【技术】压电石英晶体的特性及基本应用电路分享

时间： 2021-08-18 来源：晶光华

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本文中，国内知名晶振企业晶光华将分享压电石英晶体的基础特性和两大基本应用电路。

1.石英晶体的压电特性

压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形（受到机械拉伸和压缩时）时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。

相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。

石英晶体的压电效应是有方向性的，只有在电轴反向才有压电效应。石英晶体谐振器就是利用石英晶体的逆压电效应制成的电子元件。

2.AT 切石英晶体谐振器符号，等效电路，频率特性

2.1 石英晶体谐振器符号：

2.2 石英晶体谐振器的等效电路。在任何电子电路设计中，查看晶体的等效电路都是很有用的，这样才能正确完成电子设计：电路中用到的基本元件，电感 L1 代表晶体质量，电容 C0 代表静态电容，C1 代表动态电容（晶体机械成型形成的电容），电阻 R1 代表晶体内部结构摩擦。

3.晶振应用基本电路

石英晶体提供了两种共振模式，由 C1 与 L1 构成的串联共振，与由 C0、C1 与 L1 构成的并联共振。

3.1并联型晶体振荡电路：

当 R、L、C、支路发生串联谐振时，其串联谐振频率为：

由于 Co 很小，它的容抗比 R 大很多，因此，串联谐振的等效阻抗近似为 R，呈纯阻性，且阻性很小。

3.2 串联型晶体振荡电路

当频率高于 fs 时，R、L、C、支路成感性，当与 Co 发生并联谐振时，它的频率为：

由于 C＜＜Co，因此，fs 和 fp 很接近, 下图为石英晶体的电抗-频率特性，在 fs 和 fp 之间呈感性，其他区域呈容性。

对于一般的 MHz 级石英晶体而言，串联共振频率一般会比并联共振频率低若干 KHz。频率在 30 MHz 以下的石英晶体，通常工作时的频率处于串联共振频率与并联共振频率之间，此时石英晶体呈现电感性阻抗。因为外部电路上的电容会把电路的振荡频率拉低一些。在设计石英晶体振荡电路时，也应令电路上的杂散电容与外加电容合计値与晶体厂商使用的负载电容值相同，振荡频率才会准确符合厂商的规格。频率在 30 MHz 以上（到 200 MHz）的石英晶体，通常工作于串联共振模式，工作时的阻抗处于最低点，相当于 Rs 。此种晶体通常标示串联电阻（ < 100 Ω ）而非并联负载电容。为了达到高的振荡频率，石英晶体会振荡在它的一个谐波频率上，此谐波频率是基频的整数倍。只使用奇数次谐波，例如 3 倍、 5 倍、与 7 倍的泛音晶体。要达到所要的振荡频率，振荡电路上会加入额外的电容器与电感器，以选择出所需的频率。

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晶光华（JGHC）晶振选型指南（中文）

目录- 石英晶体谐振器时钟晶振热敏晶振普通振荡器(Oscillator) 压控振荡器（VCXO）温补振荡器（TCXO）恒温振荡器（OCXO） 32.768KHZ振荡器

型号- MC146,VCXO3225,SMD5032,OCXO1612,SMD2520,SMD3215,M49SSMD,OSC1612,TCXO1612,OCXO2520,2520,Y206,OSC2520,TCXO2520,HC-49SBSMD,VCXO7050,VCXO5032,TCXO5032,GLASS3225,HC-49SSMD,SMD2012,Y308,OSC7050,SMD3225,SMD2016,OSC5032,SMD1612,OSC2016,GLASS5032,TCXO2016,GLASS8045,OSC3225,TCXO3225,OCXO2016,HC-49S

选型指南 - 晶光华 - 2019年 PDF 中文下载

晶光华（JGHC）晶振/晶体选型表

无源晶振，频率范围涵盖800KHZ到300MHZ，频率温度特性，-40~125度±50ppm，最小封装尺寸SMD1612，精度最高达到±5ppm，年老化率仅3ppm；有源晶振，SPXO频率精度能达到±25ppm,TCXO频率精度可±0.5ppm，频率更高，如OSC7050 184.32mhz，电源电压至1.8V,最高5.0V，启动时间5mSec，相噪低至1ps，年老化率低至1ppm；音叉时钟晶振，RTC模块，为系统提供时钟的，32.768KHZ是最常用的频率，主要应用于有计时功能的电子产品。有源系列包括HC-49S、HC-49SSMD、M49SSMD、SMD6035、SMD5032、SMD3225、SMD2520、SMD2016、SMD1612等；无源系列包括普通晶体振荡器（SPXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、恒温晶体振荡器（OCXO)、电压控制晶体振荡器（VCXO)

