晶振也就是晶振振蕩器，是一種利用晶體作為頻率選擇元件來獲得逆壓電效應的電子振蕩器。它利用具有壓電特性的振動晶體的機械共振，以獲得具有高精度頻率的電信號。晶體振蕩器被認為優于陶瓷諧振器，因為它們具有更高的穩定性、更高的質量、更低的成本和更小的尺寸。下面主要對晶體振蕩器相關技術術語簡要介紹，供大家參考。

1.共振頻率

在晶體諧振器的共振特性中，共振頻率是兩點阻抗變為電阻時的較低頻率點。

圖. 晶體諧振器共振特性

阻抗Z變為電阻元件時，兩點之間的頻率。在這兩點上，相為0。其中頻率較低的點稱為共振頻率。另外一個點稱為反共振頻率。

2.等效電路

下圖所示的是由電阻、電感和電容組成的晶體諧振器的共振特性。R1在等效電路中稱為等效串聯電阻，是晶體諧振器的重要特性。

3.等效串聯電阻 (R1)

晶體諧振器等效電路串聯支路中的電阻。

4.負載電容 (Cs)

讓晶體諧振器具有負載共振頻率的電容。在實際振蕩電路中，連接晶體諧振器的實際電容是由外部負載電容、IC雜散和PCB等產生的。也可用下述公式進行計算:

5.負載共振頻率 (fL)

負載共振頻率是晶體諧振器中負載電容串聯的共振頻率，這一頻率比共振頻率高。由于實際值與晶體諧振器規范中額定值之間的電容差，所以實際和額定振蕩頻率間存在頻差。

也可用下述公式進行計算:

6.拉敏性

上面的圖顯示了負載電容變化產生的負載共振頻率 (fL) 偏移。此圖中每個點的斜率就是拉敏性。參見下面的圖。在負載電容為6pF時，拉敏性是-17ppm/pF。(負載電容變化1pF時，頻移為17ppm)。也可用下述公式進行計算:

7.導納圓

下圖是在導納平面坐標 (電導—電納) 上繪制的晶體諧振器共振特征。由于畫成了圓形，因此稱為導納圓。在頻率低于共振頻率時，導納靠近原點。在頻率增加時，導納按順時針方向畫圓。

8.振蕩裕量

即振蕩停止的裕量，這也是振蕩電路中zui重要的術語。振蕩裕量取決于組成振蕩電路的元件 (晶體諧振器、MCU、電容器以及電阻器) 。村田推薦維持5倍或更大的振蕩裕量。更詳細內容請關注本系列講座第二講。

9.負阻 (-R)

負阻是用阻抗表示的振蕩電路信號放大能力。由于其作用與電阻相反，所以是負值。負阻較高值小說明振蕩電路的放大能力低。振蕩電路中的負阻取決于CMOS逆變器的特性、反饋電阻、阻尼電阻和外部負載電容。

10.驅動功率

驅動功率是指振蕩電路中晶體諧振器的功耗。它不僅取決于晶體諧振器的等效串聯電阻，還取決于組成振蕩電路的元件 (MCU、電容和電阻) 。在驅動功率超額時，頻率—時間性能會出現不正常特性。在設計振蕩電路時，zui好檢查一下驅動功率。

11.C-MOS逆變器

C-MOS是互補MOS，組成了相互連接的p和n型MOSFET。在下圖中起到逆變器 (邏輯逆變電路NOT) 的作用。

12.振蕩電路

在裝有C-MOS逆變器或晶體管的放大電路中，所謂的“振蕩電路”就是將輸出連接到輸入，以便持續放大反饋。只有通過晶體諧振器反饋才能選擇并放大共振頻率的信號。

13.其它術語

電路匹配

構成電路的元件 (C-MOS逆變器、晶體諧振器、電阻和外部負載電容) 組合，會改變振蕩特性。因此，必須組成適當的電容組合，以獲得強大的振蕩電路。這種檢查和調整也稱為電路匹配。

標稱頻率

標稱頻率是指晶體諧振器生產商指定的晶體諧振器頻率。必須要知道的是，由于MCU、PCB和外部負載電容的不同，實際振蕩頻率會偏離標稱頻率。

頻率容限

是指操作環境中振蕩頻率超大允許偏差的頻率范圍。通常根據標稱頻率用ppm表示。

反饋電阻

在振蕩電路中，反饋電阻與C-MOS逆變器并聯連接。它可能集成在MCU上。它的作用是平衡逆變器I/O間的DC電壓，而逆變器將起到放大器的作用。在反饋電阻沒有集成在MCU上時，非常好使用1Mohm作為外部反饋電阻。

阻尼電阻

阻尼電阻用于振蕩電路中C-MOS逆變器的輸出端。其作用是減小振蕩幅度，以降低降低功率。另一方面，必須注意振蕩裕量，因為超額的阻尼電阻會引起振蕩停止。通常阻尼電阻的使用范圍是從0到2kΩ，它取決于MCU的特性。

外部負載電容

外部負載電容用于振蕩電路接地逆變器的輸入端和輸出端。它是直接影響負阻和振蕩頻率的重要元件。這些電容在CERALOCK中稱為“負載電容器”。另一方面，在晶體諧振器中，將其稱為“外部負載電容”，以區別于負載電容“Cs”。通常將兩個相同的電容用作外部負載電容。5到10pF作為外部負載電容是很適合的，這將取決于MCU的特性和安裝基板的寄生電容。

審核編輯：湯梓紅