遥遥领先的卢柏石英晶体谐振器灵敏度

遥遥领先的卢柏石英晶体谐振器灵敏度，为了晶体振荡器的设计和工程成功，设计工程师必须首先了解晶体谐振器。晶体作为振荡电路中Q值最高的元件，对环行因此，正确指定晶体对于设计良好的振荡器至关重要。这迷你引物将涵盖石英晶体中一些最容易被误解的参数。

图1显示了石英晶体谐振器的等效电路。

图1：晶体符号及其单模单端口晶体谐振器等效电路
在图1中，C1、L1和R1构成了晶体谐振器的运动臂。C0是分流器电容，主要由晶体的电极加上持有人分流电容C0是等效电路中唯一的物理值。这该参数实际上可以用一个简单的电容表来测量。动臂另一方面，组分（C1、L1和R1）是等价的，因此不是真实的。笔记该等效物仅用于基本响应，并且附加的运动臂可以为每个泛音和杂散添加。
图1的晶体等效电路的阻抗方程为，

方程（1.1）是复阻抗，但我们感兴趣的是它的虚部，或它的电抗。图2描述了这一点。

图2：石英晶体的电抗与频率的关系图

图2中有四个关键事实。首先，fs是运动电容C1抵消运动电感的频率L1.其次，fs被称为晶体的“串联谐振”，用

第三，反谐振点或并联谐振fa，是运动电感L1与C1和C0的并联组合谐振。第四，fa表示为

许多应用需要改变晶体的频率。一个例子是VCXO（压控晶体振荡器），其中需要将工作频率调谐到或者在期望的电压范围内改变频率。作为中的电容性负载与晶体串联是变化的，晶体的频率是拉的。频率的这种变化负载电容CL表示为：

fL=带负载电容的频率

fs=串联谐振时的频率

C1=晶体的运动电容

Co=晶体的分流电容
注意，方程（1.4）被写成从串联谐振频率到负载的Δ谐振频率。换句话说，分数频率从fs变为fL。

减小负载电容的值将增加晶体的频率。最后将达到fa的频率，但在晶体振荡器中应避免。这导致

（1.6）的结果是到极点的分数频率距离，或fa到fs。这被称为零到极间距，并设置晶体总可拉性的限制。

典型牵引曲线（1.4）的图形表示：

图3：方程（1.4）的曲线图。典型晶体频率拉动曲线与负载电容其中运动电容C1＝0.01pF，分流电容C0＝5pF与该晶体串联，频率比串联谐振频率高+200ppm。遥遥领先的卢柏石英晶体谐振器灵敏度.
方程（1.4）关于CL的一阶导数导致

晶体制造商将晶体给定负载电容的方程式（1.7）称为“微调敏感性”。图4是“微调灵敏度”的图示。

图4：方程（1.7）的曲线图。典型的晶体微调灵敏度与负载电容，
其中运动电容C1＝0.01pF
分流电容C0＝5pF。
At a CL of 10pF, TS = -22.22 PPM/pF. At a CL = 20pF, TS = -8 PPM/pF.

微调灵敏度方程（1.7）为如何选择负载提供了重要见解晶体的电容值。如果设计者的目标是制造一个固定频率的振荡器在微处理器应用程序中，则他/她选择一个大的负载电容值，如18-22pF。如果设计者想要拉动晶体，那么他/她选择一个小的负载电容值如9pF至14pF。
所有晶体都有许多共振响应（见图5）。第一个主要响应称为“基础”。在它的右边，是下一个主要的回应，是第三序曲，然后是5.第th个泛音，等等。只有奇怪的泛音。泛音响应不是谐波基本面。根据定义，谐波是较低频率的精确倍数。对于例如，第三序曲通常是基频的2.8到3.2倍。所以晶体没有谐波，只有泛音。

“负载电容”：SMD晶振的频率将根据电容而变化与晶体串联的电抗。因此，设计者必须指定电容值需要将晶体校准到频率。典型值在9-32 pF之间；18-20pF是最常见的。负载电容有效地与晶体串联放置，从来没有穿过它。
“平行晶体”：在一个感应区域校准到所需频率的晶体，晶体的电抗曲线。由于它是一个区域，设计者必须准确地确定
他/她需要水晶进行操作的区域。区域中的精确点由负载电容的值。

“串联晶体”：在上的一个电阻点校准到所需频率的晶体的电抗曲线。电阻点可以在基波上，也可以是泛音响应。无负载电容需要指定，因为它是一个操作点而不是一个区域。
“基础晶体”：设计并校准到所需频率的石英晶振最低的主共振响应。基本晶体可以校准为“系列”或“平行”。
“Overtone Crystal”：在除基础。Overtone水晶可以校准为“串联”或“并联”。

“等效串联电阻（E.S.R）”：晶体在串联谐振时的电阻为简单地说是运动阻力R1。在平行共振区域，其值增加到：

因此，E.S.R是晶体在平行谐振区域中的电阻或损耗。

注意，重要的是要理解，每个晶体都能够在基本或任何泛音模式，在串联和并联谐振。这只是一个匹配水晶的问题制造商的校准条件适用于周围电路.