導讀

晶振應該是陪伴我們最多而我們卻并非那么熟悉的元器件之一，其頻率對于電路的運作很重要，今天我們詳細介紹晶振的諧振頻率調整與常見應用。

?諧振頻率的調整

通常石英晶體產品給出的標稱頻率是外接一個小電容Cs（在石英晶體產品的技術手冊中常稱為負載電容）時校正的振蕩頻率，Cs與石英晶體串接如圖1所示。利用Cs可使石英晶體的諧振頻率在一個小范圍內調整。

Cs的值應選擇得比C大。

圖1 石英晶體串聯諧振頻率的調整

?常見應用石英晶體振蕩器電路的形式是多種多樣的，但其基本電路只有兩類，根據晶體在振蕩電路中的不同作用，晶體振蕩器有并聯型電路和串聯型電路。

并聯型電路中，石英晶體以并聯諧振的形式出現，工作在略高于fs呈感性的頻段內，用來作為三點式電路中的回路電感；

串聯型電路中，石英晶體以串聯諧振的形式出現，工作在fs上，等效為串聯諧振電路，用作為高選擇性的短路元件。

必須強調指出，晶體只能工作在上述兩種方式，而不能工作在低于fs和高于fp呈容性的頻段內，否則晶體的頻率穩定度將明顯下降。

以并聯晶體振蕩器為例，其交流通路如圖2所示。

圖2 并聯晶體振蕩器

從相位平衡的條件出發來分析，電路的振蕩頻率必須在石英晶體的fs與fp之間，即晶體在電路中起電感的作用。顯然，電路屬于電容三點式LC振蕩電路，振蕩頻率由諧振回路的參數（C1、C2、C3和石英晶體的等效電感Leq）決定。C1、C2直接并接在晶體兩端，是晶體的負載電容；CS為微調電容，可調節并接在晶體上的負載電容，從而改變振蕩器的振蕩頻率。

但應注意，由于C1>>CS和C2>>CS，所以振蕩頻率主要取決于石英晶體與CS的諧振頻率，與石英晶體本身的諧振頻率十分接近。石英晶體作為一個等效電感Leq很大，而CS又很小，使得等效Q值極高，其它元件和雜散參數對振蕩頻率的影響極微，故頻率穩定度很高。

對于常見的應用場景，如IC的時鐘電路，通常采用如圖3所示的電路。

圖3 IC的時鐘電路

其中C1、C2為晶體的負載電容，其值應該等于石英晶體產品的技術手冊中規定的數值。

在實際電路中，除了采用微調電容外，還可采用微調電感或者同時采用微調電感和微調電容。在頻率穩定度要求很高的場合，可將晶體或整個振蕩器置于恒溫槽內，并將槽內溫度控制在晶體拐點溫度附近，這樣頻率穩定度可提高到10^(-10)數量級。

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