內(nèi)相對于基準(zhǔn)溫度（25±2℃）時工作頻率的允許偏差；
5、 老化率：在規(guī)定條件下,晶體工作頻率隨時間而允許的相對變化。以年為時間單位衡量時稱為年老化率；
6、 靜電容：等效電路中與串聯(lián)臂并接的電容,也叫并電容,通常用C0表示。
7、 負(fù)載電容：與晶體一起決定負(fù)載諧振頻率fL的有效外界電容,通常用CL表示。負(fù)載電容系列是：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF、50PF、100PF。只要可能就應(yīng)選推薦值：10PF、20PF、30PF、50PF、100PF；
8、 負(fù)載諧振頻率（fL）：在規(guī)定條件下,晶體與一負(fù)載電容相串聯(lián)或相并聯(lián),其組合阻抗呈現(xiàn)為電阻性時的兩個頻率中的一個頻率。在串聯(lián)負(fù)載電容時,負(fù)載諧振頻率是兩個頻率中較低的一個,在并聯(lián)負(fù)載電容時,則是兩個頻率中較高的一個；
9、 動態(tài)電阻：串聯(lián)諧振頻率下的等效電阻。用R1表示；
10、 負(fù)載諧振電阻：在負(fù)載諧振頻率時呈現(xiàn)的等效電阻。用RL表示。　RL＝R1（1+C0/CL）2
11、 激勵電平：晶體工作時所消耗功率的表征值。激勵電平可選值有：2mW、1mW、0.5mW 、0.2mW、0.1mW、50μW、20μW、10μW、1μW、0.1μW等
12、 基頻：在振動模式最低階次的振動頻率。13、 泛音：晶體振動的機(jī)械諧波。泛音頻率與基頻頻率之比接近整數(shù)倍但不是整數(shù)倍,這是它與電氣諧波的主要區(qū)別。泛音振動有3次泛音,5次泛音,7次泛音,9次泛音等。
14、頻率準(zhǔn)確度：在規(guī)定條件下,晶振輸出頻率相對于標(biāo)稱頻率的允許偏離值。常用其相對值表示。
15、頻率穩(wěn)定度：
15.1[時域表征] 　　
　�、� 在規(guī)定條件下,晶振內(nèi)部元件由于老化而引起的輸出頻率隨時間的漂移。通常用某一時間間隔內(nèi)的老化頻差的相對值來量度（如日、月或年老化率等）。 　　
　�、� 日穩(wěn)定度（或稱日波動）：指晶振輸出頻率在24小時內(nèi)的變化情況。通常用其最大變化的相對值來表示。
15.2[頻域表征] 　　
　�、� 單邊相位噪聲功率譜密度,晶振輸出信號的頻譜中,用偏離載頻f Hz處每Hz帶寬內(nèi)單邊相位噪聲功率與信號功率之比的分貝（dB）量,可寫作 ￡（f）單位為dB/Hz。 　　
　�、� 頻譜純度：是量度晶振內(nèi)部噪聲及雜散譜的尺度。通常用單邊噪聲功率譜密度來表示。3、輸出波形：有正弦波和方波兩種。4、輸出幅度：在接入額定負(fù)載的規(guī)定條件下,晶振輸出的均方根值電壓。5、頻率溫度特性：當(dāng)環(huán)境溫度在規(guī)定范圍內(nèi)按預(yù)定方式變化時,晶振的輸出頻率產(chǎn)生的相對變化特性6、壓控線性度：指壓控晶振輸出頻率與壓控電壓曲線偏離線性的程度。

1、小型化、薄片化和片式化：為滿足移動電話為代表的便攜式產(chǎn)品輕、薄、短小的要求,石英晶體振蕩器的封裝由傳統(tǒng)的裸金屬外殼覆塑料金屬向陶瓷封裝轉(zhuǎn)變。例如TCXO這類器件的體積縮小了30～100倍。采用SMD封裝的TCXO厚度不足2mm,目前5×3mm尺寸的器件已經(jīng)上市。
2、高精度與高穩(wěn)定度,目前無補償式晶體振蕩器總精度也能達(dá)到±25ppm,VCXO的頻率穩(wěn)定度在10～7℃范圍內(nèi)一般可達(dá)±20～100ppm,而OCXO在同一溫度范圍內(nèi)頻率穩(wěn)定度一般為±0.0001～5ppm,VCXO控制在±25ppm以下。
3、低噪聲,高頻化,在GPS通信系統(tǒng)中是不允許頻率顫抖的,相位噪聲是表征振蕩器頻率顫抖的一個重要參數(shù)。目前OCXO主流產(chǎn)品的相位噪聲性能有很大改善。除VCXO外,其它類型的晶體振蕩器最高輸出頻率不超過200MHz。例如用于GSM等移動電話的UCV4系列壓控振蕩器,其頻率為650～1700 MHz,電源電壓2.2～3.3V,工作電流8～10mA。
4、低功能,快速啟動,低電壓工作,低電平驅(qū)動和低電流消耗已成為一個趨勢。電源電壓一般為3.3V。目前許多TCXO和VCXO產(chǎn)品,電流損耗不超過2 mA。石英晶體振蕩器的快速啟動技術(shù)也取得突破性進(jìn)展。例如日本精工生產(chǎn)的VG—2320SC型VCXO,在±0.1ppm規(guī)定值范圍條件下,頻率穩(wěn)定時間小于4ms。日本東京陶瓷公司生產(chǎn)的SMD TCXO,在振蕩啟動4ms后則可達(dá)到額定值的90[%]。OAK公司的10～25 MHz的OCXO產(chǎn)品,在預(yù)熱5分鐘后,則能達(dá)到±0.01 ppm的穩(wěn)定度。