具有独特的频率振荡和压电效应的石英晶体谐振器，是比较常用的一种电子元器件，你几乎可以在任何一种产品内部的PCB板上见到它，而且Quartz Crystal的外形多变，有金属面SMD型，黑色陶瓷面SMD型，圆柱插件，49S插件，插件弯脚等封装。这些不同的外形跟它们的生产方式和技术有很大的关系，晶体制造商在确认好方案后，就要开始设计了。电子零件本身就是比较复制的东西，设计一款石英晶体要考虑的很多，规格参数是重中之重，而且这些参数还很多，本文的目的就是介绍晶体设计的主要参数。
可移动性：可移动性是指晶体单元的频率变化，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谐振频率。参见图C.给定晶体单元在给定负载电容值下表现出的可牵展性量是并联电容（Co）和晶体单元的运动电容（C1）的函数。

阻抗/电抗曲线：晶体具有两个零相位频率，如图D所示。两者中的第一个或更低的是串联谐振频率，表示为（s）。此时，晶体在电路中呈现电阻，阻抗最小，电流最大。随着频率增加超过串联谐振点，晶体在电路中看起来是电感性的。当运动电感和并联电容的电抗抵消时，时钟晶体处于反共振频率，表示为（fa）。此时，阻抗最大化并且电流最小化。
场振动：有两种基本类型的振动，周期性和随机性。通常，场中的振动产生复杂的运动波，其可以影响石英晶体的输出。由于振动引起的大多数故障是机械放大共振的直接结果，因为谐振区域达到更高的加速度水平，导致更高的损坏可能性。应使用原型对所有影响振动的因素进行全面评估。应考虑结构系统，部件位置，安装和封装以最大化稳定性。请记住，水晶的设计可以承受正常的操纵振动;增加的耐用性可能会对稳定性或老化等理想品质产生不利影响。
品质因数（Q）：晶体单元的“Q”值是单位相对质量或振荡效率的量度。晶体单元的最大可达到的稳定性取决于“Q”值。在图D中，串联和并联频率之间的间隔称为带宽。带宽越小，“Q”值越高，电抗斜率越陡。外部电路元件的电抗变化对高“Q”晶体的影响较小（“可拉性”较小），因此这种部件更稳定。

串联与并联：“串联”谐振晶体适用于Oscillator反馈环路中不含无功元件的电路。“并联”谐振晶体用于在振荡器反馈环路中包含无功元件（通常是电容器）的电路中。这种电路取决于电抗元件和晶体的组合，以实现在特定频率下启动和保持振荡所需的相移。两个这样的电路的基本描述如下所示。

负载电容：这是指晶体外部的电容，包含在振荡器电路的反馈环路中。如果应用需要“并联”谐振晶体，则必须指定负载电容的值。如果应用需要“串联”谐振晶体，则负载电容不是一个因素，无需指定。负载电容是在PCB上的晶体端子上测量或计算的电容量。
频率容差：频率容差是指在特定温度（通常为+25°C）下与标称值的允许偏差，单位为百万分率（PPM）。
老化：老化是指石英水晶振子单元随时间经历的频率累积变化。影响老化的最常见因素包括驱动水平，内部污染，晶体表面变化，环境温度，电线疲劳和摩擦磨损。通过适当的电路设计可以最大限度地减少所有这些问题，从而实现低工作温度，最小驱动电平和静态预老化。
如果可拉性是设计的一个因素，建议与我们的工程师合作;在制造期间，通过改变晶体参数可以在一定程度上控制带宽。标准晶体的拉伸极限的近似值可以从以下公式获得：

确切的限制还取决于晶体的Q值以及相关的杂散电容。通过改进的晶体制造和在石英晶体外部增加电容或电感，可拉性大约加倍。如果已知Co和C1，则可以使用以下公式获得两个电容之间的拉入ppm。

要获得关于已知负载电容的每pF的AVERGE牵引，请使用以下公式。

等效电路：等效电路，如图B所示，是在自然谐振频率下工作时石英水晶谐振器单元的电气描述。CO或并联电容表示晶体电极的电容加上支架引线的电容。R1，C1和L1组成晶体的“运动臂”，称为运动参数。运动电感（L1）代表晶体单元的振动质量。运动电容（C1）代表石英的弹性，电阻（R1）代表石英内发生的体积损失。

负载电容的计算：如果电路配置如图A所示并联版本，负载电容可通过以下公式计算：

C杂散包括晶体1和晶体2引脚上的微处理器芯片的引脚到输入和输出电容，以及任何寄生电容。根据经验，可假设Cstray等于5.0pF。因此，如果CL1=CL2=50pF，则CL=30pF。
微调灵敏度：微调灵敏度是负载电容值增量变化的增量分数频率变化的量度。修剪灵敏度（S）以PPM/pF表示，并通过以下等式计算：

其中（Ct）是Co和CL的总和

表面贴装器件的焊料回流：SMD晶振单元的安装通常通过焊料回流来实现，如图E所示，通过红外线加热或通过气相。下图描绘了两种方法中每种方法的推荐时间和温度。

焊接特性：可以使用多种方法将ECS晶振产品焊接到PCB和基板上：
•波浪或双波
•热空气或对流流动
•气相回流
•红外回流
•气泡焊接浸入
•其他（激光等）

由于材料的天然特性，我们的一些石英晶体无法承受热冲击。极端温度会导致从外壳内部镀锡（Sn）到达其熔点，在石英元件上沉积焊料。这可能导致组件以较低频率振荡或完全失效。在其他情况下，焊接接触会降低，导致开路。通过预热元件和电路板，并遵循上面提到的推荐的焊接工艺时间/温度曲线，可以避免这些问题。有用的水晶方程：

冲击特性：虽然晶体设计用于处理正常的冲击，但在现场可能会发生冲击脉冲（如半正弦，方波，锯齿和复杂组合）。由于晶体相对脆弱，因此应将它们与设备隔离，以尽量减少冲击损坏。但是，避免过度规范，因为材料的弹性和设备提供的隔离程度可以降低冲击的破坏性潜力。
平时经常接触的频率，频率容差，负载电容，工作温度等，也在晶体的设计范围之内，该资料由深圳市金洛鑫电子有限公司整理，越来越多的产品工程师，为了更好的使用晶振而去了解相关的基础知识，和技术资料等。

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