石英晶体的基本特性和等效电路石英晶体的基本特性和等效电路 一、基本特性 石英晶体具有"压电效应"，即在晶片两面加上电场，晶片就会产生形变。相反，若 在晶片上施加机械压力，则在晶片的相应方向上会产生一定的电场。因此，当晶片的 两极加上交变电压时，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电 场。若从外电路来看，这就相当于有一交变电流通过晶片。在一般情况下，晶体机械 振动的振幅是非常微小的，只有在外加交变电压的频率等于晶片的固有振荡频率时， 振动的振幅和交变电流才突然增至最大，这种现象称为压电谐振，因此，石英晶体又 称为石英谐振器。 二、等效电路 石英晶体谐振器的符号和等效电路如图 Z0813（a）、 （b）所示。当晶体不振动时，它相当于一个平行板电容 C0，称为静态电容，其值仅与晶片的尺寸有关，一般约 为几 pF 到几十 pF。当晶片振动时，其等效电路应包含等 效电感 Lg、等效电容 Cg 和晶片振动时摩擦损耗的等效电阻 Rg，它们的值分别为 L g ≈1O-3～102H、Cg ≈10-4～10-1pF、Rg～102Ω。由于晶片的 Lg 很大，Cg、Rg， 都很小，故 Q＝ωLg ／Rg 值极高，可达 104～106，比一般 LC 回路 Q 值超出 2～4 个数量级。此外，由于它本身的固有振动频率很稳定，所以用它做成的振荡器，可获 得很高的频率稳定度。 从石英谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率，一个是串联谐振频率 fS，它 是 Lg、Cg、Rg 支路谐振时的频率。即： 另一个是并联谐振频率 fp，它是等效电路的谐振频率。即： 由于 Cg 从石英谐振器的等效电路可以求出它的电抗频率特性， 如图 Z0814 所示。 在 fS 与 fp 之间，呈电感性，在此区域以外，呈电容性。 ……