晶振的基本原理及特性晶振一般采用如圖 1a 的電容三端式(考畢茲) 交流等效振蕩電路； 實(shí)際的晶振交流等效電路如圖 1b，其中 Cv 是用來調(diào)節(jié)振蕩頻率，一般用變?nèi)荻O管加上不同的反偏電壓來實(shí)現(xiàn)，這也是壓控 作用的機(jī)理； 把晶體的等效電路代替晶體后如圖 1c。 其中 Co，C1，L1，RR 是晶體的等效電路。分析整個振蕩槽路可知，利用 Cv 來改變頻率是有限的：決定振蕩頻率的整個槽路電容 C=Cbe, Cce,Cv 三個電容串聯(lián)后和 Co 并聯(lián)再和 C1 串聯(lián)。可以看出：C1 越小，Co 越大，Cv 變化時對 整個槽路電容的作用就越小。因而能“壓控”的頻率范圍也越小。實(shí)際上，由于 C1 很小(1E-15 量 級)，Co 不能忽略(1E-12 量級晶振，幾 PF)。所以，Cv 變大時，降低槽路頻率的作用越來越小，Cv 變小時，升高槽路頻率的作用卻越來越大。這一方面引起壓控特性的非線性，壓控范圍越大，非 線性就越厲害；另一方面，分給振蕩的反饋電壓(Cbe 上的電壓)卻越來越小，最后導(dǎo)致停振。采用泛音次數(shù)越高的晶振，其等效電容 C1 就越?。灰虼祟l率的變化范圍也就越小。晶振的指標(biāo)總頻差： 在規(guī)定的時間內(nèi)， 由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的晶體振蕩器頻率與給 定標(biāo)稱頻率的最大偏差。

說明：總頻差包括頻率溫度穩(wěn)定度、頻率老化率造成的偏差、頻率電壓特性和頻率負(fù)載特性等共 同造成的最大頻差。 一般只在對短期頻率穩(wěn)定度關(guān)心， 而對其他頻率穩(wěn)定度指標(biāo)不嚴(yán)格要求的場 合采用。例如：精密制導(dǎo)雷達(dá)。頻率穩(wěn)定度：任何晶振，頻率不穩(wěn)定是絕對的，程度不同而已。一個晶振的輸出頻率隨時間變化 的曲線如圖 2。圖中表現(xiàn)出頻率不穩(wěn)定的三種因素：老化、飄移和短穩(wěn)。圖 2 晶振輸出頻率隨時間變化的示意圖 曲線 1 是用 0.1 秒測量一次的情況，表現(xiàn)了晶振的短穩(wěn)；曲線 3 是用 100 秒測量一次的情況， 表現(xiàn)了晶振的漂移；曲線 4 是用 1 天一次測量的情況。表現(xiàn)了晶振的老化。 頻率溫度穩(wěn)定度： 在標(biāo)稱電源和負(fù)載下， 工作在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的不帶隱含基準(zhǔn)溫度或帶隱含基 準(zhǔn)溫度的最大允許頻偏。ft=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin) ftref ＝±MAX[｜(fmax-fref)/fref｜，｜(fmin-fref)/fref｜] ft：頻率溫度穩(wěn)定度(不帶隱含基準(zhǔn)溫度) ftref：頻率溫度穩(wěn)定度(帶隱含基準(zhǔn)溫度) fmax ：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測得的最高頻率 fmin：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測得的最低頻率 fref：規(guī)定基準(zhǔn)溫度測得的頻率說明： 采用 ftref 指標(biāo)的晶體振蕩器其生產(chǎn)難度要高于采用 ft 指標(biāo)的晶體振蕩器,故 ftref 指標(biāo)的晶 體振蕩器售價較高。

開機(jī)特性（頻率穩(wěn)定預(yù)熱時間） ：指開機(jī)后一段時間(如 5 分鐘)的頻率到開機(jī)后另一段時間(如 1 小時)的頻率的變化率。表示了晶振達(dá)到穩(wěn)定的速度。這指標(biāo)對經(jīng)常開關(guān)的儀器如頻率計(jì)等很有 用。說明：在多數(shù)應(yīng)用中，晶體振蕩器 晶體振蕩器是長期加電的，然而在某些應(yīng)用中晶體振蕩器需要頻繁的開機(jī) 晶體振蕩器 和關(guān)機(jī)， 這時頻率穩(wěn)定預(yù)熱時間指標(biāo)需要被考慮到 （尤其是對于在苛刻環(huán)境中使用的軍用通訊電 臺，當(dāng)要求頻率溫度穩(wěn)定度≤±0.3ppm(-45℃～85℃)，采用 OCXO 作為本振晶振，頻率穩(wěn)定預(yù)熱時 間將不少于 5 分鐘，而采用 MCXO 只需要十幾秒鐘)。頻率老化率：在恒定的環(huán)境條件下測量振蕩器頻率時，振蕩器頻率和時間之間的關(guān)系。這種長期 頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的， 因此， 其頻率偏移的速率叫老化率，可用規(guī)定時限后的最大變化率（如±10ppb/天，加電 72 小時后） ，或規(guī)定的時限內(nèi)最大的總頻率 變化（如：±1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年） ）來表示。晶體老化是因?yàn)樵谏a(chǎn)晶體的時候存在應(yīng)力、污染物、殘留氣體、結(jié)構(gòu)工藝缺陷等問題。應(yīng)力要 經(jīng)過一段時間的變化才能穩(wěn)定，一種叫“應(yīng)力補(bǔ)償”的晶體切割方法（SC 切割法）使晶體有較好 的特性。