产品型号	品类	电压（V）	温度稳定度（PPM）	频率（MHZ）
O2224000153325	石英晶体振荡器	3.3V	25PPM	24MHZ

选型表 - 晶光华立即选型

【选型】晶光华（JGHC）贴片有源晶振 & 贴片无源晶振(物料型号对照表)选型指南

目录- 有源晶振/无源晶振

型号- S3227000121040,49SAC18080162060,S2126000121080,Y20600327122075,49SAC07600202060,S2232000091050JY,O32125000153325,S5325000201040,M49SAT08000201080,SMD2520,S32080001220500,G53080000850100A,GLASS5032,49SAT04000201080JY,O5326000153325,S2100327121090,49ASC28800202040,S3230000201040,49SAC25000182040,S5327000202040,MC30600327122050,S3224000151060,S3228375201060,O7540000153325,S3227000201040,49ASC60350202040,49SAT25000201040JY,S5312000201080,S53080001510100A,S3240000121060,G53080000830100A,OSC2016,49SAC24000201040,49SBT06745201060,O5316000153325,OSC3225,S3224000151050,49SBT12000181060,M49SAT24000121060,O7512000153325,HC-49S,49SAC16000201060,S3224000121060A,O2200327153325,G5308000201080,49SAC035792020100,49ASC27138152040,O7520000153325,S3224000121060,S2224000121060JY,S5313253201060,O3200327151825,49SAT26000201040JY,G3216000183080,SMD3100327122090,S2224000091060JY,G3212288121080,O5300327153325,O5308000153325,49SAC04096202080,HC-49SMD,S2132000101080,O7527000153325,49SAC04194202080,S5312000202080A,O7512288153325,49SAC16934182060,S3212000121080,O22088001533100,49ASC27000182040,49SBT33868201040,O7550000153325,S32300000651040,S2132000121080,S5319687141040A,S3224000061050,49SAC22118202040,49SBT04000201080,S5313560152040A,S3212000201080,S3232000081040,49ASC26000202040,P7426000091040,S712000201040,49SAC08000202060,O7525000153325,O2100327153325,49SAC24000122040,O3225000153325,S3225000121060,49SAT08000201060,S3216000121060,S2240000101050JY,S32120002010100A,O3237125153325,J3224000091080,49SAC26000152040,49SAC16000222060,49SAT13560161050JY,O3216000153325,HC-49SSMD,O7524000153325,TCO22260002805,Y20600327122040,O5340000153325,S2140000091070JY,49SAC25000122040,S2227120101080,G3232000121060A,O3212288153325,49SAC24545082040JY,O3226000153325,S2132000091080,S5340659081540,49SAC10000201060,S2226000071060,S3224000201060,S3213000201060JY,49SAC27000182040,49SAC20000202040,S2219200121080,PFP7040,49ASC50000201040,O5324000153325,S5318080141040A,49SAC036862020100,O3240000153330JY,S3230000201060,49SBT25000181040,TCXO2520,G3226000161060,O3248000153325,S3237400201040JY,S3226000091060,S3219200071060,S3240000121040,S2240000101050,49ASC40233202030,G3224000102060,TSX22260000781040,S5348000202040,OSC7050,SMD3225,SMD2016,O75100000153325,O2224000153325,S3214318201060,S3227000181040,MC14600327122090,49SAC06745202060,S3250000121060,O3240000153325,S3240000101040,O75125000153325,49SAC36480122040,S724000101030,J3225000121080,S2216000091080,O7502048153325,O5324576153325,S22160000910100JY,O5320000153325,M49SAT26000091060,S3232000091040,49SAC10000132060,S3213253202070,S2132000091070JY,49SAC25000201040,S2226000120860,O5312288153325,S3230000101040,SMD3100327092090,O32540001533525,O2227000153325,Y30800327122075,49SAT14318201060,O3204000153325,SMD6035,49SAC08000182060,49SAC20500202040,O3227000153325,O3200327153320JY,49SAC21250182040,S3212000181080,O3233330153325,49SAC260000852040,O5310000153325,S2226000091060JY,O3232000153325,S3226000081040,49ASC27120102040,S720000202040,O3250000153325,O2250000153325,S2126000091080,G5308000123080,S5324000201040,G3232000121050,S2100327072090,O5327000153325,O5312000153325,S5308000201080,S2225000181060,O2220000153325,O3218432153325,O7508000153325,O22072001533100,S3213560201060,S2124000121080JY,O3220000153325,S3216000091060,S3237400121040,49SAC17950162060,OSC2520,49SBT04904201060,49SAC06000202060,49SBT26000151040,49SAC12000202060,S3224000121060JY,O7533000153325,O75125000LD3320,O7511059153325,S3220000181060,O2224576153325,O5325000153325,49SAC08000163060,49ASC32768202030,S3224576202040,S2250000091050,S3225000151040,49SAC08192202060,M49SAT16000091060,O3206000153325,O2212000153325,S32080002010500,O3224576153325,TSX2226000091040,O3212000153325,49SBT24000181040,S2226000081060,S3219200101060,S3226000121060,O5350000153325,49SAT04000201080,SMD5032,S3224576121060,49SAC13560101060,G3225000201060,S5308000222080,S5308704223080,S5313526142040A,S3212000101080,O2225000153325,O2237125153325,S5313526141060,49SAC11059202060,HC-49SBSMD,S3216000091060JY,TSX2226000071040,Y20624000202050JY,M49SAT12000121060,4SSAC27000202040,49SAC04897202080,S3240000091040JY,49SAC13560201060,S3225000201060,TCO22384001805,S6316000202040,49SAC04000202080,49SAC13598102060,M49SAT27000201060,49SAC16934202060,49SAC08000FS2060,S3232000121040,S2132000081070JY,G3236864062050,J3220000181080,O7524576153325,S2125000101080,S21160000910120JY,S3226000071060,S3218080141080A,S3240000151040,M49SSMD,49SAC27000202030JY,G3226000071060,S3240000101060JY,S2216000121080,49SAC16000182060,O3227000153320JY,49ASC27125202040,S3226000091040JY,G3225000101560A,49SAC14745202060,O7548000153325,S5327000181040,O2248000153325,49SAC16000202060,S3227141201060A,S2240000091050JY,O3230000153325,O32100000153325,O7510000153325,O3224000153325,49SAC20480202040,OSC5032,S3216000201060,G3236864062060A,S2126000091080JY,O5348000153325,49SAC25000202040

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