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石英晶体单元是振荡器电路，通过将机械振动转换为特定频率的电流。这是通过通过“压电”效应。压电是由压力产生的电。在压电材料中将产生沿一个轴施加的机械压力在沿着右边的轴产生电荷的过程中与第一个成角度。在一些材料中，发现了正面压电效应，这意味着轴两端的电场将导致机械沿与第一轴线成直角的轴线的偏转。石英是在机械、电气和化学性能方面，特别适合制造频率控制装置。在特定频率和温度范围内振荡的石英晶体单元已经开发出来。

石英晶体最实用的原料是结晶二氧化硅，SiO2。这是由于其机械和化学稳定性，以及良好的压电性能常数材料中的小摩擦损失保证了制造非常高质量因素。
在自然界中，二氧化硅有不同的形式其中石英。尽管地球表面的14%由二氧化硅组成，很少发现合适尺寸和必要纯度的石英。因此，培养的石英具有已开发。培养的石英是由二氧化硅的热饱和溶液制成的，在大型钢制高压灭菌器中，温度为大约400°C的温度和1000 Kgs的压力/cm2晶体的轴向生长由种植在高压灭菌器中的预先切割的种子控制。增长率
可以高达每天2.5毫米。为了实现纯晶体、可控的缓慢生长速率是优选的。培养石英的石英晶体产量较高与使用生长石英时相比。

温度系数与频率有关石英坯料相对于作为石英的函数的温度变化的稳定性、振动模式，以及切割类型。高频AT晶体的频率-温度曲线，称为特定温度范围下的频率偏差（PPM）（以°C为单位），曲线族可用于定义最大切割中心周围的允许偏差（以分钟为单位）空白。
在各种元素中，“AT”切割已成为最受欢迎的是，因为它在相对较高的频率下可用，表现出优异的频率与温度稳定性，并且以合理的成本广泛可用。

“串联”谐振晶体用于振荡器反馈回路中不包含电抗元件的电路。拟使用“平行”谐振晶体在振荡器反馈回路中包含电抗元件（通常是电容器）的电路中。此类电路取决于反应成分和晶体的组合以实现在指定频率下开始和保持振荡所必需的相移。

可拉性是指贴片石英晶体频率的变化单位，从自然谐振频率（FR）到负载谐振频率（FL）或从一个负载谐振频率到另一个负载共振频率。给定负载电容值下的给定晶体单元是晶体单元的分流电容（C0）和运动电容（C1）的函数。
石英晶体的等效电路有助于解释晶体的性能。

C0是晶体的并联电容或静态电容。此参数等于从引脚测得的电容之和涉及包括电极和安装结构的引脚。
L1，C1，和R1是水晶的运动臂。
L1，运动电感，由机械运动中的石英质量。Thompson公式将L1和C1规范。

 

C1是晶体的运动电容。此参数由石英的硬度（常数）决定电极的面积以及石英晶片。
R1代表结晶它是振动过程中机械损耗的函数。低电阻是机械损失很小的标志正在发生。电阻越低，晶体就越容易将振荡。
贴片石英晶体规格的三个主要组成部分是：

室温下的校准
温度范围内的稳定性
变老
室温下的校准是对频率在+25°C时的精度。晶体频率为通过改变电极。较低的频率对质量不太敏感变化，因此更容易保持更严格的公差。公差和稳定性以百万分之几为单位（ppm）。
切割石英棒的角度决定了在温度范围内的稳定性。一种非常流行的剪裁是“AT”切割。切割的准确性决定了松紧程度ppm的偏移将在一个温度范围内。
老化是指频率随时间的变化。二影响本规范的因素有：污染和压力。看见关于衰老的部分。
负载容量是整个电路的动态容量在晶体端子上测量或计算。在并联电路中，应选择负载容量进行操作fr-fa电抗曲线上稳定点处的晶体（如尽可能接近fr）。Cardinal Quartz Crystal频率的变化

下面是一个振荡器电路的例子，其中晶体预计以其并联模式运行。如果一个系列晶体则频率将高出大约0.02%。

负载电容（CL)，以皮法拉（pF）为单位，可以通过以下公式计算：

Cstray包括引脚对引脚、输入和输出电容C1的振荡器级和C2引脚加上任何附加寄生生物。通常假定Cstray等于5pF。
如果C1和C2每个等于22 pF，则CL=16 pF。
如果振荡器级配置为向晶体呈现的相移恰好等于0°或360°的倍数，则晶体将在串联谐振（fr）下操作。这个晶体的负载能力必须指定为“串联谐振”。
晶体单元的质量因子（Q）值是衡量单元相对质量或振荡效率的指标。晶体单元可达到的最大稳定性取决于“Q”值。系列之间的分离并行频率称为带宽。越小带宽，“Q”值越高，斜率越陡电抗。外部电路元件电抗的变化对高“Q”压电晶体；因此这样的部件更加稳定。
晶体的美国军事规范（MIL-C-3098）定义了等效电阻，如下所示：

对于设计为在串联谐振下操作的晶体单元，等效电阻是在指定的晶体阻抗下工作时的单元仪表根据额定驱动电平进行调整，并调谐到指定的晶体单元频率。
对于设计为在并联或反谐振下工作的晶体单元，等效电阻是指该单元和规定的串联负载电容器的等效欧姆电阻负载值，当在指定的晶体阻抗计中操作时，根据额定驱动电平进行调整并调谐到指定的晶体单位频率。
操作驱动级别是内部耗散的功率水晶坯。仔细确定并选择与可靠启动一致的驱动级别up和晶体一旦振荡时的期望性能。如果驱动电平过低（通常小于100微瓦），则可能不会发生振荡的开始。但是，驱动器电平过高（通常大于1毫瓦）将导致频率偏移、长期频率老化不良，以及操作温度上的频率扰动。
老化是一个通用术语，用于描述晶体单元工作特性的逐渐恶化随着时间的推移。许多因素导致了这种恶化，例如如内部污染、过度驱动水平、电线疲劳、摩擦磨损和晶体坯料的表面侵蚀。制造过程和石英坯料的清洁度可以大大减少污染造成的老化。最快衰老发生在第一年。如果晶体的老化率必须是低的，晶体可以通过温度循环或通过长时间的高温老化来预老化。
所有晶体都有多种振动模式。杂散模式是指那些不需要的模式如果响应与主模式一样强烈，则会出现问题。当振荡器运行在支线而不是干线上时模式下，频率输出发生变化。寄生模态应指定为与主电源的电阻比模式或dB抑制。电阻比为1.5或2.0比1足以避免模式跳变。-3dB到-6dB是以dB表示的规格的近似等效。