晶體單元

1.振動模式和方向角

關于AT切割的振動模式，圖1顯示了室溫附近頻率-溫度特性的主要系數達到零的方向角

厚度剪切振動模式如圖2所示

對于常用的AT切割晶體，其頻率范圍和頻率系數（晶體板厚度與振蕩頻率之間的關系）如表1所示。

2.頻率溫度特性

晶體的頻率-溫度特性根據其曲線形狀分為兩類。一個是三次曲線，另一個是二次曲線。AT切割的典型頻率溫度特性分別如圖3和圖4所示。AT切割晶體單元被最廣泛地使用，因為它們在室溫范圍內對溫度變化的響應產生較小的頻率變化。

3.等效電路和各種常數

石英晶體在諧振頻率附近的等效電路如圖5所示。

R1：串聯電阻

L1：運動電感

C1：運動電容

C0：分流電容

圖6顯示了晶體單元在其振蕩頻率附近的導納軌跡圖和晶體單元的等效電路。該圖顯示了各種電路條件下等效電路的配置以及振蕩頻率與電阻之間的關系等。在這里，我們可以發現各種常數之間的以下關系

石英晶體振蕩電路

1.典型振蕩電路（基本振蕩模式）

典型的振蕩電路圖如圖7所示。

當振蕩模式處于穩態時，晶體單元Xe的電抗、電路電抗-X、晶體Re的阻抗和電路阻抗-R之間的關系如下：

穩態下的簡化振蕩電路如圖8所示。

為了獲得電路的安全振蕩，電路的負電阻必須滿足以下方程：-R|>Re。

以圖7中的電路為例，電路的負電阻如下

在這里，

gm=晶體管在振蕩階段的互導

ω（=2π·f）=振蕩角頻率

2.負載電容和振蕩頻率

鑒于此

串聯諧振頻率=fr

等效串聯電容=C1

并聯電容=C0

諧振頻率（帶負載電容CL）=fL

fL-fr=deltaf

那么，

推導出了上述方程式。

負載電容可以看作C01的串聯電容，

C02和C03+CV，如圖7所示，包括晶體管的雜散電容和電路圖案。

因此，負載電容CL由以下方程式給出。

當振蕩電路的負載電容可以從CL1改變到CL2時的頻率變化范圍“牽引范圍”表示為，

如果給定等效串聯電容C1、并聯電容C0以及上述CL1和CL2，則可以從上述方程中得出頻率變化范圍。“牽引靈敏度”，即負載電容（CL）附近元件的靈敏度，由以下方程式給出。

諧振頻率與負載電容特性如圖9所示。上述方程式（3）、（5）、（6）的計算結果

在C1=16fF、C0=3.5pF、CL=30pF、CL1=27pF和CL2=33pF的給定條件下。

通過應用這種現象，可以通過調整可變微調電容器來抵消由于晶體單元的生產偏差和振蕩電路中組件的偏差而導致的偏差，從而將振蕩電路的輸出頻率微調到標稱頻率。

雖然方程式（6）中負載電容（CL）的減小將提高器件靈敏度，但反過來也會降低穩定性。

請注意，負載電容的減小將增加啟動振蕩的難度，因為晶體單元的有效電阻將增加，如方程式（7）所示。

3.晶體振蕩器的驅動電平

為了保證晶體振蕩器的穩定振蕩，必須施加一定程度的驅動功率。圖13顯示了頻率如何隨驅動水平而變化，頻率偏移量隨著驅動水平的增加而增加。

向晶體單元施加高驅動功率（約50mW）會對其造成損壞。在正常振蕩電路中使用時，

優選的驅動功率為0.1mW或更小（最大0.5mW）。

4.設計PCB圖案時必須考慮以下幾點。

從振蕩級到晶體單元的圖案長度應最小，以將振蕩回路的雜散電容保持在最小值。

當將其他組件和布線圖案放在振蕩回路上時，應將雜散容量的增加保持在最低限度。